电渣重熔技术专题讨论

sdsh · 发表于 2008-1-30 15:27:16

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请大家对电渣重熔技术进行讨论,发表相关技术帖,请不要跟无关本主题的贴(本论坛对这方面的讨论很少,列出个专题进行讨论,望对大家能有所帮助,无关本主题技术方面的跟帖请版主帮助删除)

某新建大型电渣重熔项目

一、建设项目概述

某钢铁集团公司承担了“十一五”国家重点科研课题《超大深度耐压壳体用钢》项目，对钢有很高的强度和韧性指标要求，提高钢的纯度、降低钢中的杂质元素含量，确保钢的良好的强韧性配合，是科研课题的的成功关键。某钢铁公司与某大学等单位合作研制开发了圆坯和大型扁坯兼容的电渣重熔设备，目前国内同类生产企业还没有大型扁坯电渣重熔生产线，该电渣重熔设备的研制开发填补了国内空白。
经电渣重熔后的特种钢材冶金性能明显改善，尤其是低温韧性大幅提高，其产品几乎遍及国民经济的各个部门，如在航空、航天、汽车工业、石油化工、铁路部门、能源工业、轻工业等都有着广泛的应用。
为了满足高质量特种钢材的市场需要，同时为了振兴某老工业基地，发挥我市钢铁优势发展钢铁深、精加工，某钢铁集团公司决定建设大型电渣重熔项目，新建15t和40t的电渣炉各1台，年产15000吨特种钢材-圆坯和大型扁坯，厂址位于某市**工业园区。
本工程建设内容包括电渣重熔生产设施、生产辅助设施等。
二、建设项目对环境的影响及主要污染治理措施

1. 本项目生产工艺

原料连铸钢坯首先送抛丸机进行表面清理，，然后采用电焊机焊接成为自耗电极，自耗电极送电极预热炉进行端部预热。
渣料首先送渣料烘干机烘烤，以去除水分，然后送化渣炉熔化。将已熔化的渣液注入电渣炉中，再将预热后的自耗电极送至电渣炉，插入渣液中。
电渣炉利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，在熔化状态，渣液具有导电性，随着电流的通过，渣液会越来越热，电极末头浸在超热的渣液里并开始熔化。渐进熔化后，金属熔滴通过渣液后，滴入结晶器，渣液与金属中杂质反应而溶解了杂质，纯净了金属。
电渣重熔得到的扁坯和圆坯首先送带盖的保温坑进行保温，再送到退火炉退火，然后采用吊砂轮进行表面打磨清理，即得成品。
2. 本项目对环境的影响及主要污染治理措施
①废气及治理措施
本工程共设2台电渣炉，设计上使用1台布袋除尘器处理电渣炉熔化金属时产生的烟尘。在电渣炉上方设置除尘罩，除尘罩的捕集率大于95%，两台电渣炉共用1套除尘器，除尘器的除尘效率达99%。处理后废气由20m的排气筒排放，除尘器排放口气体含尘浓度低于《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）中的二级标准。
本项目电极预热炉采用高炉煤气和焦炉煤气组成的混合煤气为燃料，混合煤气来自某厂区的煤气管道，焦炉煤气已经过脱硫，含硫量为20mg/m3；高炉煤气含硫量为10mg/m3。燃烧废气由20m高烟囱排放，烟尘、SO2的排放浓度及烟气黑度均满足《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）中的二级标准的要求。
由于本项目焊接工作量较小，根据对同类企业的调查和类比分析，本项目焊接产生的焊烟大部分会沉降在厂房内部，预计逸散到厂房外环境中的量极少。
本项目原料钢坯需要进行抛丸表面清理，抛丸清理过程中将产生粉尘，粉尘主要为钢坯表面的铁粉，本工程抛丸清理机本身带有袋式除尘器除尘，抛丸箱为密封式，捕集率可达100%，袋式除尘器的除尘效率为99%，排气筒粉尘排放浓度和排放速率均符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准要求。
本项目产品打磨处理在单独的房间内进行，可较好地控制钢屑粉尘。由于钢屑粉尘密度较大，基本落在作业区周围2.0m范围内，排放到外界环境的粉尘极少。
预计本项目无组织排放粉尘厂界外最大浓度可满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）表2中的无组织排放粉尘最高允许浓度要求。
②废水及治理措施
本项目电渣炉结晶器需要通入软化水进行冷却，软化水经板式热交换器冷却后回用。本工程板式热交换器采用水进行冷却，经冷却塔冷却后循环使用。
本工程外排水量合计约为9m3/h，为除盐水站排水、循环冷却水排污水。本工程外排水质满足《*省污水和废气排放标准》（DB21-60-89）中的二级新扩改标准，排入**工业园区排水暗渠，最终汇入**河。

