不锈钢电渣重熔技术
电渣重熔技术在金属冶炼中的应用
高效节能
科研人员正在研究如何降低电渣 重熔技术的能源消耗，提高能源 利用效率，以满足日益严格的节
能减排要求。
广泛应用
电渣重熔技术的应用范围正在不 断扩大，不仅适用于钢铁、有色 金属等传统领域，还逐渐拓展至 新材料、航空航天等高科技领域
。
技术发展趋势
智能化控制
随着人工智能技术的发展，未来电渣重熔技术有 望实现智能化控制，提高生产效率和产品质量。
2023 WORK SUMMARY
电渣重熔技术在金属 冶炼中的应用
汇报人：
2023-12-30
REPORTING
目录
• 电渣重熔技术概述 • 电渣重熔技术的冶炼过程 • 电渣重熔技术在金属冶炼中的应用实例 • 电渣重熔技术的挑战与前景
PART 01
电渣重熔技术概述
技术定义与原理
定义
电渣重熔是一种利用电流通过液 态渣池产生的热量和电磁力进行 金属再熔炼的工艺。
质量检测与控制
对金属锭进行质量检测， 如化学成分、金相组织、 机械性能等，以确保产品 质量符合要求。
PART 03
电渣重熔技术在金属冶炼 中的应用实例
在钢铁冶炼中的应用
钢铁是全球使用最广泛的金属材料之一，电渣重熔技术在钢 铁冶炼中有着广泛的应用。通过电渣重熔技术，可以生产出 高质量、高性能的钢铁材料，广泛应用于建筑、机械、汽车 、船舶等领域。
原理
通过熔融渣池的电阻加热和电磁 力作用，实现对金属材料的提纯 、均质化和细化组织等效果。
技术发展历程
起源
现状
电渣重熔技术起源于20世纪30年代， 最初用于生产高质量的钢轨和无缝钢 管。
目前，电渣重熔技术已经成为一种成 熟的金属加工技术，广泛应用于钢铁 、有色金属、航空航天等领域。
电渣重熔技术
电渣重熔技术
电渣重熔技术（Electric Arc Remelting，EAR）是一种利用电
弧将金属材料高温熔化并重新凝固的技术。
它常用于生产高纯度和均匀组织的金属材料，特别是钨、钛、钢铁和镍合金等高质量的金属。
电渣重熔技术通常涉及以下步骤：
1. 准备废料或原始金属。
2. 将金属放入电渣炉中，并添加一定量的电极材料作为电弧的起点。
3. 通过电源提供电能，并使电极形成电弧，产生高温。
4. 由于电弧的高温作用，金属开始熔化，并形成一定的熔体池。
5. 在熔体池中，通过搅拌或气体喷吹等方法，促使金属组织的均匀化。
6. 根据需要进行熔炼和精炼的过程，以改善金属材料的质量。
7. 将熔融的金属倒入模具中进行冷却和凝固，形成所需形状的金属材料。
电渣重熔技术具有以下优点：
1. 可以再生利用废弃金属，减少资源浪费。
2. 可以提供高纯度的金属材料，以满足高要求的特殊应用。
3. 可以改善金属材料的均匀性和组织结构，提高其力学性能和耐腐蚀性能。
然而，电渣重熔技术也存在一些缺点：
1. 能耗较高，需要大量的电能供应。
2. 技术要求较高，操作和管理难度较大。
3. 一次熔炼的批量较小，生产效率相对较低。
总体而言，电渣重熔技术是一种重要的金属加工技术，可以产生高质量的金属材料，但其应用仍受到能耗和生产效率的限制。
电渣重熔技术
电渣重熔技术电渣重熔技术是一种常用于金属废料回收的高效方法。
它通过电弧的高温熔化废料，然后利用极性电极和磁力场的作用，将金属从废料中分离出来。
电渣重熔技术具有高效、能耗低、环保等优点，被广泛应用于金属回收行业。
电渣重熔技术的原理主要包括以下几个步骤：首先，将待处理的金属废料放置在重熔炉中，形成一个电解池。
然后，在废料表面施加电弧放电，产生高温、高能的电弧和等离子体。
电弧的高温作用下，废料被熔化成电渣。
接下来，通过重力和离心力的作用，将金属从电渣中分离出来。
重力和离心力可以通过调整重熔炉的设计和操作参数来实现。
