电渣重熔渣系选择的工艺探索
模具钢电渣重熔工艺
模具钢电渣重熔工艺电渣重熔是金属及其合金的一种特殊的冶炼方法，虽然电渣冶金可划分出多种技术方法和应用于不同的领域，但其基本和核心的技术是电渣重熔(Electroslag Remelting，简称ESR)。
电渣重熔的基本原理是：在铜制水冷结晶器中加入固态或液态的炉渣，将自耗电极的端部插入其中。
当自耗电极、炉渣和底水箱通过短网与变压器形成供电回路时，有电流从变压器输出通过液态熔渣。
由于在上述供电回路中熔渣的电阻相对较大，占据了变压器二次电压的大部分压降低，从而在渣池在产生大量的热，使其处于高温的熔融状态，由于渣池的温度远大于金属的熔点，从而使自耗电极的端部逐渐加热熔化，熔化的金属汇聚成液滴，在重力的作用下金属熔滴从电极的端头脱落，穿过渣池进入金属熔池，由于水冷结晶器的强制冷却，液态金属逐渐形成钢锭。
1．电渣重熔的特点电渣重熔属于二次精炼方法，自耗电极是其原料，自耗电极可由其他的冶炼方法获昨，如电弧炉、感应炉、真空感应炉和真空自耗炉等制备。
电渣重熔的目的是在初炼的基础上进一步提纯钢、合金和改善钢锭的结晶组织，从而获得高质量的金属产品，与其他的冶金方法相比，具有以下的特点：①金属的熔化、浇注和凝固在一个较纯净的环境中实现，减少了钢液的污染。
②具有良好的冶金反应的热力学和动力学条件，电渣重熔过程中渣池温度通常在1750℃以上，电极下端至金属熔池中心区域的熔渣温度可达1900℃左右，钢液的过热度可达450℃左右，高温熔池促进了冶金物理化学反应。
良好的动力学条件表面在电渣重熔过程中钢渣能进行充分接触，同时由于电磁力的搅拌作用，不断更新了钢渣打的接触面，强化了冶金反应，促进了有害杂质和非金属夹杂物的去除。
③自上而下的顺序凝固条件保证了重熔金属锭结晶组织均匀致密。
在电渣重熔过程中电极的熔化和熔融金属的结晶是同时进行的。
钢锭上端始终有液态金属溶池和发热的渣池，既保温又有足够的液态金属填充凝固过程中因收缩而产生的缩孔，可以有效的消除一般钢锭的疏松和缩孔，现时金属液中的气体和夹杂物也易于上浮，所以钢锭的组织致密、均匀。
ZYP40R塑料模具钢电渣重熔工艺实践
《大型铸锻件》HEAVY CASTINGANDF0RGINGNo. 2March 2021ZYP40R 塑料模具钢电渣重熔工艺实践王文洋 王怡群王晓飞 黄开元姚伟 翟文进（河南中原特钢装备制造有限公司，河南459008）摘要:介绍了 ZYP40R 模具钢的电渣重熔生产工艺。
通过电极坯母材原始铝含量控制、电渣重熔时采用返 回渣系、重熔过程脱氧剂分阶段加入、全程氮气保护等方式有效保证电渣钢中的铝含量,生产出符合要求的自耗电极及电渣锭。
关键词:ZYP40R ；模具钢;电渣重熔中图分类号:TF14 文献标志码:BPracticc of Electroslag Remelting Process of ZYP40R Die SteeaWang Weeyang , Wang Yqun , Wang Xiaofei , Huang Kaiyuan , Yao Wei , Zhai WenjinAbstract : The electroslaa re m elting process of ZYP40R dio steel has been introduced. By means of controllingthe originvl aluminum content o f electrode bmet base mateOal, adopting returning slag system during remelting ,adding deoxidizer by stages during remelting , and adopting araoa protectioa throughout the whole process , the aluminum ccntent