电渣重熔钢锭内部中心孔洞的形成原理研究
大型钢锭锻造开坯过程中内部空洞型缺陷的演化规律与消除方法
单道次和两道次变形的锻造实验，并将计算出的空洞演化预测结果与实验中的空洞变形实测值对比，验证了空洞压实仿真预测结果的准确性。
该方法实现了大锻件成形过程中内部三维椭球形空洞演化的定量化和可视化，能够在成形模拟中实时地显示出不同位置、不同初始形状空洞的相对半径和体积的变化过程，且计算时无需为空洞的几何形状划分网格，大大提高了计算效率。
3、应用空洞压实仿真预测方法对大锻件开坯过程中的镦粗、拔长以及多道次变形工艺中内部空洞的演化进行研究，分析了不同开坯工艺下的空闭合效率，并对比了初始空洞形状、位置以及工艺参数对空洞闭合的影响，结果表明：(1)在镦粗过程中，靠近铸锭中心位置的空洞更容易闭合，而铸锭上、下端部的空洞在较大镦粗压下量时也难以闭合。
对于长轴方向沿铸锭轴向的长椭球形空洞，镦粗过程中其闭合效率明显低于初始球形空洞，且长轴越长，椭球空洞闭合越慢。
根据预测结果，获得了不同位置空洞完全闭合所需的临界镦粗压下率，并将空洞整个闭合历史中的应力-应变进行积分，建立了适用于镦粗过程的空洞闭合判据。
(2)在宽砧整体拔长过程中，铸锭中心位置的空洞闭合快于铸锭端部的空洞，但闭合速度相差不大，在合适的压下率下，锻件轴线附近的空洞均趋于闭合。
对于长轴沿铸锭轴向的椭球形空洞，拔长过程中其闭合速度要快于初始为球形的空洞。
由于大型铸锭内部空洞型缺陷通常为细长形且沿铸锭轴向分布，因此铸锭开坯首次变形为拔长时更有利于闭合内部的细长空洞缺陷。
(3)对采用不同砧型和砧宽比的拔长过程进行分析，对比了不同拔长工艺下的空洞闭合效率。
对同向压下的两道次拔长结果进行分析，表明错砧拔长并合理分配两道次的压下量有利于提高铸锭轴线区域空洞压实效果的均匀性。
根据空洞演化预测结果，阐明了不同工艺因素对空洞闭合效率的影响规律，为成形工艺的优化和锻造方法的改进提供了理论指导和评价依据。
4、针对铸锭内部多孔疏松型缺陷的空洞演化进行了分析，将空洞体积分数引入到空洞演化模型中进行修正，而后与G-T模型和有限元数值计算方法相集成，实现了多孔疏松材料的宏观力学性能与内部空洞体积分数演化之间的耦合计算。
大钢锭锻造过程中内部空隙的闭合
大钢锭锻造过程中内部空隙的闭合
近年来，航空、海洋、能源以及其他行业对大锻件的需求越来越多，自由锻已成为生产大型锻造部件的主要工艺。
大型模铸钢锭经常会含有诸如空隙、疏松等的缺陷或不希望有的显微组织特征。
在将大钢锭转变为锻件的重要加工过程——热自由锻后，一些缺陷还会依旧存在。
因此，必须在自由锻之前的开坯以及变形过程中尽量消除内部空隙。
在大多数自由锻中，最初的几道加工步骤往往被称为“开坯”或者“侧压”。
在韩国KIMS、POSCO有关研究者开展的研究中，他们用工业术语“镦锻”来形容一些文献中所提及的“侧压”。
他们认为，大钢锭经镦锻后，其内部空隙必须闭合，否则，未闭合的空隙就会成为随后自由锻中裂纹的“核心”或成为缺陷源。
将用FEM模拟的大钢锭锻造过程中空隙的闭合情况与镦锻前后试验测得的空隙几何尺寸进行了比较，结果显示，静液压应力会影响空隙的闭合。
然而，静液压应力在实际工艺设计中并不可行，这是因为当数值模拟中不存在内部空隙的闭合时，工艺设计将无法给出准确的静液压应力分布，于是，有效应变——一个与内部空隙的闭合存在还是不存在无关的参数，成了比较可行的用来判断空隙是否闭合的标准变量。
试验结果如下：
当有效应变≥0.6时，在锻造过程中，内部空隙足以闭合。
在镦锻过程中，空隙周围的静液压应力从拉伸值经过一个压缩值又返回到拉伸状态。
这个压缩值接近于材料的流变强度。
在闭合空隙附近的材料最初沿镦锻方向被拉伸，在空隙闭合后又被压缩。
这意味着，在闭合空隙时施加的是压缩应力。
在镦锻过程中可以观察到3种不同的空隙行为，由单个空隙显示出来的不同行为由该空隙的尺寸大小以及其在钢锭中的位置所决定。
半连续电渣重熔实心和空心钢锭的成套技术及装备
半连续电渣重熔实心和空心钢锭的成套技术及装备半连续电渣重熔，听起来就像是个高大上的技术，对吧？别看名字复杂，其实说白了就是一种处理钢铁的特殊方法。
咱们这次要聊的，就是这项技术在制造实心和空心钢锭上的应用，说得直白点，就是怎样通过这项技术让钢铁更好、更强、更耐用。
嗯，说到这里，大家可能会问，钢铁还需要这么复杂的工艺吗？大家都知道，钢铁是制造各种机械设备、建筑和工具的基础材料，尤其在工业发展中，更是不可或缺的角色。
那为什么要用电渣重熔呢？电渣重熔就像给钢铁“做美容”，把钢铁里那些不好的杂质去掉，增加它的纯度，让它更强、性能更好。
特别是对于那些要求特别高的钢材，比如航空、航天、军事方面的钢材，电渣重熔几乎是必不可少的。
想象一下，一块粗糙的钢锭就像一块未经打磨的石头，表面充满了裂痕和瑕疵。