通常情况下，废料中的重金属更容易被分离出来，而轻金属则相对较难。
因此，在实际操作中，人们会根据废料中金属的特性来调整操作参数，以达到最佳的分离效果。
在金属分离的过程中，极性电极和磁力场的作用起到了重要的辅助作用。
极性电极会在金属分离过程中产生电场，引导金属离子向特定方向运动。
磁力场则通过施加磁场，改变金属离子的轨迹，加快分离速度。
除了金属分离，电渣重熔技术还可以实现金属精炼。
通过控制操作参数和添加合适的熔剂，可以去除废料中的杂质和气体，提高金属的纯度和质量。
电渣重熔技术的应用非常广泛，特别适用于处理高温金属废料，如废钢铁、废铜、废铝等。
它被广泛应用于钢铁、有色金属、电力等行业。
随着技术的不断发展，电渣重熔技术在金属回收行业的地位越来越重要。
总的来说，电渣重熔技术是一种高效、能耗低、环保的金属回收方法。
它通过电弧的高温作用将金属熔化成电渣，然后利用重力、离心力、极性电极和磁力场的作用将金属从电渣中分离出来。
电渣重熔技术不仅可以实现金属分离，还可以实现金属的精炼，提高金属的纯度和质量。
在金属回收行业中，电渣重熔技术发挥着重要的作用，对资源的循环利用具有积极的意义。
电渣重熔冶炼技术
电渣重熔冶炼技术
1 引言
电渣重熔冶炼技术是熔化废旧金属的一种方法，能够有效地回收金属资源，减轻资源的消耗和环境污染。
本文将从技术原理、设备结构、优点和发展趋势等方面介绍该技术。
2 技术原理
电渣重熔冶炼技术是通过电极向熔体中通入一定的电流和电压，使废旧金属在高温下熔化。
同时，添加一定量的草酸盐或碳化物，将金属污染物转化为易于脱除的渣滓。
熔融时，废旧金属中的杂质被转化为渣滓，可通过重力作用自然分层，而金属熔体则通过不同的喷吐器进行分离。
3 设备结构
电渣重熔冶炼设备主要由炉爐鼓风系统、电极导电系统、草酸盐或碳化物投加系统、喷吐与收渣系统等部分组成。
其中，炉爐主要由铁墙、保温层和炉底构成，电极通常采用水冷型，以防止焦化。
而草酸盐或碳化物的加入量和时间、喷吐器的数量和位置、加热方式等参数会影响电渣重熔冶炼的效果和质量。
4 优点
电渣重熔冶炼技术的主要优点是可以高效、环保地回收废旧金属，减少对地球资源的消耗和环境的污染。
此外，该技术还可以生产高纯
度的金属材料，广泛应用于工业生产。
5 发展趋势
电渣重熔冶炼技术已经成为国际铸造行业中广泛使用的一种高效、环保的回收技术。
未来，随着金属回收利用的重要性不断提升，电渣
重熔冶炼技术将在材料回收领域中扮演更为重要的角色。
同时，技术
革新和设备升级还将进一步提高电渣重熔冶炼技术的效率和质量。
6 结论
无论是从环保角度，还是从资源利用率的角度来看，电渣重熔冶
炼技术都是一种十分重要的回收技术。
未来，我们应该进一步加强对
该技术的研究和探索，为推动环境保护和可持续发展做出贡献。
电渣重熔工模具钢及电渣熔铸技术
0100708 电渣重熔工模具钢及电渣熔铸技术文章来源:淄博市信息中心33．电渣重熔工模具钢及电渣熔铸技术1．电渣重熔的特点电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。
其目的主要是提纯金属，并获得结晶组织均匀致密的钢锭。
经电渣重熔的钢，纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀。
电渣钢的铸态机械性能可达到或超过同钢种锻件的指标。
电渣重熔的产品品种多，应用范围广。
其钢种有：碳素钢、合金结构钢、轴承钢、模具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢、超高强度钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、电热合金等400多个钢种。