in the electroslaa steel can be enectively guaranteed , so as to produce ccnsumable electrode andelectroslaa ingots that meet the requirements.Key words : ZYP40R; die steet; electroslaa remeltingZYP40R 钢是公司在1Ni3MnCuMoAl 基础上 改良研制的一种新型固溶时效硬化钢,其添加了4.0%左右的Cr 含量，有效解决了原钢种材料耐蚀性差和韧性低的问题。
MC3电渣重熔过程中的残余应力分析及电渣工艺优化
《 大型铸锻件》
Ｈ ＥＡＶＹ ＣＡＳ ＴＩ ＮＧ ＡＮＤ Ｆ０ＲＧＩ ＮＧ
Ｎｏ． ２ Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ｌ ３
ＭＣ ３电渣 重 熔 过 程 中的 残 余 应 力分 析 及 电渣 工 艺 优 化
霍振 全 梁素 霞
（ １ ．邢台德龙机械轧辊有 限公 司 ， 河北 ０ ５ ４ ０ ０ １ ； ２ ．邢 台技师学 院 ， 河北 ０ ５ ４ ０ ０ ０ ） 摘要 ： 运用 电渣重熔过程 中应力场 分布理论 ， 对 １ ０ ｔ ＭＣ ３电渣锭从 电渣重熔 、 电渣锭退火 及锻前 热处理几 个方 面进行应 力状 态分析。并通过一次 电渣锭锻前 断裂 事故分析 ， 对 １ ０ ｔ ＭＣ ３电渣锭 的电渣重熔 、 锻前热处理 等几个方 面提 出了工艺改进措施 ， 在生 产实践中取得 良好效果 。 关键 词 ： ＭＣ ３电渣锭 ； 应 力分析 ； 工艺优 化
１ ０ ｔ电渣 重熔 的特 点 是 边 冶 炼 边凝 固 ， 温 度 场 变 化造成 的热 应力 、 凝 固 过程 中钢 锭 收 缩 造 成
的收缩 应力 以及钢锭 在凝 固过程 中组 织相 变造 成
过程 的温度 场过 渡 比较 均匀 。如 果金 属熔 池 为 浅平状 ， 即 自耗 电极 熔 化 速 度 与 已熔 化 钢 液结 晶
本 文运用 电渣 重熔 的应 力 场 分 布 理 论 ， 重 点
对１ ０ ｔ 电渣重 熔锭 的应力 状 态 进 行初 步 分 析 ， 并
一
７ ／ ／
．
图 １ 摆 动 控 制 的冶 金模 型
Ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ １ Ｔ ｈ ｅ ｓ ｗ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
电渣熔铸工艺
电渣熔铸工艺一、电渣熔铸工艺的选定1、电渣工艺制定的原则及分类电渣工艺是决定电渣熔铸过程稳定性，保证产品质量和得到良好的技术经济指标的关键。
所以，制定工艺规范必须掌握以下四个原则：（1）电渣熔铸工艺制度首先要保证产品的冶金质量。
具体讲就是应保证重熔的精炼效果和良好的结晶结构；（2）电渣熔铸工艺必须保证电渣过程的良好稳定性；（3）电渣熔铸工艺必须在保证产品质量前提下力求经济指标的合理性。
如生产率、电耗、水耗、渣耗等都应控制在合理范围内以降低整个熔铸产品的成本。
（4）必须注意熔铸工艺的一般性与特殊性的统一。
电渣熔铸工艺参数可以分如下三类：（1）条件参数：是根据熔铸产品几何尺寸、重量要求定出的参数。
A 结晶器直径、高度；B 电极的直径、长度；C 充填系数及电极、结晶器的直径比。
（2）基本控制参数：是根据冶炼条件制定的。
可分两类：A 渣制度：包括渣系组成、渣量或渣池深度；B 电制度：包括工作电流或电流密度、工作电压、有效供电功率、比功率等。
（3）目标参数：是基本控制参数综合影响的因变量。
主要包括：A 金属熔池深度；B 极间距离与电极埋入深度；C 熔化率D 渣池温度、渣皮厚度、电耗等。
