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什么是 “電渣重熔(ESR)冶金法” 有什么特點?

電渣重熔,Electro-slag Remelting,簡稱ESR,是當今世界上采用最廣泛的二次精煉冶金技術,主要用于特殊鋼和合金生產。


基本原理

如下圖所示,通電后,電流通過液態熔渣產生電阻熱,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,而后在水冷結晶器的強制冷卻作用下逐漸凝固(金屬熔池和渣池不斷向上移動),形成質量優良的電渣錠。

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率。


與平爐、轉爐、電弧爐或感應爐冶煉等初始煉鋼方法相比,電渣重熔的優點主要歸功于渣池。

首先,鋼液與熔渣之間發生一系列的物理和化學反應,可去除有害雜質元素(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晶是同時進行的,在鋼錠逐漸凝固的過程中,上端始終有液態金屬熔池和發熱的渣池,既保溫又有足夠的液態金屬填充凝固過程中因收縮而產生的縮孔,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,鋼錠由下而上逐漸凝固,渣池和金屬熔池不斷向上移動,上升的渣池使結晶器內壁和鋼錠之間形成一層渣殼,它不僅使鋼錠表面平滑光潔,而且降低了徑向導熱,有利于自下而上的順序結晶,改善了鋼錠內部的結晶組織。順序結晶大大降低了傳統澆鑄法大量鋼液同時凝固導致的偏析。


而且電渣重熔整個過程始終在液態渣層下進行,與大氣隔絕,最大限度減輕了大氣對鋼液的污染,減少了鋼液的氫、氮的增加量和二次氧化。


由于在初煉的基礎上進一步提純了鋼并且改善了鋼錠的結晶組織,電渣重熔廣泛應用于特鋼生產,如碳素鋼、合金結構鋼、軸承鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高強度鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金、電熱合金等,可生產400多個鋼種。


我國電渣重熔起于1958年,差不多與美歐同時起步,發展至今,目前處于世界領先水平。另外由于投資額不大(在五千萬以下),我國上電渣爐的小煉鋼廠非常多。

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