通过电渣重熔工艺，它就会变得光滑、纯净，甚至连那些肉眼看不到的小瑕疵都会被清理掉。
这就像是把钢铁锤炼成了一块钻石。
那什么是半连续电渣重熔呢？嘿嘿，这里边也有点学问。
咱们的钢锭如果是一整块儿的，要慢慢地、一点点地处理，那速度自然就慢了。
于是就有了“半连续”这种方式——钢锭在一边被处理，一边又可以不停地生产。
这样既能提高效率，又不浪费资源。
是不是特别高效？这也就让钢锭的制造过程变得更灵活了，不会因为工艺慢拖慢整个生产进程。
很巧妙！空心钢锭和实心钢锭，乍一听，大家可能觉得这不就是两种不同形态的钢锭嘛。
可实际上，这两者之间差别可大着呢！空心钢锭就像是一个中空的蛋壳，里面是空的，外面是钢。
它的优势在于，节省了材料、减轻了重量，还能提高一些加工灵活性，特别适用于需要内孔的钢材生产。
而实心钢锭则更为传统，整个钢锭实打实的、没啥空隙。
它强度高、韧性好，适用于大部分需要高强度钢材的场合。
根据不同的使用需求，咱们选择不同的钢锭形态，能大大提高钢材的利用率和加工精度。
在这项技术的装备上，可真是下足了功夫。
电渣重熔的设备就是那种大型的冶金设备，看上去像是一台铁匠打铁的大机器，然而它的功能却远比咱们想象的复杂。
钢锭内部气孔
钢锭内部气孔钢锭是一种常见的金属材料，它在工业生产中具有重要的应用价值。
然而，在钢锭的制造过程中，由于各种原因，往往会出现内部气孔的问题。
本文将从钢锭内部气孔的形成原因、影响以及解决方法等方面进行探讨。
一、钢锭内部气孔的形成原因钢锭内部气孔的形成主要与以下几个方面有关。
1.1 材料质量不佳钢锭的制造过程中，原料质量是一个非常重要的因素。
如果原料中含有过多的杂质，或者原料本身质量不佳，就容易在制造过程中产生气孔。
1.2 冶炼过程中的气体溶解度冶炼钢锭的过程中，需要加热原料，使其熔化并进行混合。
在这个过程中，气体会溶解在熔体中，当熔体冷却凝固时，气体会逸出，并形成气孔。
1.3 浇注过程中的气体吸入在钢锭的浇注过程中，如果没有采取适当的防护措施，就会导致气体从外部吸入钢液中，形成气孔。
二、钢锭内部气孔的影响钢锭内部气孔对钢锭的性能和质量都会产生一定的影响。
2.1 强度降低钢锭内部气孔会破坏钢锭的致密结构，导致钢锭的强度降低，从而影响其承受载荷的能力。
2.2 脆性增加气孔的存在会使钢锭的内部组织形成应力集中区域，从而增加了钢锭的脆性，使其更容易发生断裂。
2.3 加工性能下降钢锭内部气孔会影响钢锭的加工性能，使其在加工过程中更容易出现表面裂纹、剥落等问题，从而降低了加工的效率和质量。
三、钢锭内部气孔的解决方法为了解决钢锭内部气孔的问题，可以从以下几个方面入手。
3.1 优化原料质量合理选择原料，确保原料的质量符合要求，减少杂质的含量，从源头上降低气孔的产生。
3.2 控制冶炼过程在冶炼钢锭的过程中，要控制好温度和冷却速度，避免气体的溶解度过高，从而减少气孔的产生。
3.3 加强浇注过程管理在钢锭的浇注过程中，要采取适当的防护措施，防止外部空气中的气体进入钢液中，从而减少气孔的形成。
3.4 采用真空冶炼技术真空冶炼技术可以有效地去除钢液中的气体，减少气孔的产生，提高钢锭的质量。
3.5 采用热处理技术通过适当的热处理工艺，可以使钢锭内部的气孔得到修复，提高钢锭的致密性和强度。
浅析电渣重熔工艺参数对钢锭内部质量的影响
０ 前 言
使 渣池热 效率 提 高 。在 熔化 速 度 相 同 的情 况下 ， 高 氟渣粘 度小 、 导热 系数大 ， 有利于熔 渣和金 属 之 间的换热 ， 形成 的熔 池深度 较深 ； 氟渣在 相 同的 低 熔 速下 能保持 较 浅 的熔 池 深度 ， 利 于提 高 结 晶 有 质 量 。采 用高 氟渣 生产 电渣 锭轧成 的 内部 有 质量
ｃ ｔ ｎ ｒ ｔ ｆｓｅ ｌｐ ａｅ ｄ ｅ ｔ ｔｍａ ｕ ｈ ｙ ｐ ｏ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａｉ ａｅ ｏ ｔｅ ｌｔ ｕ ｏ ｉ ｅ ｌ ｑ ａ ｔ ｒｂ ｅ ｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｕ ｅ ． ｏ ｎ
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第 １ 巷第 ２期 ８：
・
宽厚 板
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Ｖｏ ． ８． ． １ １ Ｎｏ ２
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８
２１ ０ ２年 ４月
浅析 电渣 重熔 工 艺参 数对 钢锭 内部质 量 的影 响
张亚 丽 马 吉力