二、电渣熔铸条件参数的选择1、结晶器尺寸的确定：直径和高度（1）直径的确定：D结=（D产品+A）/（1-δ%）式中：D结—结晶器直径（毫米）；D产品—产品的规定尺寸（毫米）；A—毛坯加工余量，一般按20～40毫米计算；δ%—熔炼毛坯的减缩率，一般为3±0.5%。
（2）高度的确定：①固定式：H结≈（3～6）D结当D结＞300毫米，按下限考虑②抽锭式：2、电极尺寸的确定：直径和长度（1）直径的确定：d极=K•D结式中：d极—电极直径（毫米）D结—结晶器直径（毫米）K—经验系数，可选（0.5～0.6）±0.1（2）长度的确定:①单臂固定式电渣炉:圆柱形产品电极长度的确定: L极= h锭/C•η+Δl式中: L极—单支电极长度（米）；h锭—钢锭高度（米）；C—充填系数（电极与结晶器截面积之比）；Δl—余头（电极剩余长度0.05～0.1米）;η—电极致密度，轧、锻电极η=1，铸造电极η=0.95②双臂交替式电渣炉：这种电渣炉对电极长度要求不严格要求，只要电极不长度不小于夹持器有效行程即可。
5 t电渣炉重熔工艺研究
ｄⅡ＝Ｋ１＋ｋ２ ｌｇ Ｒ。
（２） （３）
或ｄⅡ＝ａ・Ｒ：
式中：ｄⅡ一二次晶轴间距／ｔａｎ；Ｒ。一局部冷却速度／
对美国ｅ９４０６结晶器一蚴３电极，计算电流偏
小５．５％；舛０６结晶器一①３３０电极，计算电流偏小
７．１％（电极熔炼）；
ｏＣ・ｓ一；Ｒ。＝ＡＴ／ｒｒ或Ｒ。＝ＧＶ，；ｒｒ一局部凝固时间／
ｓ；ＡＴ一固、液双相区宽度，对Ｈ１３，Ｔ１＝Ｉ ４６４℃，Ｔｓ
（ｃｍ２／ｓ）；１／２Ｒ处Ｖｄ＝０．８７（ｃｍ２／ｓ）。
当采用大充填比及大尺寸的粗短结晶器时，
结晶是非稳态的，随着冶炼的进行，熔池深度发生
表３数据回归处理结果
回归方程为：
ｈｏ＝一５０．３６＋８．２５６Ｖ。＋８０．１３Ｇ。 Ｖ’ｏ＝０．８８３—０．０２７ ７Ｖ。＋０．４４８ Ｇｔ Ｈ２＝２４３．９—３２．７Ｖｇ＋２０８．８Ｇ。
ｉ＝０．８３８ １ｅ一（ｏ・毗７８＋１・９０５
８。’
两支矩形电极。充填比：０．４７～０．５１。
１．４冶炼特点
（１）
（１）大截面矮锭型；（２）电效率高；（３）一般 ７０３０渣由于渣阻小，难以适应。
２
式中：ｄ一电极当量直径／ｍｍ；ｋ，面积充填比；置信度
水平ａ＝０．００６
。５５０ ３。
Ｈ１３冶炼工艺及生产效果
式中：Ｕ，。一极限熔化速度／ｃｍ・ｓ～；ＤＯ＿结晶器当量
直径／ｃｍ。
代人结晶器尺寸及钢水比重，可得极限熔化 速度Ｕ。ｏ：
ｄ９５５０结晶器Ｕ。≤７．６７ ｋｇ／ｍｉｎ；
中国特殊钢年会２００５论文集
２００５年５月
６５０ｕ结晶器Ｕ。≤１０．２３
７６０口结晶器Ｕ。≤１１．８６
ｋｇ／ｍｉｎ； ｋｇ／ｍｉｎ。
电渣重熔原理
2 电渣重熔原理2．1 渣池电渣重熔工艺的核心部分是熔池。
金属从熔池上方进入渣池，然后被加热、熔化、精炼和过热，并且承受振动、搅拌和电化学作用。
因此，形成渣池并使其保持在合适的条件下，显然是很重要的。
渣有如下几方面的作用。
（1）发热元件的作用重熔过程中热量通过焦耳效应产生，也就是通常的电阻发热定律。
因此，应该确保渣阻与供给功率的电压、电流之间的正确平衡。
所用的大多数渣的电阻率在熔炼温度下为0.2.0.ssl-cm ，熔炼温度通常比金属熔化温度高200 -- 3001C。
显然，在该温度下，渣既要呈液态，又要稳定，所以重熔电流、电压、渣池深度和渣电阻率之间的关系很复杂。
好的电渣重熔操作必须把它们调到最佳值。
(2)熔渣对于非金属材料来说是熔剂当金属电极进入到渣池中时，电极端部达到其熔化温度，就会形成金属熔化膜。
当熔化金属与熔渣接触时，熔化的金属在汇聚成熔滴的同时，暴露的非金属夹杂将溶解在渣里。
因此，渣的成分必须能溶解杂质而又不影响其性质，为此，在重熔时必须采取连续调整渣成分的步骤。
(3)渣是电渣重熔工艺的精炼剂重熔过程中的化学反应主要部位是电极端部渣／金界面，这里金属膜条件对于快速反应是最理想的。
(4)涟起保护金属免受污染的作用渣对于反应成分来说，起着传递介质的作用。
