本发明涉及电渣重溶，具体涉及一种电渣锭防裂纹生产方法及装置。
背景技术：
1、40nicrmov13-4是一种高蘸透性钢，具有相变温度低的特点，大型电渣锭生产过程中大多采用固定式电渣炉，采用现有技术中的工艺进行退火后，特别是锯切掉护锭板后，相当数量的电渣锭底部出现裂纹，造成报废，报废比高达62.5％，经济损失极大。
2、因此研发一种采用固定式电渣炉生产大型40nicrmov13-4电渣锭的防裂纹生产工艺是本领域亟需解决的问题
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种电渣锭防裂纹生产方法及装置，目的是改变生产工艺，减少大型电渣锭裂纹产生的影响因素，以避免大型电渣锭在生产过程中生产裂纹。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
3、一种电渣锭防裂纹生产方法，包括电渣重熔阶段，具体包括以下步骤：
4、步骤s1：电渣重熔开始前，设定通入底水箱和结晶器的冷却水温差为15℃～20℃，通往底水箱中的冷却水温度高于通入结晶器中的冷却水温度；
5、步骤s2：进行电渣重熔；
6、步骤s3：随着电渣重熔阶段的进行，调节冷却水在结晶器上的通入位置，使得所述通入位置随所述结晶器内熔池的升高进行向上移动；
7、步骤s4：移除结晶器；
8、其中，步骤s4中，完成移除结晶器时，电渣锭的下端温度大于550℃，电渣锭的上端温度与下端温度的差值小于等于300℃。
9、优选地，步骤s4中，完成移除结晶器时，电渣锭的下端温度大于550℃，电渣锭的上端温度与下端温度的差值小于等于200℃。
10、所述电渣锭的上端温度与下端温度的测量方法是使用红外测温装置对柱状电渣锭的外壁上下两端进行测量得到的温度值。
11、经过分析，裂纹产生主要原因，是采用电渣炉生产的本质问题，电渣炉生产时，冷却水始终由结晶器底部进入，由上端排出，即结晶器中的电渣锭下端始终是被强冷却的，这就导致在电渣重熔结束，电渣锭脱离结晶器时，电渣锭的上端和下端温差极大，产生极大的热应力。
12、在电渣重熔结束，电渣锭脱离结晶器时，其上、下部温差达到400℃，易导致电渣锭应力开裂，以单重13.5t、直径975mm、长度2300mm的40nicrmov13-4电渣锭来讲，其主要成分如下：
13、 元素 标准 电渣锭下部 电渣锭上部 自耗电极来料 c 0.38-0.42 0.382 0.409 0.4 si 0.23-0.37 0.325 0.350 0.33 mn 0.20-0.35 0.296 0.307 0.32 p ≤0.010 0.003 0.004 0.004 s ≤0.005 0.001 0.002 0.002 cr 0.90-1.20 0.974 0.970 1 ni 3.1-3.5 3.31 3.29 3.31 mo 0.45-0.70 0.483 0.494 0.493 cu ≤0.10 0.040 0.045 0.03 al ≤0.02 0.008 0.011 0.016 v 0.12-0.18 0.179 0.198 0.167 ti ≤0.03 0.003 0.008 0.005 w ≤0.20 0.004 0.017 h ≤1.9 0.55 o ≤20 14 n 55
14、常规生产过程中，电渣锭脱离结晶器时，上部温度850℃左右，下部温度450℃左右，上、下部温差达到400℃，同时，由于电渣锭底端受到结晶器与底水箱的双重冷却作用，加之电渣锭冶炼时间较长，电渣锭下端的冷却效果过强，电渣锭下端固态收缩较大，在电渣锭中心部分产生拉应力，引起电渣锭形变，当其变形量超过该温度下的伸长量时便产生裂纹。
15、基于上述分析发现，本发明采用不同冷却效果的方式来减小电渣锭上下两端温度差，对于该方法来说，冷却水注入位置入即为强冷却区域，而随着冷却水进入结晶器进行冷却，冷却水逐渐吸热升温，冷却效果降低，对后续区域实行弱冷却，通过调节冷却水流入位置对电渣锭的冷却条件进行改变，使强冷区域(冷却水流入位置)随着熔池向上移动，对过热部分进行相对强的冷却效果，从而降低电渣锭上下端的温差，减小热应力，另外相对强的冷却效果使电渣锭外层快速凝固，维持电渣锭外形，外层快速凝固后，强冷却区域向上移动，(冷却水向下流动过程中逐渐吸热，温度升高)继续对此处进行相对弱的冷却，此时相对弱的冷却速度使电渣锭中部凝固速度减慢，下端凝固时还能从轴心处得到上部溶池的补缩，同时较低的冷却速度还能减少热应力的产生，还提高底水箱的水温，降低底水箱的冷却效果，使电渣锭下端在电渣重熔阶段结束时温度高于现有电渣锭下端在电渣重熔阶段结束时的温度，减少热应力，避免因为下端温度下降过多而与上端温度有产生较大温差，在电渣锭生产结束时，电渣锭上、下部的温度差维持在200℃以下，能够有效减小热应力，减少裂纹生成。