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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就是熔池。
金属从熔池上方进入渣池,然后被加热、熔化、精炼与过热,并且承受振动、搅拌与电化学作用。
因此,形成渣池并使其保持在合适的条件下,显然就是很重要的。
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、渣池深度与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就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)渣就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就是电极端部渣／金界面,这里金属膜条件对于快速反应就是最理想的。
(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与凝固,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就是不可避免的。
另一方面,由于熔渣可以传递反应物质,如氧与水蒸气,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,那么熔渣与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。
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℃;渣的电阻率是其成分的函数,只要不是明确地影响化学要求,可在一定界限内调整;渣的成分应该既保证所希望的化学反应能快速发生,又保证反应物留在渣里；对于硫,其反应产物应能排到大气中去;另外,渣应能抑制不希望反应的发生,因为这些反应会造成微量元素的损失,这一点也非常重要;渣的黏度其值一般在毫帕秒范围内影响熔滴在渣中的停留时间、气体排出速度、渣池搅拌程度、传质动力学以及渣壳厚度等;渣与金属的密度差也同样影响熔滴停留时间和熔滴大小;渣与金属间的表面张力应该比较小,这样可增加传质速度且易产生小熔滴;但这样不利于渣与金属的分离且增加夹渣危险;表面张力也影响杂质溶解机理;渣成分和渣组成电渣重熔渣的成分通常以氟化钙Ca凡、氧化钙CaO ,氧化镁Mgo、三氧化二铝A1203、二氧化硅Siq为主,其他元素可少量存在,如二氧化钛M OZ或氟化镁MgF2 ;本书采用将Ca 凡先列出来,在它的质量分数之后加上“F’’;余下的组成即氧化物按照CaO, Mgo, A1203, Siq且碱度降低的顺序列出,并且只列出质量分数;通用公式是 a F/b/c/d/e,即a＝w CaF2 b＝w CaO c＝w Mgo d＝wAl2O3 e＝w SiO2如60F/10/10/10/10渣含60％的CaF2,余下的每种成分均为10%;又如50F/20/0/30渣含 50 % CaF2, 20 % CaO, 30 % A1203,无Mgo;当完全按照这种方法叙述成分时,如果 wSiq二0,就不必将之表示出来了;表就是用这种方法列出的常用渣;18 CaF2-CaO-A12仇渣系电渣重熔使用的许多渣都限定于CaF2-CaO-A1203渣系;这个渣系组成图已被广泛研究;图是最常用的;它的主要特点是共晶点上A1203和CaO的比例大致相同;从图可看出,这个范围内的渣液相温度在 1350一1500`-,这适合于范围广泛的合金,包括钢和超级合金,这些钢和合金是电渣重熔工艺的主要产品;该三元渣系的另一个特点是,在高氟化钙低氧化钙区域存在两个液相区;虽然这个区域不能延伸到 Ca凡-A12伍二元渣系．但认为实际结果是可能的;因为存在大量的氟化钙水解产品—氧化钙,而成为这个区域的成分;70F/0/0/30是一种流行渣,该渣应尽可能不使用氧化钙,其目的是阻止吸氢;但是,似乎没有因两个液相区的存在而产生任何实际间题;为避免两个液相区存在,采用高三氧化二铝含量渣,在重熔原理上可能有可取之处; CaO-AI2岛二元渣系中有一个适合渣和熔炼特性的有限区,使用该区域渣其成功程度不一;在需要高脱硫情况下,已经成功地使用CaF2-CaO二元渣系;由于这个渣系电阻率低,以致大多数情况下需加入 A12q,由于规定 A12q 中不得含有金属铝,所以加入A120：并不改变工艺的化学作用;高氧化钙含量容易招致吸潮,即增氢的危险,因此,必须避免可能遇到的氢的问题;氧化镁的作用在Ca凡-A12仇渣系中,加入 M四对渣的液相温度影响不大,在富氟化钙角,渣熔化温度在 1400一1600℃范围内见图,并且共晶点成分约等于 MgO和 A12O3 含量;同样,在CaO- MgO-A1203渣系中,富氟化钙角有相同温度范围,三元共晶成分相当于71F/19/10,液相温度为 