③噪声、固废及治理措施
本工程对于产生的噪声采取消声、隔声、减振等措施，厂区边界昼、夜噪声可满足《工业企业厂界噪声标准》中的Ⅲ类标准限值。
本项目产生的固体废弃物均为一般工业废物，均得到再次利用和妥善处理，符合有关固体废弃物的处理规定，对周围环境影响较小。

[ 本帖最后由 sdsh 于 2008-1-30 15:32 编辑 ]

sdsh · 发表于 2008-1-30 15:37:12

电渣熔铸工艺是把电渣重熔精炼与铸件凝固成型两道工序结合，一次完成铸件成型的铸造工艺。所生产的铸件即有良好的内部质量，又有较高的材质性能。在熔铸开始时，首先在结晶器底部形成高为100～200mm的熔渣层，既能导电，又有一定的渣阻。当接通电源的自耗电极浸入熔渣层中时，在渣池中形成强大的电流，产生的热量使熔渣的温度升高。当熔渣湿度超过自耗电极的熔点时，自耗电极被熔化，熔化的钢水以液滴的形式从电极表面靠重力穿过渣池。在这一过程中，渣池将金属材料中的有害元素及夹杂物吸收，净化后的钢水在渣池底部汇成熔池，在循环水的强制冷却下凝固，形成铸件本体。在熔铸的过程中，自耗电极的熔化、钢水的净化和填充以及顺序凝固终不断地进行，直到结晶器被全部充满，完成全部熔铸过程。

sdsh · 发表于 2008-1-30 17:07:32

电渣重熔是一种二次精炼技术，能使钢液得到提纯。电渣炉的结晶器和底板均通水冷却，在冷却水的作用下，提纯的钢水便迅速凝固，待自耗电极重熔完毕，便可得到一个内在致密、质量纯净、外表光洁的电渣锭。电渣重熔设备简单，操作简便。对于某些超级合金的生产，是其他真空精炼法所不能取代的。50年代，电渣重熔技术在苏联得到应用。60年代起，西欧、美国、日本也相继推广，但主要用于航空和航天材料的提纯。炉子容量不大，一般为0.5～2.5吨。
1980年4月，一台200吨级的大型电渣重熔炉在上海重型机器厂试制成功。它是中国最大，也是世界上最大的一台电渣重熔炉。
大型电渣炉建设是一项重大工程。整个工程由副总工程师林宗棠负责领导和组织，北京钢铁学院朱觉教授任顾问，上海重型机器厂和北京钢铁学院共同开发研制。重熔工艺和车间设计由刘椿林负责；电渣重熔设备由皇甫埏负责设计；高压和低压电气由苏烨和谈家宝负责设计；土建和公用部分由上海机电设计研究院设计。从1972年11月起到1974年12月止，刘椿林和北京钢院教师刘海洪带领试验小组在上重厂和有关工厂先后进行了多项试验，以确定电渣炉设备的设计参数、重熔和抽锭工艺参数。这台三相三摇臂双极串联式的大型电渣炉由三个小机架呈等边三角形布置构成。每个小机架有一根18米高的立柱。三根立柱的底部固定在地基上，中部和顶部用曲梁连结，构成电渣炉本体。在中部曲梁上安放直径2.8米的铜衬钢壳水冷结晶器。每根立柱的上部通过传动装置装有可以上下运动又能左右旋转的摇臂。摇臂的一端装有电极夹持机构，可以夹持相互绝缘而串联的两根电极。三个摇臂共悬挂六根电极。每两根电极由一台单相变压器供电。这样六根电极便组成三相双极串联回路。电极直径为500毫米，每根重约5吨。结晶器下部有一台带水冷却底板的电动平车，平车载重可达300吨。平车放在能沿三根立柱上下运动的活动平台上。重熔开始前，活动平台上升使水冷底板将结晶器下部封住，然后在结晶器内造渣和重熔电极。六根钢电极同时进行重熔，经过一定时间电极重熔将尽，三个摇臂轮流地换上新的电极，以便熔炼出一个大的电渣锭。随着钢电极的重熔，结晶器的渣液面便不断上升，达到一定高度后便进行抽锭操作，即在渣液面上涨的同时不断将水冷底板向下缓慢降落，以得到有一定长度和所需吨位的大型电渣锭。钢锭炼成后，平台下降，钢锭便从结晶器内抽出，电动平车载着钢锭沿着轨道开出炉外。
这台电渣炉有以下特点：双极串联供电，可以减少回路感应，提高电功率因数；采用三相电源，有利于外网络电压平衡；三摇臂轮换电极，用小截面电极重熔大钢锭，有利于控制电极成分偏析；采用抽锭操作，能用短结晶器重熔长的钢锭。
用它重熔钢锭制成的锻件，1982年通过国家鉴定，同意用这台电渣炉为中国第一台核电站——秦山30万千瓦核电站生产安全一级压力容器用钢锭。接着为核电站的蒸发器和稳压器提供了所需的全部大型电渣锭。其中最大的两只电渣锭单重分别为205吨和207吨。
后还用这台电渣炉重熔了火电锻件和化工容器用的大型电渣锭。它生产的大型电渣锭经过国家鉴定，表明电渣钢纯度高，成份均匀，性能良好，韧性特别优良。从而为中国优质大型锻件的制造开辟了一条新的途径。（摘自上海地方志）