此外，可用电渣法直接熔铸异形铸件，可以铸代锻，简化生产工序，提高金属的利用率。
电渣重熔设备简单，操作方便，不仅能生产钢锭，还可以作为小型炼钢设备冶炼钢水，生产铸钢件，铸铁件。
2．电渣产品及市场分析电渣钢由于其质量好，产品品种多，其产品几乎遍及国民经济的各个部门，如在航空、航天、军工、汽车工业、石油化工、铁路部门、能源工业、轻工业等都有着广泛的应用。
1996年我国钢产量已达到l亿吨，电渣钢将今后若干年内达到1％即100万吨，而我国目前电渣钢不足20万吨，因此，电渣重熔发展前景是很远大的。
以下是东北大学电冶金研究室近年来开发并适合于中小企业的几个电渣产品。
2．1 模具钢为了降低生产成本，提高产品质量和生产效率，提高材料的利用率，国内外制造工业广泛采用各种无切削或少切削工艺，如精密冲裁、精密锻造、压铸、冷挤压、热挤压等以模具压制成型的新工艺代替传统的切削加工工艺。
目前家用电器80％和机电工业70％的零部件采用模具加工。
新工艺的发展促使模具工业迅速发展。
80年代，西方发达国家模具工业产值已超过机床工业的产值。
我国模具工业虽然发展很快，1993年年产值约120亿元，但模具仍然供不应求。
1993年进口模具用汇达6．75亿美元。
特另是高质量的模具主要依赖进口。
电渣重熔技术
电渣重熔技术电渣重熔技术是一种应用于冶金和材料工程领域的高效能熔炼技术。
它通过在电弧和电流的作用下，将废旧金属或合金加热熔化，并在熔池中形成一个良好环境，以去除杂质并达到纯净的金属再利用的目的。
本文将介绍电渣重熔技术的工作原理、应用领域、优点和限制。
电渣重熔技术的工作原理是利用电弧在废旧金属表面产生的高温和高能量来使金属熔化。
在电弧作用下，金属表面产生高温和高压，将废金属熔化，并形成一个被称为熔池的液态金属池。
通过调整电弧和电流的参数，可以达到所需的熔化温度和熔化速度。
在熔池中，杂质会上浮到熔池的上部，并通过电磁力和重力分离出来。
纯净的金属会沉积在熔池底部，并通过预先安装的排放设备收集。
电渣重熔技术广泛应用于冶金和材料工程领域。
它可以有效地回收和利用废旧金属和合金，包括钢铁、铜、铝、镍、锡等。
此外，它还被用于处理冶炼过程中的废渣和副产品，如钢渣、镍渣、铝渣等。
电渣重熔技术在金属回收和资源再利用方面具有重要意义，可以减少对原材料的需求，降低能源消耗和环境污染。
电渣重熔技术的优点主要包括以下几个方面。
首先，它可以有效地去除金属中的杂质，提高金属的纯度和质量。
其次，它可以将废旧金属和合金完全熔化，降低了废旧材料的体积和重量，便于运输和储存。
此外，电渣重熔技术还具有较高的自动化程度和生产效率，可以实现连续操作和大批量处理。
然而，电渣重熔技术也存在一些限制。
首先，电渣重熔设备的投资成本较高，对传统的熔炼设备有一定的替代性。
其次，电渣重熔技术对金属废料的要求较高，需要较干净、无污染的废物以保证金属质量。
此外，电渣重熔技术对电能和冷却水的需求较大，对能源的消耗和环境影响也需要考虑。
综上所述，电渣重熔技术是一种应用广泛且效果显著的熔炼技术。
它可以对金属废旧材料进行高效利用和资源再生，具有重要的经济和环境效益。
未来，随着科技的不断进步和应用的推广，电渣重熔技术有望在金属回收和资源循环利用领域发挥更大的作用。
简述电渣重熔的基本原理
简述电渣重熔的基本原理电渣重熔（Electric Arc Furnace, EAF）是一种利用电弧加热金属材料进行冶炼和熔化的冶金设备。
它主要用于炼钢、炼铁和回收废钢。
电渣重熔的基本原理是利用电弧高温加热金属材料，通过熔化和冶炼的过程得到所需的金属产品。
电渣重熔设备由炉体、电极系统、电弧延伸设备和渣口等主要部件组成。