1343`C;氧化铁的作用除非采取严格措施,否则在渣中要避免氧化铁存在是困难的;在精炼过程中,氧化铁这种化合物起着关键作用;氧化铁通常以"FeO”形式存在,不管它是否有严格的化学计量成分;这种氧化铁在CaO-Ca凡渣中具有非常低的溶解度,而且有两种液体生成区见图;这种氧化铁的活度系数非常高,低氧浓度可导致高氧势,但是,超过40％的A1203渣位于两个液体区域范围之外,此情况下,氧化铁的活度不再增高;二氧化硅的作用最初,二氧化硅是被排除于许多重熔渣之外的,怕它破坏精炼效果,特别是脱硫,然而这种影响不像最初想像的那样严重;可能是由于这样的事实,倘若 w Siq<10%,在CaO-A1203和 CaF2-CaO-A12几渣里二氧化硅的作用是非常小的;电行为如前所述,电渣重熔过程中所需要的热是由渣池焦耳效应产生的,应避免电极与渣之间产生电弧,当电弧穿过电极与渣之间的间隙时,会导致金属的氧化,这是所不希望的;然而可用电弧来增加熔速,但金属质量的恶化令人沮丧;电流通路就渣的实际作用,可将其视为电阻元件,其横断面积介于电极和结晶器横断面积之间;如果根据一般的定律,可以采用如下公式叙述这种情况：L ＝VA/Iρ式中,L—电阻通路长度,大约等于渣池深度或渣面与金属面之间的距离；V- 渣电压降；A—电流通路有效横断面积;有人采用电极横断面积,有人采用结晶器横断面积,最好取两者平均值；I—电流；ρ－渣的电阻率;而实际电路要复杂得多;首先是渣池内电路分布是不均匀的,这是因为受渣池温度差、搅拌的影响,或渣池内金属溶滴存在的影响,使电阻率比纯渣低；在导电时,粗电极发庄集肤效应；其次是实际电流通路很少完全限制在电极一渣一熔池通路之间,结晶器也常流过一些电流;电路可能性变化可用图表示;在渣池顶部渣面通常是上升的,除使用短结晶器操作,当抽锭或抬结晶器时,渣面才不上升;液体渣与结晶器壁接触就可能有电流流过,至少是瞬间的;本书认为,倘若最初电流密度130A/cm2,那么电流就可以继续流动;这就是说,在渣池表面有一导电圆窄带;当然结晶器流过电流必须有回路存在;这样的通路在活模操作时是存在的,因此结晶器与底水箱有电接触;而在短模操作时某些操作者使用粗导线连接;如果无自然回路,电流可能在某一点返回到锭,这样锭和结晶器壁之间的绝缘就被破坏;绝缘破坏可能由渣破损引起,也可能由轻微爆炸产生的金属细珠的存在或渣里夹有金属熔滴尽管后一种现象很少见,但已观察到引起;前苏联研究者指出,如果电流流过固体渣,渣可能表现为半导体,并产生整流和电解作用,锭子的分流眼和结晶器损坏可归于这种作用;渣池的实际电阻改变是由几种因素引起的,就像上面叙述的那样;熔滴存在将降低电阻,可以预料熔速越快,电阻将越低其他条件不变,因为高熔速穿过渣的金属体积将越大,这已由实验所证实;电阻与电极浸入深度之间已被描述成如图所示的关系;电极浸入深度浅的情况下,电阻随浸入深度迅速变化,这种情况被用做维持恒浸入深度的控制信号;使用交流电时已经认识到集肤效应对电流分布的影响;由于电磁作用以及电流方向的不断改变,流过大直径导体的主要电流是接近导体表面流过的;电流渗透深度可以通过下式计算：式中,d－电流渗透深度；D－电极直径；μ－材料磁导率,H/m；F－电源频率,Hz；σ－电导率,S/m;用小电极,如直径小于 200mm的钢电极,电源频率为 50Hz时,其集肤效应可以忽略;使用磁钢．当温度上升到居里点以上时,渗透性将急剧下降．以致电极顶部电流渗透深度比电极冷的部分高得多,电流分布类似于图;此图是通过将短粗棒连接到电极上而得到的;在高电流情况下短棒表面能被加热到红热状态,用同样直径的奥氏体棒就不会这样,除非它们的电阻率很高; 当然,可通过使用多根小电极代替一根大电极来降低集肤效应;低频熔炼也可以降低集肤效应,正是由于这一点,生产大锭时广泛使用低频电源;托马斯Thomas研究了电极端部效应并且得出如下结论,浸入深度较浅时,电流完全均匀分布,较深的浸入会导致电流向中央集中;这分别与所观察到的平的和尖的电极端部与浅的和深的浸入深度一致,并且也说明了电阻一浸入深度之间的变化关系;渣池中电流、功率和沮度分布1电流熔渣中的电流分布由于渣运动、热对流、温度差、电极冷却作用以及熔化热使之复杂化;关于这个间题,已经通过几种方式进行了详细研究;卡瓦卡米Kawakami 使用热电偶和探测器系统测出直流电渣重熔渣池中局部温度和不同点的电位,并绘制出其关系图,如图所示;米契尔和焦希Toshi 也得到了类似的结果;劳逊Rawson 通过导电纸使用类似方式再一次测得等电位线图;所有这些情况都是假定电流垂直流过这些导体的;可以观察到最高热产生是直接在电极之下;萧德哈瑞Choudhary和桑克利Szekly指出,大锭子每单位体积渣产生的热比小锭子要低; 