[ 本帖最后由 sdsh 于 2008-1-30 17:10 编辑 ]

sdsh · 发表于 2008-1-30 17:44:01

转自三维论坛,为了便于学习我就重新进行了上传.

直径300 mm电渣重熔钢锭的补缩工艺

邵青立

Filling Technology for Preventing Shrinking of 300 mm Round Electric Slag Remelting Ingot

Shao Qingli
(Hebei Metallurgical Experiment Works, Shijiazhuang 050031)

1　快锻机开坯对Φ300 mm钢锭补缩端的要求

　　河北冶金实验厂采用双极串联电渣炉生产Φ300 mm电渣锭，供快锻机开坯，精锻机成材，其补缩端要求为：
　　(1) 补缩端头不得有渣沟，锻压钢锭时，渣沟处应力集中，易开裂。
　　(2) 补缩端不得有大台阶，台阶过大增大切头量。
　　(3) 补缩端缩孔深度小于10 mm，端面平滑；缩孔较深，锻压时缩孔处易开裂，导致端头开花或裂纹向里延伸，降低成材率。
　　(4) 钢锭补缩端最好有10～15 mm的光滑凸台，凸台边缘距锭身有10～15 mm。端头凸台距锭身有一定距离，开锻时端面凸台较后受力，端头不易开裂(图1)。

sdsh · 发表于 2008-1-30 18:45:12

电渣重熔是一种制造高质量钢的熔炼方式，已在许多国家普遍应用。电渣重熔主要使用结晶器固定式、结晶器移动式和钢锭下拉式三种炉型。为了使高速工具钢在电渣重熔时内部质量均匀，尤其是微细碳化物的分布，电渣重熔钢锭的断面必须小，因此一般采用结晶器固定式熔炼。但这种方式操作周期长，生产率很低。
　　为了长时间连续熔炼，新技术采用钢锭下拉方式，装备有两个交替使用的重熔电极支臂、钢锭下拉装置、切断装置、运输台车、液面监控设备和防止结晶器熔损的结晶器移动装置。
　采用这种新的电渣重熔技术，可以实现小断面钢锭的长时间稳定熔炼，可以改善钢材的质量，生产率可提高50％左右，钢锭成品率提高了5％以上。(摘自中国冶金报）

sdsh · 发表于 2008-1-30 18:50:56

把平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，英文简称ESR。美国霍普金斯(R.K.Hopkins)于20世纪40年代首先提出这种精炼方法的原理。污染环境，其后苏联和美国相继建立工业生产用的电渣炉。60年代中期由于航空、航天、电子、原子能等工业的发展，电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展。生产的品种包括：优质合金钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金以及铝、铜、钛、银等有色金属的合金。1980年世界电渣重熔钢生产能力已超过120万吨。投资较少，中国1960年建成第一座电渣炉，其后得到很大发展。最大的是上海重型机器厂电渣炉，钢锭重达200吨。电渣重熔生产的钢锭的质量和性能得到改进，
　　电渣重熔基本过程如图所示。在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣，自耗电极一端插入熔渣内。使更多的热量向下部传导，自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器形成回路。在通电过程中，渣池放出焦耳热，上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳，将自耗电极端头逐渐熔化，保证钢锭的致密性。熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，受水冷作用，因为是在铜制水冷结晶器内熔化、精炼、凝固的，迅速凝固形成钢锭。在电极端头液滴形成阶段，以及液滴穿过渣池滴落阶段，钢-渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。钢中有害元素（硫、铅、锑、铋、锡）通过钢-渣反应和高温气化比较有效地去除。液态金属在渣池覆盖下，在电极端头液滴形成阶段，基本上避免了再氧化。迅速凝固形成钢锭。因为是在铜制水冷结晶器内熔化、精炼、凝固的，这就杜绝了耐火材料对钢的污染。形成金属熔池，钢锭凝固前，在它的上端有金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳，渣池放出焦耳热，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导，有利于钢锭自下而上的定向结晶。在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣，由于以上原因，电渣重熔生产的钢锭的质量和性能得到改进，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长。其后得到很大发展。
电渣重熔设备简单，投资较少，生产费用较低。电渣重熔的缺点是电耗较高，电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展。目前通用的渣料含CaF2较多，在重熔过程中，其后苏联和美国相继建立工业生产用的电渣炉。污染环境，必须设除尘和去氟装置。通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，
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fqhhg · 发表于 2008-2-7 08:31:36