在电渣重熔过程中，首先将被冶炼的金属材料装入炉体中，并注入包含硅、锰、铝等合金元素的冶炼剂。
然后将电极引入炉体，并与电源连接以形成电弧。
电力经电极入炉，经金属材料和冶炼剂导电，产生高温的电弧。
这个过程产生的电弧温度可以高达3000-6000，非常适合金属材料的熔化和冶炼。
电弧在金属材料中产生的热量加热金属材料，使其逐渐熔化。
与此同时，冶炼剂中的合金元素也被溶解并与金属材料混合。
通过搅拌装置和氩气吹扫，可以促进合金元素均匀分布和冶炼剂的氧化还原反应，以提高炉内温度和冶炼效果。
在电渣炉内部，金属和渣液被分离开来。
金属被收集并用于后续的制品生产。
而冶炼剂、非金属杂质和氧化物等形成的渣液则从渣口排出。
电渣重熔具有以下优点：1. 灵活性高：电渣炉可以适应不同种类的金属材料，包括低碳钢、合金钢、不锈钢等。
并且可以很容易地改变生产批量。
2. 节能环保：电力源不仅高效而且环保，可以大大减少废气和废水的排放。
同时由于占用面积相对较小，可降低土地和能源消耗。
3. 废钢回收：电渣重熔是废钢回收的关键技术。
通过电弧高温加热，废钢可以被迅速熔化并用于再生钢的生产。
这有助于减少对原始铁矿石的需求，降低能源消耗和环境污染。
4. 冶炼效果好：电渣重熔可以通过控制电弧温度、时间和熔炼剂的加入来控制冶炼过程，从而得到较高品质的金属产品。
并且电弧的强烈搅拌作用可以使金属熔体更加均匀，去除气体和非金属杂质。
然而，电渣重熔也存在一些局限性：1. 能耗较高：由于电渣重熔需要大量的电力供应，因此消耗的能源相对较高。
这也制约了电渣重熔的发展。
电渣重熔新技术的研究现状及发展趋势
电渣重熔新技术的研究现状及发展趋势电渣重熔技术是一种重要的金属再生利用技术，可以有效地回收废旧金属，并在节能减排、资源循环利用方面发挥重要作用。
随着新技术的不断涌现，电渣重熔技术也在不断发展。
本文将从研究现状和未来发展趋势两个方面进行讨论。
一、电渣重熔技术的研究现状1. 传统电渣重熔技术传统电渣重熔技术是指利用电熔炉将金属渣进行加热熔化，使其成为液态金属，然后进行分离纯化的工艺流程。
这种技术在废旧金属回收利用领域已经有着长期的应用历史，主要适用于较为简单的金属合金回收。
传统电渣重熔技术在对复杂金属渣的处理方面存在效率不高、能耗较大、操作成本高等问题。
2. 新型电渣重熔技术随着科技的发展，新型电渣重熔技术不断涌现。
以高温等离子体技术为代表的新型电渣重熔技术，可以通过强电场和高温等离子体作用，实现金属渣的高效分解和还原，从而提高了金属回收率，减少了能耗和废气排放。
利用先进的智能控制系统和传感器技术，结合人工智能和大数据分析等手段，对电渣重熔过程进行精准监控和优化调控，也成为了当前的研究热点。
二、电渣重熔技术的发展趋势1. 资源综合利用未来电渣重熔技术将更加注重资源综合利用，不仅仅局限于金属的回收，还将考虑非金属元素的回收利用。
采用高效分离技术，将金属和非金属进行有效分离，实现资源的最大化回收。
2. 精准智能化控制未来电渣重熔技术将朝着智能化和自动化方向发展，通过引入先进的传感器和智能控制系统，实现对电渣重熔过程的精准监控和模型预测，确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
3. 节能减排未来电渣重熔技术将致力于进一步降低能耗和减少环境污染。
采用新型高效电熔炉、恒温技术和废气处理技术，减少电渣重熔过程中的能源消耗和废气排放，实现绿色环保生产。
随着科技的不断进步和创新，电渣重熔技术必将迎来更加辉煌的发展。
通过持续深入的研究和不断改进技术手段，电渣重熔技术将为金属再生利用领域注入新的活力，为推动资源循环利用和实现绿色可持续发展做出更大的贡献。
电渣重熔工艺技术abmh.pdf