16、进一步地，还包括保温阶段，保温温度为550℃±10℃，保温时长≥10h。
17、将电渣锭由结晶器内取出，立即吊装到退火炉中保温，电渣锭放置于预热到550℃±10℃的退火炉中缓慢散热，电渣锭在退火炉中保温10小时以上。
18、将退火炉进行550℃±10℃预热，电渣锭生产完成时，下端温度高于550℃，已经预留出了电渣锭吊装的温度降低余量，并且能够保证电渣锭在保温阶段得到在大部分是珠光体组织，避免形成贝氏体和马氏体，减少多组织并存的状态，减小组织应力。
19、因此，保温阶段除了尽量使电渣锭两端温度差经热传导而消减/消除热应力的目的外，还具体防止组织应力产生的作用，因为在电渣锭生产阶段中，下端优先被冷却，过冷奥氏体在凝固过程中在上下端不同温度处转变为不同的组织，也容易在退火过程中因为不同组织收缩和膨胀状态不同而产生较大的组织应力，增加裂纹产生概率，即使在退火过程中加热到足够的温度再缓慢降温也无法弥补已经产生的裂纹，因此需要在退火前进行保温，且在保温足够的时长，使组织转变趋于一致，减弱组织应力后再进行退火。
20、进一步地，还包括退火阶段，所述退火阶段具体包括以下步骤：
21、步骤1：升温，升温速度50℃/h～65℃/h，升温到780℃±10℃；
22、步骤2：保温，保温时长≥20h；
23、步骤3：降温，降温速度≤10℃/h，冷却到100℃以下后避风冷却；
24、其中，避风冷却过程中进行硬度检测，硬度低于300hb则使电渣锭冷却到室温，进行包装；硬度高于300hb则吊装回到退火炉重新进行退火。
25、该退火步骤降低了升温速度和降温速度，以保证在退火阶段得到均匀的珠光体组织，相比于现有技术，本发明的保温阶段和退火阶段相当于进行了两次退火，其中保温阶段用于避免裂纹产生，退火阶段用于提升加工性能，使产品的质量得到提升。
26、一种电渣锭防裂纹生产装置，包括电渣炉，所述电渣炉包括用于使熔融金属液沉积的熔铸部分、用于夹持自耗电极的机械传动部分和用于提供电力回路的供电部分，所述熔铸部分包括底水箱和结晶器，所述结晶器上沿结晶器高度方向设置有多个入水管，结晶器下端和结晶器上端分别设有出水管，随着结晶器内的熔池的升高使用更高处的入水管向结晶器内通入冷却水，所述冷却水进入结晶器后分别向上和向下流动，用以控制电渣锭的冷却状态。
27、本发明的一种电渣锭防裂纹生产装置，其中电渣炉的结晶器具有冷却水的流入位置可调的功能，能够减小电渣锭上下两端之间的温差。
28、进一步地，多个所述入水管的两端都分别连通结晶器和阀门，通过阀门调节冷却水在不同入水管内的流通，所述阀门包括壳体、阀芯和驱动电机，所述壳体侧壁连通多个入水管，壳体内滑动连接有阀芯，所述阀芯为管状体，阀芯的侧壁上设有螺旋状的通水口，冷却水供水管贯穿壳体连通阀芯，阀芯上同轴设有驱动轴，所述驱动轴经壳体外的驱动电机驱动而使阀芯在壳体内旋转，当阀芯旋转时，与通水口正对的入水管中有冷却水流通。
29、对调节冷却水注入位置的选择上有多种方案，例如：每个入水管均设置为管状体，每个管状体上均设有阀门，此时，通过调节不同阀门的开闭就能实现使入水管随着熔池的上升而升高；或者每个入水管经选择性阀门共同连接冷却水供水管，在需要冷却水流入通道升高时，将下方的冷却水供水管关闭，同时打开上方的冷却水供水管，均能够达到方案所需要求。
30、但是上述结构需要极为精密的控制，并且阀门控制点多而复杂，精度不足，容易导致冷却水的冷却效果波动，因此还需要对其进行进一步的改进。
31、在多种调节冷却水流入的方案中优选了本案，通过驱动电机驱动阀芯旋转即可实现入水管的连续改变，只需要控制驱动电机转动速度即可实现调节需要，与其它结构中需要多点调节的方案相对更容易控制，冷却水流量变化平稳，精度更高，控制更少，操作更加简便。
32、进一步地，所述向上流动的冷却水流量大于向下流动的冷却水流量。
33、相比于前述将冷却水注入位置作为强冷却区域、其余位置作为弱冷却区域来讲，让向上流动的冷却水与向下流动的冷却水产生流量差的方式明显增加了强冷却与弱冷却的差距，向下流动的冷却水流量小，则吸热升温快，对冷却水注入位置的冷却效果进一步降低，以保证在电渣重熔阶段结束后电渣锭上下两端之间的温度差在允许范围内，甚至进一步减小。
