金属冶炼工艺

金属冶炼工艺

EAF：电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。

气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他

炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于

优质合金钢的熔炼。

AOD：氩氧脱碳法（argon-oxygen decarburization）AOD吹氧脱碳的原理是：吹入炉内的氧气进入钢液后、与钢液中的碳和铬反应，即：钢液中的碳和氧反应生成气态的一氧化碳

[C]+{O}=(CO)↑钢液中的铬与氧反应生成氧化铬进入渣层 2[Cr]+3{O}=(Cr2O3)

另外，钢液中的碳与渣中的氧化铬反应，将渣中的 Cr2O3还原为铬，重新回到钢液中。

3[C]+(Cr2O3)=2[Cr]+3(CO)反应平衡常数：K(T)＝(aCr2•2PCO3)/(aC3•aCr2O3)式中，acr为钢液中铬的活度；ac为钢液中碳的活度；Pco为CO的分压；acr2O3为渣中Cr2O3 的活度。

由上式可见，碳－铬平衡是温度和一氧化碳分压的函数。根据铁碳相图上碳和铬氧化反应吉布斯能曲线的相对位置关系，要达到降碳保铬，就得使碳优先于铬氧化，构成选择性的氧化关系。通过向钢液中连续不断地吹入N2和Ar来降低CO分压，从而使上述反应向着生成CO的方向进行，将渣中的Cr2O3还原为铬溶入钢液中，从而达到降碳保铬的目的。正因为AOD具有该功能，使得不锈钢生产采用高碳和高硅含量原材料成为可能，从而改善了整个不锈钢生产线的物料消耗，降低了冶炼成本费用。

VAR:真空电弧重熔(vacuum arc remelting) 一种利用电弧作热源在真空条件下熔炼金属的

真空熔炼技术，它包括真空电弧双电极重熔和真空凝壳炉熔炼。真空电弧重熔的原理是：在

无渣及真空条件下，金属电极在直流电弧的高温作用下迅速熔化并在水冷铜结晶器内进行再

凝固。当液态金属以薄层形式形成熔滴通过近5000K的电弧区域向结晶器中过渡以及在结晶

器中保持和凝固的过程中，发生一系列的物理化学反应，使金属得到精炼，从而达到净化金属、改善结晶结构、提高性能的目的。因此，真空电弧重熔法的实质就是借助于直流电弧的

热能把已知化学成分的金属自耗电极在真空下进行重新熔炼并在水冷铜结晶器内凝固成锭

以提高其质量的熔炼过程。

VAR优势：

■去除溶解气，比如氢气、氮气和一氧化碳；

■利用高金属蒸汽压力减少不需要的微量元素；

■提高氧化物清洁度；

■实现钢锭从底部到顶部的定向结晶，因此避免了宏观偏析并减少了微观偏析。

VIM：真空感应熔炼（Vacuum induction melting）是一种在真空条件下利用电磁感应加热

原理来熔炼金属的金属工艺制程。在电磁感应过程中会产生涡电流，使金属熔化。此制程可

用来提炼高纯度的金属及合金。

VIM优势：

■可在无氧气氛中熔炼，可限制非金属氧化夹杂物的形成并且避免反应成份发生氧化；

■非常精密的成分误差和气体含量；

■用高蒸气压力去除不需要的微量元素；

■去除溶解气体，例如氧、氢和氮；

■调节精确且均匀的合金组成和熔化温度。

ESR 电渣重熔。

EAF：电弧炉

VAR (真空电弧精炼) 非金属杂志去除VIM （真空感应熔炼）组织均匀

AOD （氩氧脱碳）大气中进行

VOD （真空氧化脱碳）脱碳脱硫

AIM （大气感应熔炼）

ESR （电渣法精炼）气体去除

EAF+AOD 316L

EAF+AOD+VAR 316 VAR

EAF+AOD+VIM+VAR 316 VIM VAR EAF+VOD+ESR+VAR Triclean