(6)TiO2
在重熔含Ti的钢及合金时，渣中加入一定 量的TiO2可以抑制钢中钛的烧损；另 外，常采用CaF2+TiO2型导电渣作引燃 剂；TiO2是变价氧化物，它对金属熔池 起传递供氧作用。
MgF2
类似CaF2作为助剂，以降低渣的液线温 度、粘度、表面张力和电导率。特别是 当炉渣的熔点需要降低到比使用CaF2时 更低时使用氟化镁。
阴离子 离子半径
1,32 Å 1,33 Å
--1,75 Å ------
ESR炉渣分类1：组元简称＋数字
简称C－ CaO；A－ Al2O3；F－ CaF2；S－ SiO2；M －MgO；T－TiO2
数字：以10％为1，如果数字是一个或者两个成分,其 他的以1:1 (或1:1:1 )比率
CAF 3：含30%萤石，CaO和Al2O3 各35 % CAF 217：含20%石灰, 10%的氧化铝和70%的萤石. CAFM 1：含10% MgO，CaO， Al2O3 和 CaF2各30% CAFM 41：含10% MgO, 40%的CaF2， CaO和Al2O3
密度
电渣重熔过程中，密度是计算渣量的重 要依据；
对于同样大小的 大的渣系时，穿过渣池的时间对更长一 些，有利于夹杂物的去除。
4.电渣工艺制定的基本原则
(1) 保证产品的冶金质量 (2) 生产过程操作平稳并确保安全
各参数平稳，不发生大的波动 不发生短路或明弧等不稳定状态 不发生跑渣或跑钢等事故 不发生安全事故 (3) 经济性 生产率、电耗 、水耗、渣耗
CaF2与其它组元的反应
CaF2—A12O3—CaO相图
4/3/3
6/2/2
CaO/Al2O3=1:1 附近初晶成分在靠 近CaF2侧以CaF2为 主，靠近C12A7侧 以C11A7F1为主。
电渣重熔冶炼技术
电渣重熔冶炼技术电渣重熔冶炼技术是一种先进的冶金技术，其主要应用于金属材料的回收和再利用。
该技术利用电弧加热，将废旧金属材料熔化，通过电渣的作用，将杂质分离出来，得到高纯度的金属材料，从而实现资源的有效利用和环境的保护。
一、电渣重熔冶炼技术的原理电渣重熔冶炼技术是利用电弧加热将废旧金属材料熔化，通过电渣的作用，将杂质分离出来，得到高纯度的金属材料。
在电渣重熔冶炼过程中，电极和金属材料之间形成的电弧产生高温，将金属材料熔化。
同时，电极和金属材料之间的电流产生电渣，电渣起到了隔离空气和杂质的作用，使金属材料被分离出来，从而得到高纯度的金属材料。
二、电渣重熔冶炼技术的应用1. 废旧金属材料的回收和再利用废旧金属材料中含有很多有价值的金属元素，如铁、铜、铝等。
这些金属元素可以通过电渣重熔冶炼技术进行回收和再利用，从而实现资源的有效利用和环境的保护。
2. 金属材料的精炼和纯化电渣重熔冶炼技术可以将金属材料中的杂质分离出来，得到高纯度的金属材料。
这一过程可以对金属材料进行精炼和纯化，提高其质量和性能。
3. 金属材料的合金化电渣重熔冶炼技术可以将不同种类的金属材料进行熔合，形成合金材料。
这些合金材料具有更好的性能和应用价值，可以广泛应用于冶金、机械制造、航空航天等领域。
三、电渣重熔冶炼技术的优点1. 能够回收和再利用废旧金属材料，实现资源的有效利用。
2. 能够精炼和纯化金属材料，提高其质量和性能。
3. 能够将不同种类的金属材料进行熔合，形成合金材料，具有更好的性能和应用价值。
4. 能够实现无污染生产，保护环境。
四、电渣重熔冶炼技术的发展趋势随着社会经济的快速发展，金属材料的需求量越来越大。
电渣重熔冶炼技术的应用将会越来越广泛，发展前景十分广阔。
未来，电渣重熔冶炼技术将会更加智能化、自动化，实现无人化生产。
同时，电渣重熔冶炼技术将会与其他领域的技术相结合，形成更加高效、环保、节能的新型冶金技术，为人类的发展和进步做出更大的贡献。
