D0I:10.13374/j.issm1001053x.2000.01.030 第22卷第1期 北京科技大学学报 Vol.22 No.1 2000年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2000 工艺因素对电渣感应连续定向 疑固过程稳定性的影响 常国威) 袁军平)王自东)吴春京》王新华) 胡汉起) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)广州有色金属研究院，广州5106513)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了工艺因素对电渣感应连续定向凝固过程稳定性的影响，结果指出，固液界面位 置是衡量其稳定性的一个重要指标，工艺因素通过它对稳定性产生影响，正锥度的结晶器型腔 以及结晶器壁内的温度分布与温度梯度是下拉法连续定向凝固稳定进行的关键， 关键词定向凝固：连续铸造：电渣重熔 分类号TG249.7 在各种连续定向凝固方法中下拉法的优点 意义的，但是下拉法连续定向凝固主要是防止 最多.但是，其凝固是在脱离结晶器的瞬间进 拉漏，当判断出固液界面位于结晶器出口时，铸 行，极易拉漏，几乎使凝固过程无法操作.尽管 锭边缘处的固液界面已经离开结晶器而出现拉 对其凝固过程的稳定性曾经进行过比较详细的 漏现象.为此定义结晶器内壁上固相与液相金 研究，但仍解决不了根本问题.所以在这种方 属交界处为固液界面的位置， 法出现不久就被其发明人所抛弃.针对这个问 如果固液界面位置靠近结晶器入口，则容 题，作者研制了下拉法电渣感应连续定向凝固 易出现冻死而无法牵引或拉断或结晶器内壁刮 方法，并对电流作用下的凝固行为进行探讨， 伤铸锭表面的现象.如果固液界面在结晶器的 使这种新的方法重新获得应用. 出口以外，又极易拉漏，所以理想的固液界面位 连续定向凝固的稳定性包含凝固过程的稳 置应该位于结晶器内，并且接近结晶器出口处. 定性和凝固组织的稳定性.过程稳定性是组织 确定固液界面位置的常规方法是用探针直 稳定性的保证，因此过程稳定性研究显得更为 接探测，但这种方法对于电渣感应连续定向凝 重要，关于凝固组织的稳定性，将在另文报道， 固则无法使用.其原因是在该装置的上方有石 固液界面的位置反映凝固过程的稳定性， 墨电极、自耗电极、特别是有高温熔渣的存在， 工艺因素通过固液界面位置而影响其稳定性. 操作空间、探针材料均受到限制. 故本文通过工艺因素对固液界面位置的影响来 研究中采用结晶器壁内靠近结晶器内壁的 研究凝固过程的稳定性， 温度分布（结晶器壁内的温度分布容易且随时 可得)，用它与金属或合金的熔化点进行对照， 1固液界面位置的定义、理想固液 得到一个近似的固液界面位置，尽管不十分准 界面位置及确定方法 确，但仍是一个比较好的方法.其最大的特点是 可以随时对固液界面位置进行监测. 在一般的连续定向凝固方法中，固液界面 在结晶器型腔内的位置并不是一个固定的数 2实验方法 值.为了处理上的方便，仍希望能用一个固定的 数值来表示，这样存在一个确定标准的问题，如 实验是自制的电渣感应连续定向凝固实验 果以中心处为标准，对于防止冻死或拉断是有 装置上进行的.改变加热结晶器用石墨的结构 与外形，来调整结晶器内的温度情况；改变凝固 1999-09-20收稿常国威男，39岁，副教授，博士后 初期自耗电极的熔化量，调整坩埚内金属压头 *冶金部应用基础研究资助项目No.BJ96-02-11)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ， 工 艺 因 素 对 电渣 感 应 连 续 定 向 凝 固 过 程 稳 定 性 的影 响 常国威 ” 袁军平 ， 北京科技大学冶金学 院 ，北京 王 自东 ” 吴春京 ” 王新 华 ‘， 胡汉起 ” 广 州有色金属 研究 院 ，广 州 北京科技大学材料科学与工程学 院 ， 北京 摘 要 研 究 了工 艺 