在熔滴形成并悬挂于电极顶部,快脱离电极之前电的状态发生轻微变化,在小锭子上特别明显;这与康普比尔Campbell在透明模型中所观察到的情况一样;这是由于熔滴减小了电极与锭上部的距离,导致电流增加,并引起电极下的渣下降速度增加;即使在大锭子熔炼时,那样的电流变化用示波器也能检测出来,现已能用电流变化来检测熔滴形成频率,亦可用于浸入深度控制之目的;2热许多研究者研究了电渣重熔热平衡,如前所述,热源是电流通过渣的焦耳热;然而,总输入热中,只有少部分热量用于熔化金属,余下的热量则通过结晶器冷却水和渣表面辐射损失掉;萧德哈瑞和桑克利计算的结果是总输入热量的 59％通过结晶器冷却水损失掉,仅有 17％的热量传递到电极,％用于熔滴过热;实践中测得的实际值随设备设计、结晶器及熔化速度的不同而变化;简而言之,热平衡是由如下两部分建立起来的：稳定部分代表渣和环境之间的平衡取决于时间；可变部分用于熔化金属的热正比于熔速;由萧德哈瑞和桑克利引用的数字似乎代表一个相对高的能源消耗;前苏联研究者已经给出几种不同熔炼方式的资料见图2．8;米契尔和焦希研究了渣和结晶器界面的情况;在渣池／渣皮／空气间隙／结晶器壁之间的温度梯度如图所示;渣壳的形成受类似于锭皮形成的原理所支配,在锭和结晶器之间无相对运动的情况下,渣池表面不断被进入锭的新金属所取代;如前所述;熔化金属不断与结晶器接触,就有一定量电流流过并产生一定的热量;但是,通常情况是随着热流通过结晶器壁,熔渣被快速冷凝;当渣壳变厚时,热流降低;当渣／熔池界面逼近时,部分渣壳熔化用以增加热流;在渣和结晶器壁之间的凝固间隙可以降低热流;。
电渣重熔原理
２电渣重熔原理２.1 渣池电渣重熔工艺得核心部分就是熔池。
金属从熔池上方进入渣池,然后被加热、熔化、精炼与过热,并且承受振动、搅拌与电化学作用。
因此,形成渣池并使其保持在合适得条件下,显然就是很重要得。
渣有如下几方面得作用、(1)发热元件得作用重熔过程中热量通过焦耳效应产生,也就就是通常得电阻发热定律。
因此,应该确保渣阻与供给功率得电压、电流之间得正确平衡。
所用得大多数渣得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、渣池深度与渣电阻率之间得关系很复杂。
好得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就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,熔化得金属在汇聚成熔滴得同时,暴露得非金属夹杂将溶解在渣里。
因此,渣得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得步骤。
(3)渣就是电渣重熔工艺得精炼剂重熔过程中得化学反应主要部位就是电极端部渣/金界面,这里金属膜条件对于快速反应就是最理想得。
(４)涟起保护金属免受污染得作用渣对于反应成分来说,起着传递介质得作用、由于金属在渣下熔化与凝固,被熔化得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就是不可避免得。
另一方面,由于熔渣可以传递反应物质,如氧与水蒸气,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,那么熔渣与结晶器壁之间必定有凝固渣壳。
这层渣壳起着结晶器衬得作用,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得性质、一般情况下,它得熔化温度应在被熔化金属得熔化温度以下。
电渣重熔渣的存在状态
电渣重熔渣的存在状态1.引言1.1 概述电渣重熔渣是在电弧炉熔炼过程中生成的一种矿渣，由于电弧炉使用电弧和高温来熔化废钢和其他金属材料，产生的熔融金属表面上会形成一层渣层。
这种渣层主要由非金属性物质组成，如氧化物、硅酸盐、氧化铁等。
电渣重熔渣的存在状态与其物理性质密切相关，这也是本文将讨论的主要内容。
在电弧炉炼钢过程中，渣层的存在是不可避免的，但其具体形成原因和物理性质还需要进一步研究。
了解电渣重熔渣的存在状态对于优化电弧炉冶炼工艺、提高金属回收率以及减少环境污染具有重要意义。
本文主要通过对电渣重熔渣的形成原因和物理性质的分析探讨，旨在揭示电渣重熔渣的存在状态及其影响因素，并对进一步研究该领域提出展望。
通过对电渣重熔渣的深入研究，可以为电弧炉冶炼过程的优化提供科学依据，同时也有助于对于资源利用和环境保护的进一步探索。
1.2文章结构文章结构的目的是为了给读者提供一个清晰的指南，使读者能够更好地理解和跟随文章的内容和逻辑顺序。
以下是本文的详细结构：1. 引言1.1 概述：介绍电渣重熔渣的背景和重要性，以及本文的研究意义。
1.2 文章结构：概述本文的结构和各个部分的内容。
1.3 目的：说明本文的研究目标和意图。