电渣重熔技术和产品质量控制
历史的回顾
Borys E. Paton院士
Borys I. Medovar院士
29/03/1916-19/03/2000
历史的回顾
B.E. Paton, B.I. Medovar, 1952: first ESR ingot at PWI
历史的回顾
1953年前苏联Г. З. Вопошкевич 在电弧焊焊纵缝过程中发现电弧熄灭，其过程 稳定，焊缝质量优异，由此发现了电渣焊。 1953年后经巴顿电焊研究院历时五年的开发研 究，于1958年5月在米多瓦尔（Б. И. Медовар）院士的领导下，在乌克兰扎 波洛什市德聂泊尔特钢公司建成0.5吨P909型 电渣炉4台，前苏联电渣冶金工业拉开了序 幕。
历史的回顾
（1）产量呈抛物线增长： 年份 1960 1965 1969 1973 1988 2008 产量/万t 3 29 48 80 120 200 （2）锭重呈几何级数增长： 年份 1960 1965 1970 1988 2008 锭重/t 12 30 80 165 204 （3）产品扩大。生产的优质钢及超级合金到1985年近300个 牌号，开始用于生产有色金属（Al、Cu、Ti合金）及贵金 属（Ag合金）
历史的回顾
1959年衡阳冶金机械厂生产了100kg高速钢电渣铸锭， 还采用电渣重熔回收一批废旧高速钢刀具，成果于 1959年10发表在《焊接》杂志建国10周年特刊上，这 一成果受到国内冶金界关注。同期在衡阳冶金机械厂 还试验成功了电渣冒口热封顶。 1959年11月北京钢铁学院朱觉教授率电冶金师生与作 者所在的冶金建筑研究院电渣实验室合作，采用电渣 重熔法研制成功了航空轴承钢。1960年5月冶金部召开 了推广会，朱觉主持会议，李正邦、傅杰等做技术报 告。
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= 炉管、叶片、护环、水轮机导叶和叶片
油气开采：超级13Cr、15Cr、双相不锈钢
= 石油化工：高温、耐蚀部件（管道、阀门） = 海洋工程（海水淡化）：超级双相不锈钢、超级奥氏体 = 不锈钢
特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心
Northeastern University
二、电渣重熔的不锈钢品种及 其应用
=
电渣重熔的起源-首个不锈钢电渣锭
的不锈钢主要钢种
马氏体不锈钢 沉淀硬化马氏体不锈钢 超级铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、高 = 氮奥氏体不锈钢 双相不锈钢、超级双相不锈钢
钢渣接触条件的比较
O
采 充
= =
O L 充
问
O
问 L 充
M N
V V M
R
O
范N
目 -6 M R 活
V
它
目 s R
M
电渣重熔冶金
渣池强烈搅 拌：电动力、 电磁力、自然 对流、气体逸 出和膨胀的推 力
=
= = = = =
非金属夹杂物的去除
电渣熔铸去除钢中非金属夹杂物主要发生在电极熔化末端熔滴 = 形成的过程中 电极熔化末端熔滴形成过程的钢渣接触面积最大，达3219 mm2/ = 克，它是熔滴过程的67 倍，是金属熔池的21000 倍 电极熔化末端熔滴形成的时间较熔滴滴落时间为长，约为1.41 倍 = 电极熔化末端熔滴形成过程是最先和熔渣接触并发生反应部 = 分，钢中原始夹杂物含量最高，无疑可大量去除夹杂 小尺寸的熔滴去除非金属夹杂物效果比大尺寸强。熔滴内大颗 = 粒的非金属夹杂物的减少较小颗粒的为强
不同熔炼方法的洁净度
加压电渣炉
适合品种：高氮不锈钢
高氮马氏体不锈钢
=
高氮铁素体不锈钢