上海重型机器厂已将450t电渣重熔炉的建造列入议事日程，以做可行性分析，马上要正式立项。其实世界上大型电渣炉的利用率都不高，朝鲜的220t炉几乎不用，前苏联的两台200t级的现在一台在用，西德的萨尔钢厂165t炉算用得多了，还有日本制钢所100t级的——所有这些大多是为了炼超纯净钢，尤其是核潜艇等所需的锻件的材料。我国上的电渣炉也主要用于核电和大型火电如100万千瓦级的低压转子（直径2300）。

ll_sd · 发表于 2008-2-17 13:38:17

国内外电渣冶金发展概况（转载）。目前电渣冶金发展势头较好，应用范围越来越大。

ll_sd · 发表于 2008-2-17 18:37:40

电渣皱皮分析（转载）

ll_sd · 发表于 2008-2-17 18:58:09

文章摘要如下

ll_sd · 发表于 2008-2-20 10:55:36

ESR电渣重熔

ESR电渣重熔的过程主要包括通过渐进熔化的铸锭或锻造的电极的低端金属熔化层与渣子在水冷结晶器内发生反应。这些渣子通常是氟化钙，外加石灰、氧化镁、氧化铝和其它的氧化物。
　　在熔化状态，渣子具有导电性，并且当高电流在电极和结晶器间通过时起到了电阻加热元件的作用。随着电流的通过，渣子会越来越热。
　　电极末头浸在超热的渣子里并开始熔化。浸入在渣子里的电极精确的保持浸入的深度，同时确定可控制的熔化率。先进的计算机控制系统来控制熔化率。电极浸入是采用一套转门编制的数学计算法，通过采集称重仪的称重信号、炉子电压（或电阻）的测量信号及电压（或电阻）摆动的测量信号来控制的。
熔化的金属滴落入低密度的熔渣中，在水冷铜结晶器中再凝固。通过这一过程，当溶滴落入熔渣时，渣子 —— 金属反应溶解了夹杂物，纯净了金属。
　　这一过程持续一段时间后，经过控制固化结构净化锭子在结晶器里形成。，浮在液态金属池表面的渣子也防止了在空气下熔炼时熔化的金属的氧化。
　　在惰性气体气氛下进行电渣重熔ESR的冶炼也是很普遍的，这样可进一步防止金属的氧化和渣子的氧化。
　　到了熔化过程的末端，功率逐渐降低，准备到热封顶阶段的控制。这样得到的锭子结构优良、化学成分均匀，并且是高品质高产量的产品。

hw1319 · 发表于 2008-2-20 11:00:59

将“电渣重熔”和“壳型铸造”结合起来的“电渣熔铸”工艺也开始引起大家的注意了。

fqhhg · 发表于 2008-2-27 11:28:59

上重厂已立项并获批准，准备在原厂技校的地方上一台450t电渣炉。目前世界上较大的电渣炉主要为：原西德萨尔钢厂的165t、朝鲜的200t（从未好好用过），俄罗斯2台200T级的，日本制钢所（JSW）和神户制钢的各100t级炉。至于50T以下尤其是20t级的，那是数不胜数了，现在私企都有20吨级炉。结晶器直径一般在500～1200MM，上重的是三相的，用三组自耗电极，小电渣炉一般都是单相的，这对电网有冲击，所以私企在上马前首先是买通电老板，但不管怎样，他们的单相炉对电网上的压降平衡都有害，老百姓是不知道的，电器设备是有一点小影响的。

maggiezlh · 发表于 2008-4-21 09:56:02

请教更多知识，能单独联系吗？

xiaodragon · 发表于 2008-6-26 19:15:53

有幸拜读高作，做好能作进一步的交流

ray-j · 发表于 2008-10-28 14:38:10

多多学习电渣重熔是铸造行业下一步发展的重点

freematerial · 发表于 2008-11-14 21:22:45

内容值得学习，有使用该设备进行增氮的吗？

ppboy81 · 发表于 2009-1-8 12:11:30

学习学习!!! 请问各位,如何才能有资格下载资料?