2. 正文2.1 电渣重熔渣的形成原因：探讨电渣重熔渣产生的主要原因，可能涉及到的工艺参数和条件。
2.2 电渣重熔渣的物理性质：详细描述电渣重熔渣的物理性质，例如化学成分、晶体结构、密度、粒径分布等。
3. 结论3.1 电渣重熔渣的存在状态总结：总结电渣重熔渣的存在状态，包括其在工业生产中的应用和影响。
3.2 对电渣重熔渣的进一步研究展望：展望未来对电渣重熔渣的研究方向，提出可能的改进和应用前景。
通过以上结构，读者可以清晰地了解本文的内容和组织形式，并能够更好地理解和消化文章所要传达的信息。
1.3 目的本文的目的是探讨电渣重熔渣的存在状态。
通过对电渣重熔渣的形成原因和物理性质进行研究分析，旨在深入了解电渣重熔渣在工业生产中的实际应用和存在状态。
电渣重熔原理
电渣重熔原理内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）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(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℃。
渣的电阻率是其成分的函数，只要不是明确地影响化学要求，可在一定界限内调整。
渣的成分应该既保证所希望的化学反应能快速发生，又保证反应物留在渣里；对于硫，其反应产物应能排到大气中去。
另外，渣应能抑制不希望反应的发生，因为这些反应会造成微量元素的损失，这一点也非常重要。
电渣重熔原理
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
图3 显示了传统的浇铸法与电渣重熔所获得的钢锭的 组织的区别，铸模里大量的钢液同时凝固导致了偏 析，偏析的程度取决于多相组织凝固的结晶行为，局 部非金属夹杂的累积及显微缝隙和缩孔是不可避免的。
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。钢锭的上端始终有液态金属熔池和发热的 渣池，既保温又有足够的液态金属填充凝固过程中因 收缩产生的缩孔，可以有效的消除一般钢锭常见的疏 松和缩孔。同时金属液中的气体和夹杂也易于上浮， 所以钢锭的组织致密、均匀。
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
整个过程始终在液态渣层下进行而与大气隔 绝，因而最大限度的减轻了大气对钢液的污 染，减少了钢液的氢、氮的增加量和钢的二次 氧化，而且现在有的电渣重熔在冶炼过程中实 行干燥空气的保护，进一步减少了增氢的可能 性。另外，由于熔化和凝固均在水冷铜质结晶 器中完成，因而没有普通冶炼方法由于耐火材 料造成对钢液的污染的缺点。
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，而电极 下端至金属熔池中心区域的渣温度可达1900℃左右。 因此重熔过程中渣的过热度可达600℃左右，钢液的过 热度可达450℃左右。高温的熔池促进了一系列的物理 化学反应的进行。
良好的动力学条件还表现在电渣重熔过程中钢渣能充 分接触。在电极熔化末端、熔滴滴落过程及金属熔池 的三个阶段中钢渣接触面积可达3200mm2/g以上，反应 进行得十分充分。同时在电磁力的作用下渣池被强烈 搅拌，不断更新钢渣接触面，强化了冶金反应，促进 了有害杂质元素和非金属夹杂物的排除。
电渣重熔的基本原理
电渣重熔原理
电渣重熔原理
电渣重熔是一种利用电流通过熔渣产生的热量进行金属精炼的方法。
其原理如下：
1.金属电极：将待熔炼的金属预先制成电极，电极通常为自耗电极，即金属本身。
2.熔渣层：在电渣重熔过程中，需要在结晶器底部形成一层高度为100-200mm的熔渣层。
这个熔渣层既能导电，又有一定的渣阻。
3.电流通过：将自耗电极插入熔渣层中，接通电源，使电流通过熔渣层。
电流产生的热量使熔渣温度升高。
4.金属熔化与净化：当熔渣温度超过自耗电极的熔点时，自耗电极被熔化。
熔化的金属以液滴形式从电极表面依靠重力穿过渣池。
在这个过程中，熔渣将金属材料中的有害元素及夹杂物吸附（收），实现金属的净化。
5.金属凝固：净化后的金属熔滴在渣池底部汇成熔池，在循环水的强制冷却下凝固，形成铸体本件。
6.控制系统：电渣重熔过程需要对电流、电压、熔渣成分等进行实时监控和调节，以保证熔炼质量。
电渣重熔主要用于获得国防工业、高技术方面的特殊钢或合金。
通过这种方法，可以提高金属的纯度、性能以及铸件的质量。
!#$%&合金电渣重熔锭气孔分析
不 含 =-、>+ 的 铁 基 高 温 合 金 ?&@$"A、 ?&%$%#、 ?&%$!$、 ?&%%"% 等电渣冶炼的材料中容 易出现的冶金缺陷有肉眼可见的小气孔、 细小裂 纹和点状偏析等。 对裂纹和点状偏析进行金相观察的结果为硅 锰铝氧化物， 属 B(CD4+C@ D=-@ C" 三元系夹杂物， 碳 化物偏析等。 由于采用装入法冶炼， 浇注的 %E$ FF 方和 HA !"%$ FF 母材中氢含量达 %$ G %$ 。使用未烘烤 的石棉板水分达 @ I %%J K @ I !LJ 、 铸钢护锭板及