=
高氮奥氏体不锈钢
=
PESR的水-气平衡系统
会 活 活 活 会 序氮 实 活 到
16吨和20吨的加压电渣炉
产品举例：高氮不锈钢
产品举例：高氮不锈钢
B k R p R R R 系 百 百 R R = M 百 问 建 M M R S b 临 百 百
= = = =
ESR的不锈钢主要规格
板材：薄板、中厚板、厚板和超厚板 型材： 棒线材： 管材：薄壁管、小口径管、厚壁管 锻件： 铸件：
= = = = = =
不锈钢采用电渣重熔的原因
提高钢的洁净度，尤其是改善夹杂物的形态和分布
= 改善凝固组织，尤其是减轻偏析（包括宏观偏析和微观 = 偏析）和抑制二次相的析出
p 短 短 = 短 = O T
l O
l
渣系对脱硫效果的影响
c O M l P l P R 移T =
=
脱磷反应
m+
脱磷条件 渣中氧化铁，氧化钙含量要高，即高碱度高氧 = 化性炉渣； 由于去磷反应为放热反应，为了防止回磷现象 = 故应低温操作。
l+
lx O = E RF El F m l E x R O R + F
=
合金元素的氧化和还原
元素与氧的亲合力按以下次序递减：
=
r
t 费
s =
与氧亲合力愈强的元素愈易被氧化。几个元素同时与氧相遇，与氧亲合 力愈大、即氧化物生成自由能负值愈大的元素最先被氧化。 = 和氧亲合力大，即氧化物生成自由能负值大的元素，可以将与氧亲合力 较小元素的氧化物还原，所以以上递次中，前列元素对后列元素起保护 = 作用，可作脱氧的还原剂。 按以上递次愈是前列元素其氧化物愈稳定，如 CaO、CeO、ZrO2、BaO、 A1203、MgO，一般被选用为造渣组元。而递次中愈后元素的氧化物，在 = = 渣中被视为不稳定氧化物如 FeO、Cr2O3、MnO、SiO2。递次在后的元素 的氧化物，往往被递次在前元素还原，引起前列元素的氧化。 =
渣 位 百
Φ 渣 L “ M M M O V M S P V P M
=
氢和氮的行为
氢在气、渣和金中的行为机理
氢在渣中的存在形式：e l 临 =百 成 el el 百 J 联 J 百 氮
= l P
百联
el c 百
o l
百 l 百
与
不同渣系氢含量在重熔过程的变化（ 起始阶段是氢含量最高的区间
a）
一、电渣重熔及其产品的性能特点
电渣重熔（ESR） 是在水冷结晶器中利用电流通 过熔渣时产生的电阻热将金属或合 金重新熔化和精炼，并顺序凝固成 钢锭或铸件的一种特种冶金方法。 最显著特点 是生产的金属纯净、成分和组 织均匀，结构致密----产品性能优 异
电渣重熔的特点
1）金属的熔化、浇铸和凝固均在一个较纯净的环 = 境中实现 2）具有良好的冶金反应的热力学和动力学条件 3）自下而上的顺序凝固条件保证了重熔金属锭结 = 晶组织均匀致密 4）在水冷结晶器与钢锭之间形薄而均匀的渣壳保 = 证了重熔钢锭的表面光洁
气氛和渣系对304不锈钢氧含量的影响
成分和组织均匀，结构致密是ESR的最显著特点
模铸锭与电渣重熔钢锭质量和成材率比较
模铸锭与电渣重熔钢锭质量和成材率比较
传统模铸锭 锭重100吨 成材率低 质量：成分偏析严 = 重、缩孔、疏松明显 产品性能差：横向和 = 纵向机械性能差异 大；冲击韧性低 应用：不重要的场合
航空：高强不锈轴承钢（CSS-42L、X30CrMoN152），高 = 强紧固件PH13-8Mo,15-5PH 环保：烟气脱硫用超级不锈钢NAS 254N、 NAS 354N = =
塑料模具钢
耐蚀塑料模具钢
百 元 百 百 百 =
k s
V R M
R S R R
电渣产品举例
=
烧
系
超超临界机组候选材料
=
= = =
=
抽锭式电渣炉
可生产超长锭，成材率高 生产效率高 可生产圆锭、方锭和扁锭 适合于后部生产棒线材、 管坯等产品
