不锈钢电渣重熔技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
耐蚀塑料模具：4Cr13、 4Cr13Mo、 4Cr13MoN = = = 能源领域（核电、火电、水电）：核电主管道、高压锅
= 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
= = =
= =
=
保护气氛恒熔速控制电渣炉
设备特点 基于称重传感器的熔速控制 = 全密闭仓中的气体保护 = 同轴导电 = 工艺特点 有效防止易氧化元素的烧损 = 洁净度高 = 有效控制成分偏析和组织偏 析 = 适合于高合金，如超级不锈 钢的生产 =
= =
常州5吨和宝钢500kg保护气氛电渣炉
保护气氛电渣炉（带真空系统）
E¤ ¯ JÒ ] ,´ "W > +â ã / ,´ £ 3+
电渣重熔钢所制造的轴承寿命离散度小
年 晶 池
1
10
100
1000
10000
1 冲1
5 1
车 1
3 5
车
电渣钢的组织性能特点
洁净度高，尤其是非金属夹杂物细小弥散分布 = 无明显的宏观成分偏析、无缩孔、疏松等铸造 = 缺陷 组织均匀、细化，微观偏析很小 = 碳化物均匀细小 = 冲击韧性，尤其是低温冲击韧性 = 等向性高 = 焊接性能好，尤其是低温焊接性能
CaF2－(15%~30%)BaO渣系的脱磷效果
= = =
20 Cr3 1Cr18Ni9Ti
0.029 0.054 0.022
0.010 0.012 0.007
0.015 0.017 0.010
0.020 0.026 0.010
F
百
=
氢和氮的行为
在固态的纯铁中，气体的溶解度除与温度有关外，还 取决于铁的相结构。
电渣重熔渣系的氢渗透率的测定
m g = e eO O p
式中： JH2 渗过渣层单位时间内钢中 增氢量，mol min-1； = l 渣层厚度，cm； 渣层截面积，cm2； 熔渣中氢的渗透率, -1 -1 mol cm min =
=
S
PH2
1-刚玉管；2-MgO坩锅；3-石墨坩锅；4-熔体； 5-加热部件；6-保护气氛； 7-控温和测温热电偶；8-温度计；9-恒温水浴； 10-气体
=
电渣重熔冶金特点
反应温度高：渣过热500－600℃左右，钢液过热300－450℃左 = 右，无疑渣池温度是促进一系列物理化学反应的前提条件。 钢渣充分接触：
= （1）电极熔化末端：在熔渣内受熔渣的电阻热，沿表面逐层熔 化，熔化金属沿锥头形成薄膜，金属细流沿锥面滑移，在端头 汇聚成滴。
（2）金属熔滴滴落：电极端头金属滴在重力和电磁引缩效应作用 下，脱离电极滴落，穿过液态渣池，过渡到金属熔池。滴内金 属可能产生环流。 （3）金属熔池：金属熔池上表面始终在渣层下和熔渣长时间相接 触。
经ESR钢，韧性，尤其是低温冲击韧性改善；加工性能， = 如冷拔性能改善；焊接性能，尤其是低温焊接性能改 善；高温性能，高温力学性能和抗氧化性能改善；等向 性能改善 提高产品的厚度和单重，如特厚板
= 大型锻件：解决组织和成分均匀性 = 异形产品的生产：空心钢锭、直接熔铸不锈钢铸件 =
=
电渣不锈钢产品应用举例
= = =
电渣重熔锭 锭重80吨 成材率提高20％ 质量：无宏观成分偏 = 析、无缩孔、疏松 = 产品性能好：机械性 =能等向性高；冲击韧 = = 性，尤其低温性能高 应用：重要的场合
= = =
=
= =
普通铸锭和ESR方法生产H13热模具钢中铬和钼的偏析
x 钢锭中心二次晶距（ 模铸与电渣比较）
15ppm"W
特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心
Northeastern University
不锈钢及其电渣重熔技术
姜周华 东北大学 2013年6月25日，太钢
内 容
电渣重熔及其产品性能的特点
=
