第一代和第二代电渣冶金技术的发展

论述了电渣冶金技术的分类,第一代和第二代电渣冶金技术的特点,电渣冶金发展历史的分期,第一代和第二代电渣冶金技术的发展,第二代电渣冶金进一步发展的方向。指出第一代电渣重熔技术是伴随电渣重熔锭大型化发展起来的,随着核电技术的迅速发展,第二代电渣重熔技术应实现大型装备优化设计、气氛可控制、重熔和凝固过程可控制,并提高计算机控制水平。     

工艺参数对电渣重熔空心钢锭凝固过程影响的数值模拟

凝固过程的控制对于保证和提高钢锭的质量十分重要,电渣重熔空心钢锭过程的凝固控制主要是对电渣重熔过程中金属熔池形状和深度进行控制,尤其以熔池深度作为凝固控制的主要参数.本文基于ANSYS和CFX软件对电渣重熔空心钢锭的凝固过程进行数值模拟研究,通过改变渣池深度、电极插入深度、电极布置方式来比较不同工艺参数对电渣重熔空心钢锭金属熔池形状的影响.模拟结果表明,在相同输入功率下,随着渣池深度的增加,金属熔池逐渐变浅;随电极插入深度的加深,金属熔池逐渐变深;十电极布置方式比八电极布置的金属熔池深,但渣/金界面的温度变化相对较小.     

电渣冶金技术的最新发展趋势

简要回顾了电渣重熔工业生产50年的发展历史,重点对近年来电渣冶金新技术进行了介绍和评价,包括快速电渣重熔,双极串联电渣连铸技术,特厚板坯电渣重熔,大型电渣重熔钢锭凝固偏析控制,可控气氛电渣炉和电渣液态浇铸技术。在新的发展阶段,电渣冶金技术向高效、节能、环保和满足更高质量方向发展。     

新一代电渣冶金技术的开发

在简要回顾了电渣冶金历史发展的基础上,重点介绍了近5年来东北大学电冶金实验室在新一代电渣冶金技术方面所取得的研究进展,主要包括电渣连铸、特厚板坯电渣重熔、大型电渣重熔钢锭凝固偏析控制、可控气氛电渣重熔技术、电渣液态浇注技术、以及低渗透性低氟高阻的预熔渣等.     

电渣重熔精炼过程数值模拟研究进展

电渣重熔技术在高品质特殊钢的生产中占据重要地位.由于电渣重熔过程的复杂性以及现场测量条件的限制,数值模拟已成为解析其过程现象和机制的必要手段.主要综述了电渣重熔过程数值模拟的研究进展,包括电磁场、流场、传热、凝固、宏观偏析、精炼反应和夹杂物去除等,还涉及到了导电结晶器、旋转电极、加压电渣重熔、电渣接续制备双合金和电渣重...     

电渣重熔精炼过程数值模拟研究进展

电渣重熔技术在高品质特殊钢的生产中占据重要地位。由于电渣重熔过程的复杂性以及现场测量条件的限制,数值模拟已成为解析其过程现象和机制的必要手段。主要综述了电渣重熔过程数值模拟的研究进展,包括电磁场、流场、传热、凝固、宏观偏析、精炼反应和夹杂物去除等,还涉及到了导电结晶器、旋转电极、加压电渣重熔、电渣接续制备双合金和电渣重熔回收不合格电解金属锰等电渣冶金新技术的数值模拟研究。利用数值模拟可以准确掌握重熔过程中多物理场的耦合作用规律,进而预测电渣锭成分分布,优化电渣锭质量,推动电渣冶金技术的发展。     

电渣重熔工艺中渣金两相的流动、传热及凝固

本文利用计算流体力学方法对电渣重熔过程中的渣相和金属相流动、传热以及相变进行了耦合数值模拟计算.通过分析结果,得到了电渣重熔过程中的温度场分布、流场分布以及其中的凝固情况.并在此基础之上,通过改变熔速来查看其对电渣重熔结果的影响,发现金属熔速增大,会使金属熔池内的温度普遍提升,金属熔池液变得更深更宽.     

