电渣重熔(ESR)冶金法

   2022-04-19 3090
核心提示:电渣重熔,Electro-slag Remelting,简称ESR,是当今世界上采用最广泛的二次精炼冶金技术,主要用于特殊钢和合金生产。
基本原理
 
      如下图所示,通电后,电流通过液态熔渣产生电阻热,自耗电极(初始熔炼铸锻钢锭)在熔融渣池电阻热的作用下熔化成液滴,钢液在重力作用下通过渣池,在渣池下方形成浅平金属熔池,而后在水冷结晶器的强制冷却作用下逐渐凝固(金属熔池和渣池不断向上移动),形成质量优良的电渣锭。
 
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      渣池熔渣主要成分为CaO、CaF2、Al2O3、MgO、SiO2等,通常整体为碱性,在高温下有一定电导率。
 
      与平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼等初始炼钢方法相比,电渣重熔的优点主要归功于渣池。
 
      首先,钢液与熔渣之间发生一系列的物理和化学反应,可去除有害杂质元素(尤其是除硫)和非金属夹杂物。
 
      其次,由于电极的熔化和熔融金属的结晶是同时进行的,在钢锭逐渐凝固的过程中,上端始终有液态金属熔池和发热的渣池,既保温又有足够的液态金属填充凝固过程中因收缩而产生的缩孔,可以有效地消除一般钢锭常见的疏松和缩孔。同时金属液中的气体和夹杂物也易于上浮,所以钢锭的组织致密、均匀。
 
      同时,钢锭由下而上逐渐凝固,渣池和金属熔池不断向上移动,上升的渣池使结晶器内壁和钢锭之间形成一层渣壳,它不仅使钢锭表面平滑光洁,而且降低了径向导热,有利于自下而上的顺序结晶,改善了钢锭内部的结晶组织。顺序结晶大大降低了传统浇铸法大量钢液同时凝固导致的偏析。
 
      而且电渣重熔整个过程始终在液态渣层下进行,与大气隔绝,最大限度减轻了大气对钢液的污染,减少了钢液的氢、氮的增加量和二次氧化。
 
      由于在初炼的基础上进一步提纯了钢并且改善了钢锭的结晶组织,电渣重熔广泛应用于特钢生产,如碳素钢、合金结构钢、轴承钢、模具钢、不锈钢、耐热钢、高强度钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、电热合金等,可生产400多个钢种。
 
      我国电渣重熔起于1958年,差不多与美欧同时起步,发展至今,目前处于世界领先水平。另外由于投资额不大(在五千万以下),我国上电渣炉的小炼钢厂非常多。

 
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