因 素对 电渣感应连续定 向凝 固过程稳 定性 的影 响 结果指 出 ， 固液界面位 置 是衡 量其稳 定性 的一个 重要指标 ， 工 艺 因素通过它 对稳 定性产 生影 响 ， 正锥度 的结 晶器型腔 以及 结 晶器壁 内的温度分布与温度梯度是 下 拉法连续定 向凝 固稳定进行 的关键 关键词 定 向凝 固 连续铸造 电渣 重熔 分 类号 在 各种连续 定 向凝 固方 法 中下 拉法 的优 点 最 多 但 是 ， 其凝 固是 在 脱 离结 晶器 的 瞬 间进 行 ， 极易 拉 漏 ， 几 乎使凝 固过程 无法操作 尽 管 对其凝 固过程 的稳 定 性 曾经进行过 比较详细 的 研 究 〔 ， 但仍 解 决不 了根本 问题 所 以在这种方 法 出现不 久 就被其发 明人所 抛弃 〔 针对这个 问 题 ， 作者研制 了 下 拉法 电渣感应连续 定 向凝 固 方法 ， 并对 电流作用 下 的凝 固行为进行探讨 “ ，， 使这种新 的方 法 重 新获 得应用 连续 定 向凝 固的稳 定性包含凝 固过程 的稳 定 性和 凝 固组 织 的稳 定性 过程稳 定性 是 组织 稳 定性 的保证 ， 因此过 程稳 定 性研 究显 得更 为 重 要 关 于 凝 固组织 的稳 定性 ， 将在 另 文报道 固液 界 面 的位 置 反 映凝 固过程 的稳 定 性 ， 工 艺 因 素 通 过 固液 界 面 位 置 而 影 响其 稳 定 性 故 本文 通过 工 艺 因 素对 固液界 面位 置 的影 响来 研 究凝 固过程 的稳 定 性 固 液界 面位置 的定 义 、 理想 固 液 界 面 位置 及 确定方 法 在 一 般 的连续 定 向凝 固方法 中 ， 固液 界 面 在 结 晶 器 型 腔 内的 位 置 并 不 是 一 个 固 定 的数 值 为了处 理上 的方便 ， 仍希望 能用 一个 固定 的 数值来表 示 ， 这样 存在 一 个确 定 标准 的 问题 如 果 以 中心 处 为标准 ， 对 于 防止冻 死或 拉 断 是 有 一 一 收稿 常 国威 男 ， 岁 ， 副教授 ， 博 士 后 冶金 部应用基础 研 究 资助项 目 。 一 一 意 义 的 ， 但是 下 拉法 连续定 向凝 固主 要 是 防止 拉漏 ， 当判 断 出 固液界面位于 结 晶器 出 口 时 ， 铸 锭边缘处 的固液界面 己经离开结 晶器而 出现拉 漏 现 象 为此定 义 结 晶器 内壁上 固相 与液相 金 属 交界 处 为 固液 界面 的位置 如 果 固液 界 面 位置 靠近 结 晶器入 口 ， 则 容 易 出现冻 死而无法牵引 或拉 断或 结 晶器 内壁刮 伤铸锭表 面 的现象 如 果 固液界 面在 结 晶器 的 出 口 以外 ， 又极 易拉漏 所 以理想 的 固液界面位 置 应该位 于 结 晶器 内 ， 并且接近结 晶器 出 口 处 确 定 固液界面位置 的常规方法 是用探针直 接 探测 ， 但 这种方法对 于 电渣感应连续定 向凝 固则 无法使用 ， 其 原 因 是在该装 置 的上方有石 墨 电极 、 自耗 电极 、 特别 是 有高温熔渣 的存在 ， 操 作 空 间 、 探针材料均受到 限制 研 究 中采用 结 晶器壁 内靠近结 晶器 内壁 的 温度 分布 结 晶器壁 内的温度 分布容 易且 随 时 可 得 ， 用它 与金 属 或合金 的熔化 点进行对照 ， 得 到 一个近 似 的 固液界 面位 置 ， 尽管 不 十 分准 确 ， 但 仍是 一个 比较好 的方法 ， 其最 大 的特 点是 可 以 随 时对 固液界 面位置 进行监测 实验 方 法 实验 是 自制 的 电渣感应连续定 向凝 固 实验 装置‘ 上进行 的 改变加热结 晶器用石 墨 的结构 与外 形 ， 来调 整 结 晶器 内的温度情况 改变凝 固 初 期 自耗 电极 的熔化量 ， 调 整增祸 内金 属 压 头 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．01．030