电渣重熔学习

上海白鶴華新麗華特殊鋼製品有限公司

技術科

2006-8-3

前言

電渣冶煉技術在特種冶煉領域有著重要的地位﹐它以較低的成本和簡單易行的操作方式贏得了廣大特種冶煉鑄造廠家的喜愛﹐特別是最近幾年來﹐隨著科技﹑國防高新技術領域的發展﹐對高品質鋼材的需求量越來越大﹐電渣重熔技術逐步受到了各個行業的青睞﹒

本手冊僅供我司新進參考閱讀﹐由於時間倉促﹐個人水準有限﹐難免有許多不足和缺憾﹐希望讀者多提寶貴意見﹐以便進一步完善修正﹒

一﹑電渣重熔技術概述

1﹑電渣重熔的基本原理

○1電極，○2渣池，○3金屬液滴，○4金屬渣池，○5渣皮，○6鋼錠，○7結晶器，○8底

12結晶器台車。

10短網，○11變壓器﹐○

水箱，○9夾頭，○

定義：把常規方法(電弧冶煉、感應爐冶煉)煉製的鋼材，在水冷結晶器中進行二次精煉的一種工藝。

基本原理：通過渣阻產生的熱能熔化電極，熔滴通過渣池到金屬熔池﹐通過水冷結晶器結晶的過程。

2﹑電渣重熔的特點

電渣重熔過程中，自耗電極熔化，形成熔滴，在渣中過渡，液態金屬與熔渣進行充分的冶金物化反應，主要功能是去夾雜、夾渣，在底部水冷和渣池的保溫條件下，快速軸向凝固結晶。

（1）鋼渣之間充分的物化反應，提高了鋼液的純淨度；

（2）鋼錠軸向性，結晶組織發展提高鋼的緻密性和組織成分的均勻性；（3）渣皮保護，鋼錠表面品質良好；

（4）設備簡單操作方便。

3﹑電渣爐的地熱源及熱分佈

3.1、電渣熱源

（1）電弧爐：熱源為弧光熱；

（2）感應爐：又叫中頻爐，電流頻率在2000Hz，熱源為渦流自感熱；

（3）真空電弧爐：熱源為弧光熱；

（4）真空感應爐：熱源為渦流自感熱；

（5）電渣爐：熱源為渣阻熱。

3.2、電阻熱

Q=0.24I2Rt=0.24UIt（卡），

Q—渣熱，單位卡，

I—電流，單位A，

R—熔渣電阻，單位Ω，

U—熔渣電壓，單位V，

T—重熔時間，單位S。

因為電渣重熔過程中，渣系大多為三/七渣系，其電阻率基本固定，其熔化速率可調因素是電流，因此電渣重熔的過程主要是控流的過程。

4﹑電渣爐的熱分佈

4.1、熱能分佈圖

➢1電極帶入金屬熔池的熱，為有效熱源；

➢2渣料傳給結晶器的熱量，為無效熱能；

➢3鋼錠傳給結晶器的熱量，為無效熱能；

➢4鑄錠儲熱，對鋼錠凝結不利的熱能；

➢5底水箱帶走的熱能，為無效熱能；

➢6、7渣池輻射給大氣和上部結晶器的熱能；

➢8輻射給自耗電極的熱能，為有效熱能，預熱電極。

4.2、充填比對電耗的影響

以同一電渣爐，同一結晶器（Φ300mm）為准：

自耗電極Φ152Φ190Φ230Φ254

熔化率kg/h 94.0 116.0 181.0 227.0

電耗KWh/t 2540 2070 1323 1058 從表中可以看到，隨著充填比的增大，電耗減少，主要是從其他途徑散失的熱量在逐步減少。

充填比有兩種模式：

A：直徑充填比=自耗電極直徑/結晶器直徑；

B：面積充填比=自耗電極面積/結晶器面積。

一般都在其後標明。

二﹑設備概況

1﹑結晶器

實際上也是爐體，外層用鋼板焊制，內層一般用12mm厚紫銅板焊制，夾層內通冷卻水，注意水管是從下部進入，從另外一側上部出水管排出，如果一進一出效果不好時，可採用雙進雙出，增加進出口，提高結晶器的冷卻效果。