现代电渣重熔先进技术特征与演进

 电渣重熔是制备高端特殊钢和合金的关键冶炼工艺,在铸锭质量和成材率方面优势明显。随着中国装备制造业的快速发展,对所用钢及合金的质量和性能要求不断提高,而传统电渣重熔技术面临电耗高、产品质量稳定性差等问题。现代电渣冶金技术的发展核心在于浅平熔池形状的稳定控制和杂质元素的高效去除,目标是更高洁净度、更高凝固质量和更高生产效率。为了让国内冶金工作者了解目前电渣重熔技术的最新发展动态,助力中国电渣冶金技术的开发和应用,综述了近年来国内外相继涌现的先进技术与理论,分析了国内外在相关技术的应用特征和演进方向。中国在电渣炉设备制造、气体保护电渣重熔技术、同轴供电技术和结晶器导电技术方面基本与国际先进水平同步,但尚未形成完善可靠的渣系配置理论、精炼过程的热力学及动力学理论,较国外仍有差距,这已成为限制电渣产品质量提升的主要因素之一。低频电源技术、真空电渣重熔技术和旋转电极电渣重熔技术具有极高的工业化应用前景,需要进一步明确其对工艺过程和产品质量的影响规律。摆动控制已成为国际先进电渣企业的主流控制技术,却是中国电渣炉设备制造的短板,借助在线检测和模拟仿真技术的恒熔池形状控制技术是中国电渣冶金控制技术的发展方向。     

电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制,介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展,提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。     

“电渣重熔专刊”征稿启事

正电渣冶金在高品质特种合金和高端装备制造用材料领域发挥着重要作用。不仅如此,电渣冶金技术还推广至资源回收领域。电渣冶金装备及工艺对产品质量有重要影响。近年来,在电渣冶金领域诞生了电渣连铸、导电结晶器、电渣液态浇注、加压/保护气氛电渣重熔等一系列新技术。同时,在电渣重熔渣系优化、电渣重熔过程合金成分控制、电渣重熔产品内部质量及表面质量控制、电渣重熔过程数值模拟等方面产生了一大批优秀成果。电渣冶金在特殊钢和合金的生产中越来越受到重视。     

浅析R-26电渣重熔中“Ti”元素的烧损控制

通过对R-26合金电渣的生产分析,总结此钢在电渣重熔时Ti元素的烧损规律,从而找出适合的电渣重熔工艺是适当补加Al粉和TiO2粉,从而达到控制Ti的平均烧损率和减小钢锭两端Ti成分偏差的目的。     

Control of Hydrogen During ESR Process

Experimental and numerical studies were carried out for the behavior of hydrogen in a three-phase electroslag furnace using double electrode series technique during electroslag remelting (ESR) process. The effect of water vapor content of furnace gas on the hydrogen content of ingots was studied through the “gas-slag-metal” osmosis experiment. Based on the experimental results, a mathematical model was set up for the behavior of hydrogen pick-up during ESR process. Then the flow of furnace gas during ESR process was studied through a commercial code FLUENT, and the relationship between the water vapor content of furnace gas and argon gas flux in practical production was derived. Finally, the desired reasonable argon gas flow for controlling the hydrogen content of ingots below 2×10^?6 in practice was obtained.     

电渣炉冶炼控制方式对比研究

介绍了电渣炉冶炼的两种控制方式,即功率控制和熔速控制。对此两种冶炼控制方式进行了对比研究。通过工艺稳定性试验,对其优缺点进行分析,并确定最优的电渣炉冶炼方式。     

EAF+LF(VD)-ESR双联法生产30CrMnSiA 电渣钢的工艺优化

大冶特钢以传统工艺EAF+LF-轧制250 mm×250 mm轧坯生产的30CrMnSiA合金钢1.2t电渣锭母 材,钢锭上部易产生裂纹。经采用优化工艺EAF+LF(VD)-④320 mm铸棒生产ESR母材,并控制母材中(%):≤ 0.003Pb、≤0.015Sn、≤0.030A8、≤0.015(Pb+Sn)及0.020～0.035T;供电与水温均用计算机控制。结果使ESR 充填比由0.40提高至0.53,电渣电耗下降200 kWh/t,母材至电渣锭的金属收得率由82.41%提高至93.75%,废品量由109.55 kg/t降低到29.42 kg/t,生产周期缩短7～10天。     