syzyl · 发表于 2009-5-8 17:25:57

谁有关于电渣熔铸电磁搅拌方面的资料

lrf72 · 发表于 2009-12-16 21:35:43

专栏比较好，能学到东西

lrf72 · 发表于 2009-12-16 21:45:00

近些年来 ,由于电渣钢产品质量优异,越来越多的用户订货时在合同的冶炼方法一栏明确要求“电渣重熔”。由于电渣炉属于投资少、见效快的项目 ,无论是冶金行业,还是机械行业均看好电渣钢产品市场,纷纷出资建造电渣炉,很多厂家同时建造几台电渣炉。目前国内新建电渣炉的数量之多,速度之快令人难以想象。
　　从趋势上看 ,新建电渣炉向着钢锭大型化的方向发展。八十年代,绝大多数厂家的电渣炉都在三吨以下,而近10年来十吨以上的电渣炉已相当普遍。就连山东民营企业也建起了40吨电渣炉。
　　另外 ,引进电渣炉的数量也呈增加的趋势,一九七九年,齐齐哈尔钢厂从西德莱保尔德——海拉斯公司引进了一台十吨单相、单支臂、双熔位、保护性气氛电渣炉。之后近20年的时间里 , 没有厂家再从国外引进电渣炉。九十年代末期以来 ,邢台轧辊厂、内蒙二机及上钢五厂先后从美国引进了四台电渣炉。
　　随着引进电渣炉数量的增加 ,国外电渣炉一些先进技术也逐渐被移植。重力传感器的使用为电子称重系统的应用以及计算机控制熔化速率提供了必要条件。
　　从我国电渣炉的发展情况看 ,控制系统已由简单的自耦,甚至手动控制,发展为可控硅或PLC控制,部分厂家采用了计算机控制。但是由于我国在冶炼工艺与计算机的结合方面存在着薄弱环节,当前很多厂家的计算机控制实质上还是停留在一般的冶炼过程控制上。真正意义上的计算机控制应当是在控制冶炼过程的同时,控制熔化速率及熔池的深度和形状。
　　在传动机构方面，已由精密球型丝杠及液压传动取代了钢丝绳及梯型丝杠，使支臂及托锭承重小车的升降更加灵活、平稳、准确。另外，立柱旋转取代了支臂旋转，不仅解决了支臂旋转巨大的齿轮制造及安装方面的困难，而且减少了零部件重量，所占空间及造价，转动更加灵活，设备外观给人以简洁明快之感。　
　　变压器由过去的冶炼过程中必须断电换档的无载有级调压，发展为不需断电即可发迹和调整冶炼电压的有载有级和有载无级变压器，有载无级变压器可以在带有负载，即在冶炼过程中，不需断电就可把电压调整到任何所需位置。有载无级调压变压器的出现，为实现真正意义上的计算机控制提供了必要条件。从变压器的冷却方式上，由原来的强制油循环冷却，发展为干式风冷。随着铁芯材料质量的提高，变压器发热的现象明显减弱，自冷式变压器将成为电渣炉用变压器的发展方向。西安变压器厂为山东一企业制造的 40t 电渣炉用 6000KVA 大型变压器就是采用自行冷却方式冷却的。其主要缺点是为了增大散热面积，变压器的体积较大。
　　为了减少电抗造成的电能损失，消除散磁、降低电流的搅拌作用，防止出现点状偏析，同轴设计电路（同轴导电立柱、同轴电缆）将会成为电渣炉今后的发展方向，到目前为止，国内引进的五台电渣炉全部采用的同轴设计电路。
　　另外，二次环路中通过强大的电流，在电渣炉附近空间会形成一个强大的交变磁场，磁场内的钢铁构件，甚至混凝土中的钢筋都要产生涡流发热，即增加了网路的电能损耗，又有损于结构件的强度。这一点应当成为新型电渣炉设计必须考虑的问题。
　　从国内电渣钢产量及生产能力方面也呈现出迅猛发展的态势。李正邦著《电渣冶金原理及应用》及姜周华著《电渣冶金的物理化学及传输现象》的文章中记载：我国冶金系统有工业电渣炉 86 台，电渣钢年生产能力为 10 万台。可在短短的几年内，仅东北特钢就成为拥有 30 台电渣炉，形成年产 8.5-9 万吨电渣钢的生产能力。目前，已形成年产两万吨电渣钢生产能力的厂家有抚顺特钢、北满特钢、大冶特钢和西宁特钢。
　　我国是电渣冶金起步较早的国家，属于电渣冶金技术先进的国家。但是在采用电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复合熔铸、快速电渣重熔等新技术方面普及面不宽，甚至在某些领域近乎处于空白状态。
　　我国在电渣熔铸异形件方面工作开展较早，很多厂家及院所在六、七十年代就对曲轴、炮管、飞机发动机涡轮盘、轧辊、模块等异形件进行过研制，但是电渣熔铸异形件这项技术始终没有真正发展起来。目前，实现工业化生产具有代表性的有西宁特钢电渣熔铸轧辊、模块；沈阳铸造研究所的大型电站用水轮机叶片、挖掘机复合斗齿、气压机连杆；成都冶金硬面技术加工厂的供无缝管生产用复合穿孔顶头等。
　　东北特钢成立后，北满、抚顺、大连三地合一，电渣炉总数为 30 台，可形成年产 8.5-9 万吨电渣钢的生产能力。成为世界上电渣炉炉台总数第一、产量规格一流的大型电渣钢生产集团公司。在发展战略上，东北特钢的电渣冶金不能仅仅满足于做大，更重要的是要做精、做强，使我们的电渣钢质量在国内最高、成本最低、产品最具市场竞争力、产品综合实力达到国际一流水平。因此如何打造东北特钢电渣冶金航母，是摆在我们面前的一项重要课题。我们坚信，有东北特钢电渣冶金雄厚的基础及资源共享、优势互补这一得天独厚的环境，三地之间互相学习、互相促进、取长补短、共同提高，通过不断地优化和改进工艺，推广新工艺、新技术，努力提高电渣钢的实物质量，降低生产制造成本，东北特钢的电渣冶金定会取得更大的发展。
参考文献
1 李正邦.电渣冶金原理及应用
2.李正邦.二十一世纪电渣重熔与电渣熔铸的展望
3.姜周华.电渣冶金的物理化学及传输现象
4.傅杰.特种熔炼与冶金质量控制
5.日本特殊电极股份公司，热封顶铸造试验调查报告