由于金属在渣下熔化和凝固，被熔化的金属绝不会与大气接触而被直接氧化，而这种氧化在常规工艺中是不可避免的。
另一方面，由于熔渣可以传递反应物质，如氧和水蒸气，所以使用惰性气体做保护气氛非常必要。
(5)位形成结晶器衬由于结晶器壁温度维持在渣熔点以下，那么熔渣和结晶器壁之间必定有凝固渣壳。
这层渣壳起着结晶器衬的作用，金属锭在衬里形成并凝固，至少在稳定操作条件下，渣壳起着上述作用。
在环形结晶器（短模）情况下，锭表面渣皮很少。
可能存在差异。
为了实现上述作用，渣必须具有某些相当明确的性质。
一般情况下，它的熔化温度应在被熔化金属的熔化温度以下。
操作温度显然高于金属熔点，一般约高200 -- 300℃。
电渣重熔钢锻造工艺技术方法介绍
各项 指 标 检 验 合格 。
（ ２ ）产品 制造 商需 按 本 公 司
Ｔｌ ０ ５ ６ １ ２ ０ ０ ５ 标 准Ａ法 对原 材
料 进 行 非 金 属 夹 杂 物 的 检 验 和
的要 求 ，我公 司采 用 了国际先 进的
析 ，设 计 出 电渣 重 熔 钢 锻 造 艺
的技 术要 求 内容 ， 许通 过 相 应 的 质量 检 测 手 段 来 把 控 产 品 的 合 格
生产 。
许偏差 符合表２ 舰定 （ 此 表 参
ＧＢ／ Ｔ ２ ２ ２ ２ ０ ０ ６ ）。
±１ ０ ℃ ，低 温 回 火 ｉ ３ ０℃ ， 高 温 （ ）
电渣 重熔钢 材料进 行产品的升级 ，
制造 出 了新 一代拥 有优 良性能 的采
Ｉ ｝ 某 饥Ｊ
电渣 重熔 钢 ，其 化 学 成 分 及 力学
性 能 必 须满 足 ｌ 表要 求 ：
表１ 化学成分 （ 质量分数 ）
铸 造
磊 工 …
Ｍ ｅ ｔ ａ ｌ Ｉ 成 形 技 术
回 火 ±５ ０ ℃。
Ｔ ５ ０ ０ ０ ． １ ５—２ ０ ０ ７ 标 准 ，超 声 波 检 测 合格 级 别小 于 等 于 Ⅱ级 ，不
析 。到 货 后 需 方抽 检 产 品的 低 倍
组织。
２ ． 锻 造技术要求
（ ６ ） 无 损 检 测 。锻 件 粗 加 工 后 进 行 无 损 检 测 ， 超 声 波 和 磁 粉 检 测 执 行 重 型机 械 通 用 技 术
（ ４ ） 非 金 属 夹 杂 物 按 ＧＢ／
抽锭式电渣重熔空心钢锭用新渣系的研究
渣 系 热 物 性
第 !" 卷 第 # 期 $%#& 年 $ 月
现代冶金
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抽锭式电渣重熔空心钢锭用新渣系的研究
翟华平刘福斌王庆
江苏星火特钢有限公司江苏 泰州$$8"$#
摘要针对抽锭式电渣重熔空心钢锭过程的工艺特点及其对渣 系 性 能 的 特 殊 要 求依 据 传 统 渣 系 成 分 设 计 了 四 组 新渣系并分别测试和计算了新旧渣系的熔化温度 特 性黏 度密 度光 学 碱 度 和 电 导 率然 后 选 择 热 物 性 参 数 适 宜的渣系进行了电渣重熔空心钢锭实验结果表明9#:9!渣 系 均 是 半 球 点 温 度 小 于 合 金 的 液 相 线 温 度 且 黏 度 变 化平缓的长渣其中 9!渣系具有最低的熔点且黏度在 降 温 过 程 中 变 化 平 缓密 度光 学 碱 度 和 电 导 率 的 计 算 结 果 表明9!渣系由于具有较大的密度和光学碱度拥有良好的去夹杂和脱硫能力同时 9!渣系还具有较大的电阻率有 利于降低电耗节约生产成本采用 9!渣系的重熔实验 表 明相 同 工 艺 参 数 下 9! 渣 系 重 熔 得 到 的 空 心 钢 锭 表 面 光 滑 无 夹 渣 和 褶 皱
抽锭 式 电 渣 重 熔 制 取 空 心 钢 锭 时由 于 摩 擦 表 面 积 增 加 抽 锭 摩 擦 力 大 幅 度 增 加 因 此 对 渣 系 黏 度 的稳定性要求更高对于重熔凝固收缩率较大的钢 种 要 求 渣 系 具 有 较 高 的 塑 性 对 于 抽 锭 速 度 较 快 的 抽锭工艺要求渣系具有较高的强度 < 因此为 了 应用抽锭式电渣重 熔 技 术 成 功 制 备 出 空 心 钢 锭需