电渣重熔的不锈钢品种及其应用
=
不锈钢电渣重熔的设备
=
典型不锈钢品种电渣重熔的工艺
=
电渣重熔质量控制的关键技术
=
= 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
= = =
= =
=
保护气氛恒熔速控制电渣炉
设备特点 基于称重传感器的熔速控制 = 全密闭仓中的气体保护 = 同轴导电 = 工艺特点 有效防止易氧化元素的烧损 = 洁净度高 = 有效控制成分偏析和组织偏 析 = 适合于高合金，如超级不锈 钢的生产 =
= =
常州5吨和宝钢500kg保护气氛电渣炉
保护气氛电渣炉（带真空系统）
E¤ ¯ JÒ ] ,´ "W > +â ã / ,´ £ 3+
电渣重熔钢所制造的轴承寿命离散度小
年 晶 池
1
10
100
1000
10000
1 冲1
5 1
车 1
3 5
车
电渣钢的组织性能特点
洁净度高，尤其是非金属夹杂物细小弥散分布 = 无明显的宏观成分偏析、无缩孔、疏松等铸造 = 缺陷 组织均匀、细化，微观偏析很小 = 碳化物均匀细小 = 冲击韧性，尤其是低温冲击韧性 = 等向性高 = 焊接性能好，尤其是低温焊接性能
CaF2－(15%~30%)BaO渣系的脱磷效果
= = =
20 Cr3 1Cr18Ni9Ti
0.029 0.054 0.022
0.010 0.012 0.007
0.015 0.017 0.010
0.020 0.026 0.010
F
百
=
氢和氮的行为
在固态的纯铁中，气体的溶解度除与温度有关外，还 取决于铁的相结构。
电渣重熔渣系的氢渗透率的测定
m g = e eO O p
式中： JH2 渗过渣层单位时间内钢中 增氢量，mol min-1； = l 渣层厚度，cm； 渣层截面积，cm2； 熔渣中氢的渗透率, -1 -1 mol cm min =
=
S
PH2
1-刚玉管；2-MgO坩锅；3-石墨坩锅；4-熔体； 5-加热部件；6-保护气氛； 7-控温和测温热电偶；8-温度计；9-恒温水浴； 10-气体
=
电渣重熔冶金特点
反应温度高：渣过热500－600℃左右，钢液过热300－450℃左 = 右，无疑渣池温度是促进一系列物理化学反应的前提条件。 钢渣充分接触：
= （1）电极熔化末端：在熔渣内受熔渣的电阻热，沿表面逐层熔 化，熔化金属沿锥头形成薄膜，金属细流沿锥面滑移，在端头 汇聚成滴。
（2）金属熔滴滴落：电极端头金属滴在重力和电磁引缩效应作用 下，脱离电极滴落，穿过液态渣池，过渡到金属熔池。滴内金 属可能产生环流。 （3）金属熔池：金属熔池上表面始终在渣层下和熔渣长时间相接 触。
经ESR钢，韧性，尤其是低温冲击韧性改善；加工性能， = 如冷拔性能改善；焊接性能，尤其是低温焊接性能改 善；高温性能，高温力学性能和抗氧化性能改善；等向 性能改善 提高产品的厚度和单重，如特厚板
= 大型锻件：解决组织和成分均匀性 = 异形产品的生产：空心钢锭、直接熔铸不锈钢铸件 =
=
电渣不锈钢产品应用举例
= = =
电渣重熔锭 锭重80吨 成材率提高20％ 质量：无宏观成分偏 = 析、无缩孔、疏松 = 产品性能好：机械性 =能等向性高；冲击韧 = = 性，尤其低温性能高 应用：重要的场合
= = =
=
= =
普通铸锭和ESR方法生产H13热模具钢中铬和钼的偏析
x 钢锭中心二次晶距（ 模铸与电渣比较）
15ppm"W
特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心
Northeastern University
不锈钢及其电渣重熔技术
姜周华 东北大学 2013年6月25日，太钢
内 容
电渣重熔及其产品性能的特点
=
电渣重熔的不锈钢品种及其应用
=
不锈钢电渣重熔的设备
=
典型不锈钢品种电渣重熔的工艺
=
电渣重熔质量控制的关键技术
=