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大型电渣熔炼技术

/large electroslag melting process/
条目作者向大林李士琦
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向大林

李士琦

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最后更新 2023-04-25
浏览 157
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利用电渣重熔技术生成大锻件用巨型钢锭的工艺。巨型钢锭属于特殊制造,用于重大装备制造。

英文名称
large electroslag melting process
所属学科
冶金工程

电渣熔炼技术的大小尚无严格界定,一般认为生产百吨以上的电渣钢锭,或是能生产用以制造百吨锻件的电渣重熔技术即为大型。中国是最早开发大型电渣熔炼技术的国家,1965年,上海重型机器厂与北京钢铁学院合作,研发建成100吨3相电渣炉并成功制造出100吨电渣锭。1981年,上海重型机器厂又建成200吨级电渣炉,1983年生产出核电用207吨电渣锭。此后,大型电渣熔炼技术得到不断发展。德国、意大利、日本和韩国等也先后发展了大型电渣熔炼技术。

大型电渣熔炼技术的基本原理与电渣重熔相同,但由于大型电渣熔炼技术的电流达数万安培,感抗造成网路电压降很大,另外熔炼时间长,一支钢锭的熔炼时间可长达数十小时至上百小时,熔渣成分变化很大。大型电渣熔炼技术装备由炉用变压器、短网、电极升降装置、气体保护系统、水冷金属模(结晶器)、水冷底板、冷却水系统、重熔操作控制系统等组成。

大型电渣熔炼技术示意图大型电渣熔炼技术示意图

大型电渣熔炼技术是在气氛保护下将二次精炼与快速凝固过程同时进行。电渣重熔过程是:在气氛保护下的水冷金属模中,电流由浸入渣池的自耗电极流经熔融渣池,利用电阻热维持渣池所需的高温,使自耗电极逐渐熔化,电极金属在熔化滴落过程中被强还原性的熔渣精炼、清洗和净化,精炼过的金属液滴入水冷金属模下部快速凝固成锭。

大型电渣熔炼所用金属自耗电极,其化学成分是在成品钢锭规范的基础上考虑电渣熔炼过程的熔损值制造的。自耗电极可以由电弧炉冶炼、转炉冶炼而成,也可以直接铸造或锻造成形。在气氛保护下的同一个水冷金属模中可熔化若干根自耗电极,使之精炼且不增氢,并快速凝固成锭。

大型电渣熔炼的特点是:①电极以薄膜形式微量熔化,熔滴穿过渣池,渣-钢接触面积极大,渣池活跃,冶金反应进行得迅速、充分,金属得到充分而有效的精炼净化。②熔炼和凝固在保护气氛下的同一个水冷金属模中进行,低氢得到控制,熔渣还原性强,成分调节自由度大,可选用合适的渣系和脱氧制度实现有选择性地精炼。③大型电渣钢锭的每一个凝固瞬间只是钢锭顶部极少量钢液强制冷却的快速凝固,而不是全部钢液自然冷却的缓慢凝固,凝固收缩又可得到源源不断的熔滴金属补充,这就从根本上改变了凝固过程。因此,巨型电渣锭组织致密,没有缩孔和疏松,没有区域偏析和沉积锥,夹杂物细化且弥散。④大型电渣锭的凝固过程中,钢锭上部始终有高温渣池加热,底部则受强制水冷,钢锭表面有渣壳保护,表面光洁,适用于后续热加工。⑤工艺过程简单、设备简单、操作也简单,是可控熔化和可控凝固紧密结合的理想冶金技术。

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