电渣重熔中去除夹杂物的一些考虑
电渣重熔中去除夹杂物的一些考虑摘要电渣重熔去除夹杂过程是特种冶炼工作者面对电渣钢质量问题所要研究的很重要部分，所以面对很多，对好的氧化物评级，夹杂物要求很高的钢种而言，合理地使理论与实际想结合，把夹杂物的形成与去除过程掌握，则是我们特种冶炼轴承钢，军工耐高温等等钢种所要面对的重要任务。
关键词电渣重熔；夹杂物；端头；尺寸电渣重熔过程液态金属和熔渣充分接触发生在3个阶段：1）电极熔化末端：自耗电极端头，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，金属流内可能产生湍流，不断更新表面；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。
反映接触条件有两层含义，即接触面积和作用时间。
由表1可见，电渣重熔在电极熔化末端钢渣接触面积达4 220mm2/g，在熔滴过渡阶段，钢渣接触面积达62.8mm2/g，这是其它冶金炉达不到的，如炼钢厂30t电弧炉，钢渣接触面积仅0.34 mm2/g。
由于金属熔池作用时间为1 003s，一般考虑夹杂物浮生来研究夹杂物的去除是不对的，因为电极锥头和金属熔滴的钢渣反应的比面积是 4 220mm2/g与62.8mm2/g远远的大于0.34mm2/g的金属熔池的接触比面积。
以上为电渣重熔电极锥头面积对氧化物评级的影响：横坐标为电极锥头面积×103，mm2，纵坐标为氧化物评级。
由图1可看出不同的电极锥头面积，重熔去除非金属夹杂物的效果有显著不同，电渣重熔去除钢种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。
1）自耗电极沿表面熔化，沿锥面形成薄膜厚度远远比熔滴半径及金属熔池深度小，其钢渣接触面积又比熔滴大，而且在逐渐熔化的过程中，任何部分夹杂物都可能和熔滴接触和渣进行反应；2）自耗电极由于熔化端头呈锥形，其尖端在熔滴形成的末端，由于电磁引缩效应，在端头形成缩颈，所以端头电流密度最大，有尖端放电的特征，也能论证这个区域温度为最高；3）电极熔化末端熔滴形成的时间比熔滴滴落的时间长，见表1，尽管不如金属熔池存在时间长，但是从动力学观点出发，将接触面积和作用时间综合考虑，可看出电极熔化端头熔滴形成过程依然是夹杂物去除最有利过程；4）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物。
电渣重熔渣系选择的工艺探索
电渣重熔渣系选择的工艺探索攀钢钢城企业总公司冶炼厂王宾陈涛李艳丽【摘要】通过大量的工艺实践探索 , 掌握了电渣重熔渣系对脱硫、脱磷和合金元素烧损和生产效率的关系 , 提出了根据不同钢种选择渣系的方法。
【关键词】电渣重熔渣系工艺1前言电渣重熔过程中 , 熔融渣池起着重要的作用 , 因此在整个重熔过程中 , 渣池成分、温度、深度、态下。
方法 , , 又、熔点、表面张力、粘度、氧化性等与重熔金属品种相适应的最佳条件下进行 , 因此对渣系进行适当的选择调整是十分必要的。
我厂有 250K VA 的电渣重熔炉 2座 , 主要生产电工纯铁、高速工具钢、模具钢电渣重熔锭。
长期以来一直选用 CaF 2∶ Al 2O 3=7∶ 3的渣系 , 生产实践表明, “三・七渣系” 对不同钢种在纯净度、合金元素的损耗、 P 、 S 等有害元素的去除、生产效率、产品质量、电耗等方面作用是不相同的。
为了摸索电渣重熔渣系选择的较好方案 , 我们对电渣重熔的渣系选择进行了一定的工艺探索。
2电渣重熔用渣系所要求的主要基本特性和成分电渣重熔用渣系的各种特性 , 取决于其主要成分 CaF 2、 Al 2O 3、 CaO 等 , 以及加入渣中的氧化物 , 碳酸盐等 , 渣中加入氧化物 , 会降低电导率和电耗 , 提高熔点和粘度。