万方数据 炉口电压为 !" K 体渣引燃。冶炼电流为 LA$$=，
特殊钢 第 #! 卷 ・ L+ ・ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 渣锭底部 ! " 试料， 出现气孔、 裂纹和暗色点状偏 析， 严重者延续到 # " 试料。 #$# 电渣锭气孔金相鉴定 按 %&’!(!)(# 技术标准在 *+ ,, 方试样做低 倍检验时， 发现 ! " 试样横向低倍腐蚀后呈微细小 裂纹， 沿径向弯曲倾斜， 没有裂纹的试样呈暗色点 状偏析， 见图 !。
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电渣重熔炉（ESR）的工作原理及特点
电渣重熔炉（ESR）的工作原理及特点
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
电渣重熔炉(ESR)的工作原理及特点
世界上第一台电渣重熔炉是于1930 年在美国诞生的，可是，后来世界上对电渣重熔炉进行大量研究、开发工作的当属原苏联乌克兰电焊机研究所。
1、电渣重熔炉的工作原理
电渣重熔炉是利用熔渣隔绝空气的保护方法来精炼某些钢或合金的一种
电炉设备。
电渣重熔炉的工作原理示意从发热原理来说，电渣重熔炉是一种电阻熔炼炉。
电渣重熔工艺是电极下端部浸埋在熔融的熔渣中。
交流电流通过高电阻渣池时产生大量热量，它把浸埋在熔融的熔渣中的电极端部熔化，熔化产生的金属熔滴穿过渣池滴入金属熔池，然后被水冷结晶器冷却后凝结成锭。
在此过程中，金属熔滴与高温高碱度的熔渣充分接触，产生强烈的冶金化学反应，使金属得到了精炼。
电渣重熔炉的关键技术是熔渣系统。
在电渣重熔炉中，熔渣的主要作用
有四点，即：热源作用、保护作用、成型作用和冶金化学作用。
真空技术网(chvacuum/)认为熔渣的化学成分对电渣熔炼产品的质量和技术经济指标有很大影响。
熔渣的特点是：
(1)具有较高的电阻率，在熔炼过程中能产生足够的热量，以保证金属熔化、升温和提纯。
(2)具有一定的碱度，因此其脱氧和脱硫效果好。
(3)不含有稳定的氧化物，如MnO、FeO 等。
(4)具有良好的流动性，以保证高温下的对流热交换和液态物理化学反应
充分进行。
(5)具有较低的熔点，通常比被熔金属的熔点低150-250 ℃，这使锭子成。
熔模铸钢件气孔的产生与防止
精铸论文四：熔模铸钢件气孔的产生与防止熔模铸钢件的气孔分为：析出性、侵入性、卷入性、等三种类型。
气孔是熔模铸造常见的缺陷之一。
气孔是气泡在液体金属凝固结壳前来不及浮出而留在铸件内部形成的一种孔洞缺陷。
1、析出性气孔此种气孔是指由液体金属中析出的气体而形成的气孔。
此种气孔的形状可以是球形、不规则形、针孔。
（在凝固前期析出形成的气孔可能呈球形，但在凝固后期气孔的形状受凝固界面的影响较大，而呈不规则形状。
）析出性气孔又分为：过溶析出性气孔和反应析出性气孔。
（1）过溶析出性气孔此类气孔是由于溶入液体金属中的气体呈过饱和析出而形成的。
此类影响的气体主要是氢和氮。
（氢不仅能在钢中产生气孔，而且能引起裂纹。
）钢中氢的来源主要来自水分和铁锈。
（当炉料、工具、炉体等受潮时，水分在高温时分解，H2O→2H+0；分解产生的氢原子极易被钢液吸收。
因此防止此类缺陷的主要措施是清洁炉料和保待炉体、浇包、炉料、铁合金、造渣剂、工具等干燥。
）一般说氮对钢中气孔的影响很小。
（2）反应析出性气孔此类气孔是由于液体金属中发生化学反应产生的气体析出而形成。
影响最大的是氧。
此类气孔可能呈现三种形态：①、当钢液严重氧化时，FeO高；②、当钢液脱氧不完善时，FeO高；③、当钢液脱氧后残铝量不够，浇注后产生二次氧化，形成FeO高。
预防措施：1、清洁炉料，特别是铁锈严重的炉料应经除锈处理。
（铁锈不仅带入FeO而且带入了H2O，H2O分解引起钢液吸氢。
）②、快速熔炼。
（缩短高温冶炼时间。
）③、充分脱氧。
（用AL量一般为0.04%－0.06%，不超过0.15%）2、侵入性气孔气体将侵入液体金属而形成气孔。
一般指水玻璃制壳，气体来源主要是NaCl。
避免措施：①、受潮型壳不得浇注，应力求热壳浇注；②、制壳时避免涂料堆积，硬化不充分；③、焙烧应充分。
3、卷入性气孔卷入性气孔的气体来自型腔，其中主要是大气。
（与型壳透气性有关。
）防止措施：①、铸造方案设计时应方便排气，尽量使液体金属能平稳的有序的充型。
电渣重熔的原理与特点
电渣重熔的原理与特点
摘要：电渣重熔技术是用电解分解合金渣得到重熔块，并利用重熔块进行冶炼的技术。