lrf72 · 发表于 2009-12-16 21:46:20

国内外电渣冶金发展概况
作者：隋铁流
　　电渣冶金起源于美国 ,一九四O年霍普金斯取得了发明专利。一九五八年,苏联德聂泊尔特钢厂工业电渣炉建成,现代电渣冶金开始进入工业化进程。46年来国内外电渣冶金取得了突飞猛进的发展,新工艺、新技术层出不穷,形成了一个跨专业、跨行业的新学科。了解和掌握国内外电渣冶金发展概况,对东北特钢电渣冶金的定位及决策具有一定的参考价值。
　　1 国外电渣冶金发展概况
　　一九四○年虽然霍普金斯已取得了发明专利 ,但是由于当时技术上的封闭和不成熟,以及理论上存在着电渣冶金是埋弧过程的错误的主导思想 ,致使电渣冶金的发展长期处于停滞状态。
　　现代电渣冶金技术是由前苏联发展起来的。乌克兰巴顿电焊研究院在埋弧焊接过程中偶然发现,过多的渣液会使电弧熄灭,并使操作变得平稳,于是发明了电渣焊。并在电渣焊的基础上开发出电渣冶金技术。一九五八年,乌克兰德聂泊尔特钢厂建成了世界第一台0.5t工业电渣炉,使电渣冶金进入了工业化生产进程。
　　进入六十年代 ,出于航空航天及军备竞赛的需要,苏联对电渣冶金开展了大量的研究工作,并曾一度把发展电渣冶金作为苏联的第二党纲,极大地推动了电渣冶金的发展。而美国和西欧的一些国家,在真空电弧重熔与电渣金熔经历了七年激烈竞争后确认,电渣重熔不仅设备简单,易于操作,成本较低,在质量方面,除去气不及真空电弧重熔外,结晶组织、钢锭表面、脱硫及去除夹杂物的能力均优于真空电弧重熔。因此,很多航空材料转向由电渣重熔设备生产。一些生产真空冶金设备的专业厂家如美国的Consarc公司,西德的Loybold-Hereaus公司及奥地利的BohClr公司等,也都转向生产电渣炉。由于很多国家都致力于发展电渣冶金,六、七十年代是电渣冶金飞跃发展的年代。
　　多年来 ,国外电渣冶金已不满足于一般电渣锭的生产,在工业技术成熟的基础上向着更深更广的领域发展,形成了一个跨专业、跨行业的新学科。已开发出的工艺技术有:电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复合熔铸及快速电渣重熔等。
　　尤其值得重视的是电渣熔铸异形件的发展 ,小到几十克重的不锈钢假牙齿,大到几十吨重的发电机转子,直至重量超过百吨的水泥回转窑炉圈等,均可不经锻造在异形水冷结晶器中直接熔铸成型。现在电渣熔铸的主要产品有大型发电机转子、水轮机叶片、船舶柴油机大型曲轴、各种高压容器、大型环件、各类轧辊、模具、透平涡轮盘、厚壁中空管、石油裂化管、齿轮毛坯、三通管、核电站压水堆主回路管道等。种类规格之多,形状之复杂不胜枚举。
　　除此之外 ,实用性较强,具有发展前景的还有电渣热封顶、电渣离心浇注及快速电渣重熔等。
　　电渣热封顶(ESHT)即电渣热补缩有两种类型。一是大型铸锭的电渣热封顶,二是大型铸件的电渣热封顶。其功效都在于减小缩孔深度,消除疏松和偏析,提高铸锭及铸件的成材率。大型铸锭的电渣热封顶是用一般冶炼方法冶炼的钢液浇入盛有渣料的钢锭模。由于融渣的比重大大小于钢液,因此在锭模内钢液上面迅速形成一个渣池,将金属电极或石墨电极插入渣池,适量输入电能即可进行热封顶。采用金属电极热封顶,可使金属液以熔滴的形式不断地填充缩孔,效果优于石墨电极。但必须制备与铸锭化学成分相同的“本钢种”金属电极。