熔点下降 , 会使电导率上升 , 使钢锭产生空洞、气孔、夹杂等缺陷 , 提高熔点将降低电导率 , 妨碍脱硫反应 ,100~200,, 。
(例如在 CaF 2量多 , 粘 0110~0115泊的渣子 , 和 Al 2O 3量多 , 粘度为0110~0115泊的 , 采用后者夹杂物有所增加。
为了防止熔渣卷入金属内 , 熔融金属和熔渣之间应具有足够大的表面张力以及对非金属夹杂物相适应的高吸附能力。
CaF 2含量少及 Al 2O 3、 CaO 含量高时 , 具有大的表面张力 , 因为 Ca +与F -结合能比 O -结合能力小的缘故 , 此外氧化物渣子对于刚玉、石英玻璃具有较好的吸附能力。
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电渣重熔渣系选择的工艺探索攀钢钢城企业总公司冶炼厂王宾陈涛李艳丽【摘要】通过大量的工艺实践探索 , 掌握了电渣重熔渣系对脱硫、脱磷和合金元素烧损和生产效率的关系 , 提出了根据不同钢种选择渣系的方法。
【关键词】电渣重熔渣系工艺1前言电渣重熔过程中 , 熔融渣池起着重要的作用 , 因此在整个重熔过程中 , 渣池成分、温度、深度、态下。
方法 , , 又、熔点、表面张力、粘度、氧化性等与重熔金属品种相适应的最佳条件下进行 , 因此对渣系进行适当的选择调整是十分必要的。
我厂有 250K VA 的电渣重熔炉 2座 , 主要生产电工纯铁、高速工具钢、模具钢电渣重熔锭。
长期以来一直选用 CaF 2∶ Al 2O 3=7∶ 3的渣系 , 生产实践表明, “三・七渣系” 对不同钢种在纯净度、合金元素的损耗、 P 、 S 等有害元素的去除、生产效率、产品质量、电耗等方面作用是不相同的。
为了摸索电渣重熔渣系选择的较好方案 , 我们对电渣重熔的渣系选择进行了一定的工艺探索。
2电渣重熔用渣系所要求的主要基本特性和成分电渣重熔用渣系的各种特性 , 取决于其主要成分 CaF 2、 Al 2O 3、 CaO 等 , 以及加入渣中的氧化物 , 碳酸盐等 , 渣中加入氧化物 , 会降低电导率和电耗 , 提高熔点和粘度。
熔点下降 , 会使电导率上升 , 使钢锭产生空洞、气孔、夹杂等缺陷 , 提高熔点将降低电导率 , 妨碍脱硫反应 ,100~200,, 。
(例如在 CaF 2量多 , 粘 0110~0115泊的渣子 , 和 Al 2O 3量多 , 粘度为0110~0115泊的 , 采用后者夹杂物有所增加。
为了防止熔渣卷入金属内 , 熔融金属和熔渣之间应具有足够大的表面张力以及对非金属夹杂物相适应的高吸附能力。
CaF 2含量少及 Al 2O 3、 CaO 含量高时 , 具有大的表面张力 , 因为 Ca +与F -结合能比 O -结合能力小的缘故 , 此外氧化物渣子对于刚玉、石英玻璃具有较好的吸附能力。
3电渣重熔锭质量和渣系成分关系工艺探讨为了探索电渣重熔过程中脱硫、脱氧和合金元素变化 , 杂质去除等行为 , 以及它们和渣料成分关系 , 我们采用高速钢 W9M o3Cr4V 、 W6M o5Cr4V (M2 、电工纯铁 (DT4、 DT3 、通过变换渣系 , 对电渣重熔、脱氧、脱硫等行为进行了生产实践工艺探索。
311电渣重熔脱硫机理。
脱硫是电渣重熔的重要特征之一 , 其按照下列反应进行 :①硫由金属向渣中转移的行为 :[S]金属 +(O 2- 渣 [[O]金属 +(S 2- 渣 ? ②转移进渣中的硫和大气中氧反应而逸出 :・ 3・四川冶金 S ichuan Metallurgy(S 2- 渣 +3{O2}[2{SO 2}大气 +2(O - ?在采用 CaF 2渣系中 , 可通过如下反应进行 : CaS +3CaF 2+4Fe 3O 4=4CaO +12FeO +SF 4↑ ?能使 SF 4等气体挥发掉。