34、进一步地，所述结晶器下端出水管的内径小于结晶器上端的出水管内径。
35、此为上一方案的具体方式，以出水管的口径来确定流量差。
36、进一步地，所述结晶器下端的出水管和结晶器上端的出水管上均设有能够调节开度的截止阀。
37、进一步优化方案，够调节开度的截止阀使结晶器下端的出水管和结晶器上端的出水管流量差值可调，从而能够适应于不同直径的电渣锭的生产以及不同温度差值的控制。
38、进一步地，所述阀芯上的通水口的宽度大于等于入水管的宽度或直径，结晶器下端和结晶器上端的出水管的截面之和小于冷却水供水管的截面。
39、相比于一个入水管来说，通水口的宽度大、冷却水供水管的截面大，能够满足冷却水供应充足。
40、进一步地，所述通水口绕阀芯中心轴线旋转的角度为90°～270°。
41、进一步地，所述通水口绕阀芯中心轴线旋转的角度为180°。
42、通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
43、本发明改变生产工艺，从电渣锭生产阶段根本上降低大型电渣锭产生裂纹的影响因素，以降低大型电渣锭产生裂纹的概率，具有极大的经济效益。
44、本发明更改退火工艺，增设保温阶段，使电渣锭在退火前能够实现电渣锭两端的温度均衡，在保温时使组织转变趋于一致，消除热应力的组织应力，避免退火开裂。
45、本发明更改了结晶器的结构，以匹配电渣锭的生产工艺，结晶器具有冷却水的流入位置可调的功能，能够减小电渣锭上下两端之间的温差，且对设备更改范围小，既满足本发明的生产工艺，又能适用于现有生产工艺。
46、本发明对阀门进行结构调整，使冷却水的流入位置能够平稳连续的调节，操作简便。
1.一种电渣锭防裂纹生产方法，包括电渣重熔阶段，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电渣锭防裂纹生产方法，其特征在于，还包括保温阶段，保温温度为550℃±10℃，保温时长≥10h。
3.根据权利要求2所述的一种电渣锭防裂纹生产方法，其特征在于，还包括退火阶段，所述退火阶段具体包括以下步骤：
4.一种电渣锭防裂纹生产装置，用于实现权利要求1-3任意一项所述的电渣锭防裂纹生产方法，包括电渣炉，所述电渣炉包括用于使熔融金属液沉积的熔铸部分、用于夹持自耗电极的机械传动部分和用于提供电力回路的供电部分，所述熔铸部分包括底水箱(1)和结晶器(2)，其特征在于，所述结晶器(2)上沿结晶器(2)高度方向设置有多个入水管(6)，结晶器(2)下端和结晶器(2)上端分别设有出水管(14)，随着结晶器(2)内的熔池的升高使用更高处的入水管(6)向结晶器(2)内通入冷却水，所述冷却水进入结晶器(2)后分别向上和向下流动，用以控制电渣锭的冷却状态。
5.根据权利要求4所述的一种电渣锭防裂纹生产装置，其特征在于，多个所述入水管(6)的两端都分别连通结晶器(2)和阀门(7)，通过阀门(7)调节冷却水在不同入水管(6)内的流通，所述阀门(7)包括壳体(8)、阀芯(9)和驱动电机(10)，所述壳体(8)侧壁连通多个入水管(6)，壳体(8)内滑动连接有阀芯(9)，所述阀芯(9)为管状体，阀芯(9)的侧壁上设有螺旋状的通水口(12)，冷却水供水管(11)贯穿壳体(8)连通阀芯(9)，阀芯(9)上同轴设有驱动轴(13)，所述驱动轴(13)经壳体(8)外的驱动电机(10)驱动而使阀芯(9)在壳体(8)内旋转，当阀芯(9)旋转时，与通水口(12)正对的入水管(6)中有冷却水流通。
6.根据权利要求4所述的一种电渣锭防裂纹生产装置，其特征在于，向上流动的冷却水流量大于向下流动的冷却水流量。
7.根据权利要求6所述的一种电渣锭防裂纹生产装置，其特征在于，所述结晶器(2)下端出水管(14)的内径小于结晶器(2)上端的出水管(14)内径。
8.根据权利要求6所述的一种电渣锭防裂纹生产装置，其特征在于，所述结晶器(2)下端的出水管(14)和结晶器(2)上端的出水管(14)上均设有能够调节开度的截止阀(15)。
9.根据权利要求5所述的一种电渣锭防裂纹生产装置，其特征在于，所述阀芯(9)上的通水口(12)的宽度大于等于入水管(6)的宽度或直径，结晶器(2)下端和结晶器(2)上端的出水管(14)的截面之和小于冷却水供水管(11)的截面。
10.根据权利要求5所述的一种电渣锭防裂纹生产装置，其特征在于，所述通水口(12)绕阀芯(9)中心轴线旋转的角度为90°～270°。
