電渣重熔（ESR）冶金法
電渣重熔，Electro-slag Remelting，簡(jiǎn)稱ESR，是當(dāng)今世界上采用最廣泛的二次精煉冶金技術(shù)，主要用于特殊鋼和合金生產(chǎn)。
基本原理
如下圖所示，通電后，電流通過液態(tài)熔渣產(chǎn)生電阻熱，自耗電極（初始熔煉鑄鍛鋼錠）在熔融渣池電阻熱的作用下熔化成液滴，鋼液在重力作用下通過渣池，在渣池下方形成淺平金屬熔池，而后在水冷結(jié)晶器的強(qiáng)制冷卻作用下逐漸凝固（金屬熔池和渣池不斷向上移動(dòng)），形成質(zhì)量?jī)?yōu)良的電渣錠。
渣池熔渣主要成分為CaO、CaF2、Al2O3、MgO、SiO2等，通常整體為堿性，在高溫下有一定電導(dǎo)率。
與平爐、轉(zhuǎn)爐、電弧爐或感應(yīng)爐冶煉等初始煉鋼方法相比，電渣重熔的優(yōu)點(diǎn)主要?dú)w功于渣池。
首先，鋼液與熔渣之間發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，可去除有害雜質(zhì)元素（尤其是除硫）和非金屬夾雜物。
其次，由于電極的熔化和熔融金屬的結(jié)晶是同時(shí)進(jìn)行的，在鋼錠逐漸凝固的過程中，上端始終有液態(tài)金屬熔池和發(fā)熱的渣池，既保溫又有足夠的液態(tài)金屬填充凝固過程中因收縮而產(chǎn)生的縮孔，可以有效地消除一般鋼錠常見的疏松和縮孔。同時(shí)金屬液中的氣體和夾雜物也易于上浮，所以鋼錠的組織致密、均勻。
同時(shí)，鋼錠由下而上逐漸凝固，渣池和金屬熔池不斷向上移動(dòng)，上升的渣池使結(jié)晶器內(nèi)壁和鋼錠之間形成一層渣殼，它不僅使鋼錠表面平滑光潔，而且降低了徑向?qū)?，有利于自下而上的順序結(jié)晶，改善了鋼錠內(nèi)部的結(jié)晶組織。順序結(jié)晶大大降低了傳統(tǒng)澆鑄法大量鋼液同時(shí)凝固導(dǎo)致的偏析。
而且電渣重熔整個(gè)過程始終在液態(tài)渣層下進(jìn)行，與大氣隔絕，最大限度減輕了大氣對(duì)鋼液的污染，減少了鋼液的氫、氮的增加量和二次氧化。
由于在初煉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提純了鋼并且改善了鋼錠的結(jié)晶組織，電渣重熔廣泛應(yīng)用于特鋼生產(chǎn)，如碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高強(qiáng)度鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金、電熱合金等，可生產(chǎn)400多個(gè)鋼種。
我國(guó)電渣重熔起于1958年，差不多與美歐同時(shí)起步，發(fā)展至今，目前處于世界領(lǐng)先水平。另外由于投資額不大（在五千萬以下），我國(guó)上電渣爐的小煉鋼廠非常多。
|