312电渣重熔脱硫与渣系成分关系的工艺实践采用 CaF 2、 CaO 、 Al 2O 3为渣系原料变换其成分配比 , 冶炼电工纯铁 (DT3、 DT4 研究脱硫情况 , 见表 1。
表 1渣系对 DT 4重熔脱硫率的影响重熔电极 S 含量 (%渣系成分 (%Al 2O 3CaO CaF 2重熔锭S 含量 (%脱硫率(% 0. 0122010700. 0. 0100. 0132070. 007041. 60. 0120. 007240. 70. 01430700. 0042720. 01440600. 003973. 2(以上每组渣系试验三组 , 表中所列成分为三次试验数据平均值可见增加渣中 CaO 将提高碱度 , 提高脱硫率 , 在 CaO 含量达 40%时 , 脱硫率最高可达 75%, 当 CaO 含量达 20%时 , 其脱硫效果可提高 15%左右 , 脱硫效果随着 CaO 含量增加而提高 , 当含量超过 40%时 , 电渣重熔电气方面会出现问题。
增加 Al 2O 3, 脱硫率呈现出降低情况 , 然而熔融金属和渣子之间硫的分配系数降低不大 , 分配系数随 CaO/SiO 2增大而增大 , 当 Al 2O 3含量小于 15%, 即使 CaO/SiO 2一定 , 分配系数也还会急剧减少 ,可见采用 Al 2O 3渣料时 , 由于硫的活度增大 , 有利于硫的氧化。
在 250K VA 电渣炉 , 对高速工具钢进行电渣重熔 , 采用 Al 2O 3、 CaO 、 CaF 2渣系 , 固定 Al 2O 3、 CaF 2, 变换 CaO 调整碱度 , 其结果见图 1。
其次 , 在采用纯 CaF 2情况下 , 与以杂质形式存在的 SiO 2之间产生 2CaF 2+SiO 2=2CaO +SiF 4↑ 反应 , 产生 CaO , 这有助于脱硫。
图 1渣碱度对脱 S 可见 , 。
此外加入含有 2%— 4%FeO 、 FeS 和 CaS , 可抑制硫的氧化见表 2。
表 2渣系中抑制脱 S 剂的作用渣子成分重熔前含 S 重熔后含 S 脱硫率 (%CaF 2Al 2O 370%30%外配FeSFeO CaS5%3%5%-1. 5+2. 1-1. 1这对用电渣重熔生产需保持含 S 量的易切削钢是十分合适的。
从以上分析可以看出 , 在电渣重熔过程中 , 通过选择渣料成分和对不同钢种用户对 S 含量要求 , 可以有效地实现脱硫或对硫的保持 , 具体措施见表 3。
表 3电渣重熔中控制 S 的基本措施脱硫保持硫提高渣中 CaO 含量维持渣中和钢中硫化物[S](S 平衡清洁重熔电极使 S iO 2、 FeO 、 MnO 等氧化物尽量最低。
少量加 FeO 、 T iO 2等抑制硫氧化。
313电渣重熔脱磷与渣系成分关系工艺实践要想通过电渣重熔进行脱磷 , 一般要求同时满足 :・4・ 2001年第 5期(1 提供磷氧化用的高氧化渣 ;(2 高碱度渣以使转移进熔渣中磷结合成稳定的化合物 ;(3 防止从熔渣向金属中回磷 (包括低操作温度等。
高碱度渣料可通过添加 CaO 而获得 , 但是 , 造成电渣重熔操作温度较高 , 使磷向金属内转移 , 事实上 , 不可能同时满足上述三个条件 , 所以电渣重熔进行脱磷作用很小。
在实践中 , 我们用电工纯铁、碳素工具钢采用几种渣系 , 研究了电渣重熔的脱磷情况 , 见表 4和表 5。
表 4渣系对脱磷率的影响渣系重熔前 P 含量 (% 重熔后 P 含量 (P ( 70%CaF2+30%Al2O 30. 0100. +0. 20%CaO+20%Al2O 360%CaF20. -0. 0009100%CaF20. 0120. 012表 5 20%CaO+20%BaO+60%CaF2渣对高速钢脱磷情况钢号磷含量 (%电极钢锭脱磷率 (%W9M o3Cr4V 0. 0220. 0209W6M o9Cr4V20. 0250. 0238渣中加入 BaO 高氧化渣后 , 对脱磷有一定影响 , 但作用不是很大。