电渣重熔的原理是，电渣重熔电解槽内的电解液作用下，电解液与重熔物质的反应，使重熔物质转化为重熔块，并将重熔块从电解槽中取出，进行熔炼，从而实现电渣重熔的目的。
电渣重熔的特点是：1、渣中金属元素回收率高，理论回收率可达到99.99%以上；2、渣中重金属和有毒有害（As、Hg、Cd等）回收率也很高，重金属含量控制在排放标准以下；3、对重金属的回收是有效的；4、操作简便，操作成本低，可应用于工业过程；5、耗电量小，电渣重熔技术需要的电流数量最大不超过1000A。
电渣重熔技术以电解分解形式回收渣中重金属元素，简化了传统冶炼技术中的操作程序，大大降低了投资和成本，还可有效减少污染。
电渣重熔技术受到国内外企业的欢迎，应用前景广阔。
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电渣重熔钢锭组织结构的元胞自动机法模拟
电渣重熔钢锭组织结构的元胞自动机法模拟
电渣重熔钢锭是一种重要的钢铁生产方式，其组织结构对钢材的性能
有着重要的影响。
为了更好地理解电渣重熔钢锭的组织结构，研究人
员采用元胞自动机法进行模拟。
元胞自动机法是一种基于离散时间和空间的数学模型，它将空间分割
成许多小的单元格，每个单元格都有自己的状态和规则。
在模拟电渣
重熔钢锭的组织结构时，元胞自动机法将钢液分割成许多小的单元格，并根据钢液的温度、成分等参数，模拟钢液的凝固过程。
通过元胞自动机法模拟电渣重熔钢锭的组织结构，可以得到钢锭的晶
粒形态、晶粒大小、晶界分布等信息。
这些信息对于钢材的性能有着
重要的影响。
例如，晶粒大小对钢材的强度、韧性、塑性等性能有着
重要的影响。
晶界分布对钢材的耐腐蚀性、疲劳性等性能也有着重要
的影响。
除了模拟电渣重熔钢锭的组织结构外，元胞自动机法还可以用于模拟
其他材料的组织结构。
例如，它可以用于模拟铸造、焊接、热处理等
过程中材料的组织结构。
这些模拟结果可以为材料的设计、制造、应
用等提供重要的参考。
总之，元胞自动机法是一种重要的材料模拟方法，它可以用于模拟电渣重熔钢锭的组织结构，为钢材的性能研究提供重要的参考。
同时，它还可以用于模拟其他材料的组织结构，为材料的设计、制造、应用等提供重要的参考。
一种合金焊丝模铸锭中心孔洞的成因和措施
一种合金焊丝模铸锭中心孔洞的成因和措施江成斌;丁忠【摘要】The high-strength alloy welding wire steel is used in engineering machinery industry , with low residual elements, high purity.And the hydrogen, oxygen, nitrogen contents were controlled in the high-strength alloy welding wire steel .In China , the supply of wire materials mainly relies on importation .New high-strength alloy steel wire was developed in order to explore the high-wire steel market in the future .During the production process , ingot was found unqualified after rolling , by macroscopic test , finding center hole in that bloom cross-section which affects the quality of materials .By macroscopic test , EPMA and Thermo-Calc calculation model , it was found that main reason for occurrence of ingot center hole is comparatively small difference of solid -liquid phase .By optimization of casting liquid steel superheat and ingot casting pouring feeding control , it avoided the ingot center hole defect in the high-strength alloy welding wire steel .%高强度合金焊丝钢广泛用于工程机械行业，具有残余元素低、纯净度高的特点，氢、氧、氮气体元素含量均要求严格，国内该系列焊丝材料主要依赖进口。