結晶器的所有焊縫必須牢固嚴密，新結晶器或修補的結晶器使用前必須進行打壓試驗，其壓力要大於0.4mp，時間大於30min，在打壓時，焊縫不許有滲水現象出現，結晶器在使用前要檢查：內壁光滑，不允許有裂紋，氣孔，氣泡，凹坑等缺陷，當內壁出現6mm以上凹坑時，必須進行補焊修磨。

同時為了保證結晶器使用壽命在交換電極時，必須對準了下，防止和爐壁接觸打弧擊穿或者出現凹坑。

例如：對於360結晶器，為二進二出（即有兩個進水管兩個出水管），在打壓時候可關閉一個出水管線然後觀察結晶器各個位置有無滲水，結晶器內外壁有無“出汗”現象。

2﹑結晶器台車

2.1﹑水冷底座

水冷底座上蓋為紫銅板，下槽為鋼板包括進水管和出水管（如圖所示），上下都是緊密焊合成箱子的，只留有進水和出水口。

水冷底座在使用前上表面應該光滑平整，不能有砂眼，氣孔，夾雜，凹坑，每煉完一爐都要檢查，出現8mm的缺陷如凹坑等難以磨掉缺陷時，需要進行修復打磨。

新水冷底座和修後水冷底座在使用前必須進行打壓試驗：壓力應該大於0.4mp，時間大於30min，在焊縫合連接處不得有滲漏水情況出現，打壓方式可採用和結晶器打壓相同的方式。

2.2﹑橫移台車

雙層可調心結構﹐可以實現水準X－Y方向運動和微動﹐用於調整結晶器與自耗電極的位置﹐要求運行平穩﹐各個系統輪子潤滑良好﹐底座水準﹐導軌無破損﹐接觸面無影響台車運行平穩性之缺陷﹒

3﹑支撐臂

主要是支撐懸臂﹑自耗電極﹐可在電機的作用下上下運動﹐以控制電極的在結晶器中﹐渣面下的深度﹐由H型鋼構築主體﹐包括電機﹐鋼繩﹐配重﹐橫樑﹐夾持臂﹐水冷夾頭﹒

要求鋼繩無較厲害磨損﹐配重無鬆動﹐橫樑無鬆動﹐夾持臂上下運動靈活﹐電機運轉正常﹐水冷卡頭無滲漏﹒

4﹑假電極

為了保證熔化充分，便於夾持等操作，需要將原料焊接在一段輔助電極上，這個輔助電極就是假電極。

假電極一般採用比較便宜焊接性能比較好的20#~45#鋼，採用焊條一般用直徑為5的焊條。

在焊接前，假電極和原料端面要平整，確保假電極和原料接觸良好，焊接面要平整牢固，防止冶煉過程中焊口處發紅，而導致電極脫落造成品質事故。

5、石墨電極

為了更充分的熔渣，保證鋼錠大頭的品質狀況，通常使用一個化渣電極，它是由石墨造成，稱為石墨電極。

石墨電極要保持乾燥，與夾頭連接處要擰緊，防止打弧；

石墨電極端頭斷面必須保證不小於原電極直徑的1/2；

石墨電極在搬運、使用中要輕拿輕放，防止損壞﹒

三﹑原料情況

1、金屬自耗電極

由於在電渣重熔過程中，金屬電極頭部埋在渣池中，受渣阻熱，不斷被熔化掉，所以成為自耗電極。

自耗電極應該是化學成份合格，斷面為圓、方等形狀的材料，它可以是鑄造、軋製、鍛造的。

金屬自耗電極不能有冷接、橫裂，在熔煉的過程中如果有冷接，容易從冷接處斷開，造成品質、設備事故，如果有橫裂，在熔煉過程中，易掉塊，形成同金屬夾雜。

電極不能有易脫落的氧化鐵皮、耐火磚、不能有包渣、表面油污等，尺寸規格也要符合要求。

2﹑螢石（CaF2）

渣中加入CaF2可降低熔渣的熔點和粘度，使熔渣具有良好的流動性，提高渣系得導電率，降低渣系表面張力，有利於電渣過程中去S和去夾雜物等一些列