= = = =
=
板坯电渣炉
可以生产电渣宽厚板坯 一般采用抽锭方式 厚度100-1000mm，宽度 = 500-2500mm，高度20006000mm 锭重5-100t 适合于生产薄板、中厚 = 板、宽厚板和特厚板
=
什么样的场合需要电渣钢？
（1）性能要求苛刻的场合 冲击韧性（尤其是低温冲击韧性）：轧辊、芯棒、火车轮毂、高强钢、 潜艇外壳等 组织均匀细化及等向性：工模具钢、Z向钢、 夹杂物要求严格即疲劳性要求高：火车（尤其是高速铁路)、航空和风 电轴承， 焊接性能好：各种高强中厚板、特厚板 （2）高合金钢 超级合金(高温合金、耐蚀合金、精密合金、电热合金） 工具钢、模具钢、 冷轧辊、特种不锈钢、耐热钢、超高强钢 （3）中型及大型锻件：火电、核电、石化和重型机械等领域 （4）特殊用途：管坯、空心锭、复合轧辊、导叶和叶片等电渣熔铸产品
位
N
k
产品举例：高氮不锈钢
k 围
出
核电机组用不锈钢主管道
管坯电渣炉
最大钢锭尺寸 = = Ф1100×6000mm 空心锭和实心锭两种锭型 = 双电源 = 结晶器导电 = 车载式电极升降机构 = 不断电交换电极 = T型结晶器 = 抽锭式 = 液面检测与自动控制
大气下ESR过程的化学反应
尽管可以采取很多措施减少向 = 钢中传氧，但是由于电渣过程 缓慢，炉渣和电极长时间接触 大气，因此，在非密闭条件下 电渣重熔，氧的传递无法避 免。在大多数情况下电渣是一 个增氧过程。根据自耗电极的 状态不同、钢种不同、重熔工 艺的差别，一般情况下，电渣 钢锭中的氧含量通常比自耗电 极的氧含量增加50-200%。
用同位素研究重熔不同阶段钢中夹杂物变化
采 / 2650 = = 1147 / = / = / = 53 405 28 272 5 86 .充
= = = / =
围
脱硫反应
车
=
=
O -
+ p l x xp E +F l x
O -
百
=
位
O
P E pF + l O O
O -
+ l EF
O -
=
在不同气氛条件下精炼萤石的硫含量
三、不锈钢电渣重熔的设备
几种常见的电渣炉设备
普通电渣炉 抽锭式电渣炉 板坯电渣炉 保护气氛恒熔速控制电渣炉 加压电渣炉 管坯电渣炉 液态电渣浇注设备和技术
= = = = = = =
普通电渣炉J 无熔速控制，大气下重熔
适合于普通质量要求 = 的钢种 重熔含Ti等易氧化元 = 素钢种，存在烧损 大，成分不均匀问题 氧含量较高 头尾熔速差异大，易 = 偏析
选
浅
电渣重熔渣系的氢渗透率
选 ×
问
纹
合金元素的氧化和还原
重熔过程中，钢中活泼元素如 Al、Ti、Ce、B、Si = = 等，往往因氧化而损失 电渣过程中氧来源： = （1）原始电极钢中溶解的氧及钢中不稳定氧化物在高温 分解放出氧； （2）电极表面氧化皮带入渣中的氧； （3）渣中不稳定氧化物 FeO、MnO、SiO2、Cr2O3等所含 = 的氧； == （4）渣中变价氧化物传递供氧作用 =
℃ 级 集箱、蒸汽 管道 ℃级 ℃级 ℃级
O
末级过热 器、再热器
水 冷 壁
下部 上部
碳钢 O
O
O O
O
电渣产品应用举例——"dEžj÷#qG&
三峡水电工程 电渣熔铸 水轮机导叶
水轮机叶片
超超临界火电机组用不锈钢材料
特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心
Northeastern University
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= =
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保护气氛恒熔速控制电渣炉