降低工模具钢电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷的工艺实践

通过控制结晶器进水温度40℃,出水68℃;计算机自动补缩模型控制;自动补缩结束时,90 s内完成自耗电极至石墨电极切换,53 V,3 000 A通电熔炼3~5 min,冉切换成自耗电极,50 V,4 000 A,通电6 min等工艺措施,使电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷深度由100 mm降低至30 mm。生产实践表明,补缩工艺操作简单易行,优化工艺生产的工具钢9Cr2Mo,Φ280 mm×1 000 mm,480 kg电渣钢锭210支;热作模具钢H13,420 mm×1 400 mm,1 500 kg电渣钢锭60支,没有再出现因钢锭顶部缺陷而造成锻造坯料报废,钢锭成材率显著提高。     

GH901合金采用电渣重熔工艺时Ti含量的控制研究

主要讨论了GH901合金采用电渣重熔工艺时，不同Ti含量的母材在电渣重熔过程中经过脱氧荆添加量的调整冶炼出合格的电渣锭，进而得出该合金采用电渣重熔工艺时根据母材Ti含量的不同，添加合理的脱氧剂量。     

8Cr13MoV钢电渣重熔过程中夹杂物行为

 研究了电渣过程在不同电流强度和冷却强度条件下,刀剪用8Cr13MoV马氏体不锈钢中夹杂物的行为和组织变化。研究表明,经过电渣重熔,8Cr13MoV钢中的主要夹杂物是以MnS、TiN、Al2O3以及以Al2O3为核心,（V,Ti）N为外围的复合夹杂物;电渣过程电流强度和冷却强度的变化对夹杂物类型没有影响;随电渣重熔电流强度增加,电渣锭中夹杂物的个数比和面积比减小,夹杂物粒径分布中较小尺寸的夹杂物数量增加;随电渣重熔冷却强度增加,夹杂物个数比基本不变,面积比减小,夹杂物粒径分布中较小尺寸的夹杂物数量增加,夹杂物得到细化。     

电渣重熔过程中氧含量的控制

电渣重熔钢锭中的氧主要来源于自耗电极中的原始氧、在电极制造和重熔时渣池上方电极表面生成的氧化铁皮、渣料带入的不稳定氧化物和电渣重熔过程中气氛中的氧,为了有效地控制电渣锭中的氧含量,必须使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧,对自耗电极表面进行处理,严格控制渣中不稳定氧化物的含量,以及降低电渣重熔过程中气氛中的氧分压.     

电渣铸铁—现状和展望

六十年代末,七十年代初,苏联冶金学者开始了电渣铸铁的研究工作。电渣重熔和电渣精炼过程的脱硫,脱磷、除夹杂、除气等作用对获得优质铁水,提高铸件质量有明显效果。特别是在直流制度下熔炼,有可能发挥电化学作用。有目的地从熔体中排除有害元素或从熔渣中获得合金化元素,因此,试图采用电渣重熔或电渣精炼进行变性处理和合金化取代添加球化剂直接得到球墨铸铁的生产技术引起人们极大的兴趣。
虽然电渣铸铁工艺和生产技术本身尚有改进的方面,而且对某些基本理论的研究仍处于探讨阶段。然而,作为一种铸铁精炼的新方法,有可能从根本上改革现行的生产工艺。
本文收集了十多年来有关电渣铸铁的文献资料,概括了国外有关电渣生铁熔炼的研究内容和成果。结合我国资源条件及工业发展特点,对开展电渣铸铁工艺和理论研究工作提出一些建议。