　　在采用电渣热封顶技术的国家中 ,奥地利采用水冷保温帽,意大利采用耐火材料做保温帽,乌克兰采用石墨衬和耐火水泥勾缝的保温帽。水冷保温帽热损失稍高,但可避免耐火材料污染钢液,并且没有耐火材料消耗。
　　日本特殊电极份公司与小松制造厂推出冒口加热装置 ,实质上是用于铸件的电渣热封顶装置。热封顶过程中,将带有石墨电极的活动的三角支架,固定在已浇注完毕的砂型上,然后将石墨电极降至冒口端的渣中通电保温,防止铸件在凝固过程中产生缩孔及疏松等缺陷。实验报告表明,同样是7.6t的铸钢件,用常规方法浇注的铸件,冒口重量为3.52t,而用电渣热封顶的方法冒口重量仅为620kg。收得率由常规方法的68%提高到92%。过去必须开动两台电炉同时浇注才能满足铸件重量要求的产品,采用电渣热封顶,提高金属收得率后,有时仅开动一台炉子即可浇注成,使电费、耐火材料费、人工费、火切费及热处理费等均明显降低。
　　电渣离心浇注是把有衬电渣冶炼及离心浇注两项技术融合在一起 ,将有衬电渣炉冶炼的钢液连同融渣一起倒入模内,在离心铸造的旋转过程中,模具内表面形成均匀的渣壳,为各种异形铸件表面质量的提高创造了有利条件;液态金属在离心力的作用下凝固结晶,成为组织致密的铸件。该技术在国内外应用较为广泛。
　　快速电渣重熔的内容已由 2003年《辽宁特殊钢》杂志第一期详细刊载,故不赘述。
　　随着电渣冶金的发展及金属材料要求的不断提高 ,钢锭大型化已成为电渣冶金发展的必然趋势。最初各国工业电渣炉容量仅为0.5t,大一些的一般也不超过3吨。八十年代中期,很多国家都有了50吨以上的电渣炉,就连印度这样的发展中国家也建立了88吨电渣炉。目前,世界上最大的电渣炉是我国上海重型机器厂的200吨电渣炉及德国萨尔钢厂的165吨电渣炉。世界上最大的电渣钢生产厂家是乌克兰德聂泊尔特钢厂,该厂拥有22台电渣炉和年产10万吨电渣钢的生产能力。
　　在理论上 ,电渣冶金去除非金属夹杂物的机理发生了极大变化。过去受苏联的影响电渣冶金工作者普遍认为,电渣冶金去除非金属夹杂物主要靠夹杂物从金属熔池中向上浮升,之后被融渣吸附。当浮升速度大于金属的结晶速度时,夹杂物就能得以去除;当浮升速度小于金属的结晶速度时,夹杂物就残留在金属中。
　　我国李正邦等电渣冶金工作者经过实验 ,提出电渣冶金去除非金属夹杂物主要靠电极末端熔滴形成的过程。这一过程使近三分之二的夹杂物得以去除。其余三分之一是在熔滴通过渣池向金属熔池过渡及夹杂物由金属熔池向上浮升等阶段去除的。这一理论在80年代逐渐为诸多国家的电渣冶金工作者所接受,在1988年第九届国际真空冶金会议上,美国真空冶金学会主席G•K•Bhat博士表示:“从此去夹杂物机理之争可以结束”。
　　在工艺方面 ,正常重熔期采用递减功率代替了恒功率输入,使电渣钢的冶金质量得到很大的提高。扩大充填比(电极直径/结晶器直径)已成为电渣冶金发展的必然趋势。很多欧美国家都采用大充填比的工艺,充填比一般控制在0.7-0.8左右,收到了明显的节电效果。在渣系的研究和使用上,已不局限于惯用的ANF-6即CaF 2 /Al 2 O 3 ＝70/30的为数不多的渣系,各种二元渣、三元渣、四元渣及五元渣的出现,为提高电渣冶金工艺的适用性和再现性创造了有利条件。