通过对各种渣脱磷的探索 , 几乎各种渣系在电渣重熔中对磷影响不大 , 甚至有回磷现象 , 即使加入 BaO 等高氧化渣后 , 对脱磷作用影响也不是十分明显 , 所以我们不能指望通过电渣重熔进行脱磷 , 因为无论选择那种渣系 , 在电渣重熔高温操作下 , 都会有回磷现象产生。
314电渣重熔渣系成分与合金元素关系电渣重熔中 ,T i 、 Al 、 Si 、 Mn 等易氧化元素会产生氧化 , 这是由空气中氧经过熔渣转移 , 以及由于自耗电极表面氧化而使氧向渣池内转移的缘故 , 其氧化程度决定于侵入氧量的多少 , 同时还取决于与氧亲和力高的元素变化量。
, , 见 66电渣重熔几种渣料对电工纯铁 C 、 S i 、 Mn 、Al 的影响渣系C (% S i (% Mn (% Al (% 70%CaF2+30%Al2O 320%CaO+ 20%Al 2O 3+60%CaF2100%CaF2电极0. 0150. 080. 040. 32熔后钢锭 0. 0160. 0940. 0390. 079变化值+0. 001+0. 014-0. 001-0. 24合金收率 120%98%26%电极0. 0210. 090. 0220. 417熔后钢锭0. 0200. 0100. 0210. 370变化值-0. 001+0. 001-0. 001-0. 047合金收率 101%96%89%电极 0. 210. 180. 0200. 40熔后钢锭0. 0190. 210. 0210. 21变化值 -0. 002+0. 03+0. 022-0. 207合金收率160%95%47. 5%在以 CaF 2为基础 , 变化 CaO 和 Al 2O 3对高速工具钢进行试验 , 观察 C 、Si 、 Mn 元素变化 , 见表 7。
表 7渣料成分对高渣钢 C 、 S i 、 Mn 的影响元素母材电极10%CaO+30%Al2O 320%CaO+20%Al2O 330%CaO+10%Al2O 340%CaO40%Al2O 3C 0. 740. 730. 740. 730. 730. 73S i 0. 2720. 170. 160. 120. 0100. 15Mn0. 540. 510. 530. 490. 510. 52备注渣料中含 CaF 260%, 其余为 CaO 和 Al 2O 3。
通过以上数据可以看出 , 在电渣重熔过程中 , 首先是与氧亲和力高的 Al 被氧化。
在几种渣系试验中 , 无论是冶炼电工纯铁 , 还是高速工具钢 , 碳的变化很小 , 电渣重・5・四川冶金 S ichuan Metallurgy熔高速钢碳几乎没有变化 , 重熔电工纯铁有极其微小的变化。
对于 Si 元素 , 在重熔含铝、钛较高钢种 (如电工纯铁时熔渣中转入金属内不稳定氧化物 SiO 2被铝、钛还原 , 出现了增硅 , 而电渣重熔中铝的烧损严重 , 三种渣系比较 , (70%CaF 2+30%+Al 2O 3 渣 :铝的烧损、 Si 的增加最大 ;(20%CaO+20%Al2O 3+60%CaF2 渣 :铝的烧损最小 , 增硅也最小。
所以在电渣重熔电工纯铁要注意铝、硅元素变化 , 否则可能因成分超标而报废。
在渣系选择中最好选用 (20%CaO+20%Al2O 3+60%CaF2 渣系 , 对铝影响较小 , 同时要注意调整重熔前自耗电极的化学成分 , 见表 8。
表 8渣系(SPS70%CaF230%Al2O 31. 41392. 161. 290. 0210. 035100%CaF21. 941. 680. 0230. 0232. 130. 670. 0200. 05620%CaO+20%Al 2O 3+60%CaF22. 451. 420. 0540. 0581. 980. 840. 0220. 058然而 , 对电渣重熔含铝、钛较低的钢种如重熔高速钢、模具钢等特殊钢种 , 硅出现了烧损 , 烧损的程度随 Al 2O 3变化。