电渣重熔模具钢专用渣系及其所用的装置的制作方法

　　本发明涉及一种电渣重熔模具钢专用渣系及其所用的装置，属于电渣重熔技术领域。

　　背景技术：

　　模具钢有很多品种，如热作模具钢和冷作模具钢。这些模具钢都是高碳钢，并且合金含量都大于5％。在经过热处理后，表面硬度高，具有耐冲击、耐磨、热疲劳强度高等特点。

　　模具钢可以通过电渣重熔得到。在电渣重熔时，钢中有害元素(硫、铅、锑、铋、锡)通过钢-渣反应和高温气化比较有效地去除，而电渣重熔过程中，熔渣的选择至关重要。熔渣具有以下重要作用：(1)热源作用：它靠电阻热来熔化金属电极；(2)保护作用：它浮在金属的表面，保护金属熔池免受大气的污染；(3)冶金作用：由于熔融的金属熔滴穿过渣层进入钢液，使钢液中的非金属夹杂被熔渣吸附，并在钢渣中进行了大量的冶金反应；(4)成型作用：在重熔过程中，随着钢液的上升炉渣浮在结晶器的表面形成渣壳，有利于钢锭成型和较好的钢锭表面质量。

　　电渣重熔模具钢用渣系是一种媒质，金属中的夹杂物可通过化学反应或溶解而被排入渣中，通过它可以达到对氧、硫和其它元素必要的调节。如果渣不够活泼的话，那么生产出来的锭子就不能或得适当的纯度；如果它太活泼的话，那么那些应予保留的元素就会被去除掉。渣也起着若干辅助性的功用。渣凝固在结晶器壁上之后，就可以防止熔融金属与结晶器直接接触，由此从电和热两方面把金属与结晶器相隔开，这也有助于获得表面光滑的锭子。它可以保护熔融金属免受大气的直接氧化。它在熔融金属的顶部起着蓄热池的作用，可以防止锭子凝固时造成缩孔和内部疏松。通过它不仅可以调节化学成分，也能控制所需的锭子组织。在熔炼过程中，也可以通过补加渣料的办法来调整成分已出格的金属。另外，运用化学和物理手段，能够控制晶粒度和晶粒形态。在熔炼工作温度下，渣中的各种成分要保持稳定，因而基本上是根据它们的低蒸汽压来进行选渣的。此外，在工作温度下，它们必须要有精练金属的能力，而同时本身又不能带入极端有害的污染物。

　　目前国内大部分生产厂家都是采用三七渣(即caf2：al2o3＝7:3)。通过试验与验证，发现采用这种配比的渣系不是更好，电渣重熔后的钢锭中心部位容易产生偏析和疏松，影响到钢锭的质量。

　　另外，电渣重熔过程中，在水冷结晶器内有熔融的渣池，自耗电极一端插入渣池中，通过自耗电极端头熔化产生的一系列反应完成电渣重熔，电极插入渣池的深度对整个电渣重熔过程具有很大的影响，并且对电渣钢的质量也有较大影响，如何进一步提高电渣钢的质量问题亟需解决。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的是提供一种电渣重熔模具钢专用渣系，使用该种渣系重熔后的钢锭质量明显提升，中心偏析和疏松缺陷得到更好的控制，用这些钢锭生产的模具使用寿命也大幅度提高；本发明同时提供了电渣重熔模具钢专用渣系所用的装置，结构简单，操作便捷，通过控制电极插入渣池的深度影响电渣重熔过程，从而提高电渣钢的质量。

　　本发明所述的电渣重熔模具钢专用渣系，caf2与al2o3的质量比为65:35。通过降低caf2的比例，适当增加al2o3的比例，使熔渣的电阻有一定增加，可以更好的控制电渣重熔时的熔化速度，达到熔化与凝固的更佳匹配，电渣重熔后的钢锭质量明显提升，中心偏析和疏松缺陷得到很好的控制，并且用这些钢锭生产的模具使用寿命也大幅度提高。

　　所述渣系所用熔池的温度为1800-1850℃。为使电渣重熔过程中的金属发生熔化，渣就必须完全处于液体状态，而且它的温度应该超过被熔金属的熔点(即液相线温度)。

　　所述的电渣重熔模具钢专用渣系所用的装置，包括圆柱形的水冷结晶器，水冷结晶器内上部设有自耗电极，自耗电极下端插在渣池内，下部为凝固成型的钢锭，钢锭上端为金属熔池，水冷结晶器底部设有底水箱，自耗电极上端连接升降电机，自耗电极下端插入渣池的深度为30-40mm；自耗电极和底水箱通过短网导线连接有载无极变压器，有载无极变压器的调压范围设定在2.5-3.5v之间，有载无极变压器和升降电机连接plc控制器。

　　该装置是通过设定一个炉口电压和一个围绕炉口电压的波动范围，然后把实际的炉口电压与设定电压做比较，如果实际电压与设定值之间的偏差超过设定的波动范围，则经过plc计算后自动控制电极向下降，反之电极就向上升。通过设定炉口电压的波动范围就可以实现对电极插入深度的控制。

　　优选的，水冷结晶器和底水箱之间设有护锭板。

　　优选的，底水箱下设有绝缘橡胶板。

　　优选的，水冷结晶器直径小于600mm，自耗电极下端插入渣池的深度为40mm。

　　优选的，水冷结晶器直径大于800mm，自耗电极下端插入渣池的深度为30mm。

　　优选的，自耗电极上端通过滚珠丝杠机构连接升降电机。

　　本发明具有以下有益效果：

　　(1)所述的电渣重熔模具钢专用渣系，配比合理，控制电渣重熔时的熔化速度，达到熔化与凝固的更佳匹配，电渣重熔后的钢锭质量明显提升，中心偏析和疏松缺陷减轻，夹杂物减少；

　　(2)将所述的渣系重熔得到的钢锭用于生产模具时，模具的使用寿命得到大幅度提高；

　　(3)通过调整电压的设定和电压的波动范围来实现对电极插入深度的控制，自耗电极时时处于较优化的深度位置，进而在很大程度上提高了电渣钢的表面质量和内部质量，表面光滑光洁杂质少，冶炼耗电降低。

　　附图说明

　　图1是本发明所述的电渣重熔模具钢专用渣系所用的装置结构示意图；

　　图中：1、绝缘橡胶板；2、底水箱；3、护锭板；4、钢锭；5、水冷结晶器；6、自耗电极；7、升降电机；8、渣池；9、金属熔池；10、短网导线；11、有载无极变压器。

　　具体实施方式

　　下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。

　　实施例1

　　如图1所示，所述的电渣重熔模具钢专用渣系所用的装置，包括圆柱形的水冷结晶器5，水冷结晶器5内上部设有自耗电极6，自耗电极6下端插在渣池8内，下部为凝固成型的钢锭4，钢锭4上端为金属熔池9，水冷结晶器5底部设有底水箱2，自耗电极6上端通过滚珠丝杠机构连接升降电机7，自耗电极6下端插入渣池8的深度为30-40mm；自耗电极6和底水箱2通过短网导线10连接有载无极变压器11，有载无极变压器11的调压范围设定在2.5-3.5v之间，有载无极变压器11和升降电机7连接plc控制器。

　　所述水冷结晶器5和底水箱2之间设有护锭板3。

　　所述底水箱2下设有绝缘橡胶板1。

　　当水冷结晶器5直径小于600mm，自耗电极6下端插入渣池8的深度设定为40mm；当水冷结晶器5直径大于800mm，自耗电极6下端插入渣池8的深度设定为30mm。