　　在电渣冶金设备的设计与制造方面,应用了很多新技术、新材料,实现了电渣冶金先进的工艺思想与生产实际的完美结合。尤其是保护性气氛电渣炉、高压电渣炉和真空电渣炉相继问世,为电渣冶金的发展开创了更加广阔的空间。早期的保护性气氛电渣炉是在结晶器上方安置了可输入气体的环形保护罩,结晶器与大气是相通的。封闭结晶器并起到保护作用的主要靠氩气、氨气及干燥空气较空气重的比重。另外,气体输入过程中也有一定的压力。保护性气氛电渣炉在防止电渣钢增氢,减少易氧化元素烧损方面作用比较明显。
　　新型保护性气氛电渣炉属于全封闭式电渣炉 ,结晶器上方用气密保护罩封闭、冶炼是在全封闭式惰性气体保护下进行的,因此,保护效果会更好些。
　　高压电渣炉主要用于生产发电机护环用无磁高氮奥氏体不锈钢。高压电磁炉属于全封闭式电渣炉 ,重熔过程中熔炼室的氮气压力高达4.2MPa。自耗电极由电弧炉生产,氮是以Si 3 N 4 的形式加入钢中的。德国已用高压电渣炉生产出直径为一米,重达20吨的电渣锭。重熔后钢中氮含量与自耗电极相比有很大的提高。含氮0.85%-1.05%的元磁护环钢屈服强度达到1500N/mm 2 以上,满足了核电站建设的技术要求。近几年来奥地利、保加利亚等国家也建造了高压电渣炉。
　　真空电渣炉始建于德国 ,它结合和保留了真空电弧炉及电渣炉的优点,克服了二者的缺点,使重熔金属不仅具有良好的结晶组织、高的纯净度、低的含硫量及气体含量,而且消除了白点及年轮状偏析,没有元素烧损,使高温合金的重熔质量得到极大的改善。真空电炉炉和真空电渣炉同样是在真空状态下进行精炼,其主要区别在于,真空电弧炉的精炼是在没有融渣的情况下进行的,精炼过程属于电弧过程,而真空电渣炉的精炼是自耗电极自始自终插入融渣之中,精炼过程属于电渣过程。目前世界上仅有德国、意大利、日本等国家有真空电渣炉,其普及率不高的原因,除造价因素外,工艺技术的适应性方面还存在着一定的问题。
　　2 我国的电渣冶金发展概况
　　我国是世界上电渣冶金起步较早的国家之一。一九六○年 ,重庆特殊钢厂、大冶特殊钢厂,大连钢厂及上钢五厂的电渣炉先后建成投产。紧随其后齐齐哈尔钢厂、抚顺钢厂等工业电渣炉相继建成投产。四十多年来 ,我国电渣冶金始终保持着旺盛的发展趋势势。随着我国科学技术突飞猛进的发展,航天航海、汽车制造、石油化工、电站建设、核设施、机械制造等诸多行业,以及军工事业的发展、产品更新换代、列车提速等诸多环节都对钢的质量提出越来越高的要求。电渣钢以其金属纯净度高、组织致密、成分均匀、金属各向异性小、钢锭表面光洁及成材率高等特点,进一步显现出勃勃生机。洛阳轴承研究所于一九九七年发表在《特殊钢》杂志第四期的题目为《轴承钢冶炼工艺对滚动轴承额定功率负荷系数的影响》的文章中,对电弧炉、真空脱气和电渣工艺冶炼的204轴承进行寿命试验后,得出的结论是:“真空脱气钢的轴承额定寿命比电炉钢提高4倍,接触疲劳额定寿命提高0.8倍;用电渣钢制造的轴承平均额定寿命比电炉钢提高11倍,接触疲劳额定寿命提高2倍”。这一事实说明,真空脱气无法代替电渣重熔。
　　

jlg1901 · 发表于 2009-12-17 19:41:22

多多学习电渣重熔技术

钢铁人生 · 发表于 2009-12-17 21:45:45

很不错的资料，谢谢

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楼主高人

专栏比较好，能学到东西

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