国内外电渣重熔技术的发展与展望

自1940年美国霍普金斯获得电渣重熔专利以来,经过60多年的研究和发展,目前电渣重熔技术已进入成熟阶段,全世界电渣钢的年生产能力约200万t.中国电渣冶金起步于1958年.至今,全国所有特钢厂都建立了电渣重熔车间,共拥有工业电渣炉250多座,年生产能力40万t以上;产品包括优质合金钢与超级合金等400多个钢种.     

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。     

电渣重熔的冶金质量

从电渣过程的脱硫、脱磷，脱除有害气体，以及非金元素夹杂物的去除和重熔过程中合金元素的变化趋势等角度探讨了提高电渣锭质量的各因素。     

真空电渣重熔炉发展前景的探讨

真空电渣重熔炉是在真空电弧重熔炉和气体保护电渣炉的基础上发展起来的一种冶炼高性能合金的特殊真空重熔冶金装备。真空电渣重熔炉冶炼的钢种和合金有优质合金钢,高温合金,精密合金,耐蚀合金,铝、钛、银等合金。介绍了真空电渣重熔炉的工作原理,冶金特点,比较了真空电弧重熔、普通电渣重熔和真空电渣重熔的钢材的冶炼成本、冶金质量和性能,并讨论了真空电渣重熔炉的应用前景。     

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。     

21世纪电渣冶金的展望

用于制备超纯优质金属材料的精细冶金不断地发展，近期电渣冶金的进展令人瞩目。高压电渣重熔（PESR）；真空电渣重熔（VarESR)使重熔金属质量达到高纯水平。电渣热封顶（ESHT）生产巨型钢锭具有技术与经济上的潜在优势。文中还评价了快速电渣重熔（ESRR）和电渣复合（ESCladding)等新技术。     

GH33合金电渣重熔渣系的研究

采用CaF_2—Al_2O_3—TiO_2—Mgo四元渣系冶炼GH33电渣锭,解决了该合金长期以来存在的大晶粒、腐蚀带、中温低塑性和持久性能偏低间题,并从机理上进行了论述,进一步说明了该渣系的可行性。     

电渣重熔高温合金渣系对冶金质量的影响

 电渣重熔渣系的组成直接关系到高温合金的冶炼质量和表面质量。分析了高温合金电渣重熔渣系选择的基本要求和组成特点,确定了高温合金电渣重熔常用渣系的基本类型。通过研究高温合金电渣重熔渣系对冶金质量的影响可知：高碱度渣系具有较好的脱硫效果;为了降低渣料中的不稳定氧化物,应在使用前对萤石进行提纯;可以采用改变渣系组元和加入铝粉的方法,从而减少铝、钛等易氧化元素的烧损;选择低熔点渣系,可有效减少和避免含钛高温合金在电渣重熔过程中易出现的锭身表面渣沟、腰带缺陷、锭身分流眼等表面缺陷。提出的高钛低铝型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：CaF2 65%～70%、[Al2O3]12%～15%、[CaO]12%～15%、[MgO]3%～8%、[TiO2]2%～5%。高铝低钛型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：[CaF2]60%～65%、[A12O3]15%～20%、[CaO]15%～20%、[MgO]0～5%、[TiO2]0%～2%。     

电渣重熔渣系选择的工艺探索

通过大量的工艺实践探索，掌握了电渣重熔渣系系对脱硫、脱磷和合金元素烧损和生产效率的关系，提出了根据不同钢种选择渣系的方法。     

创新的电渣重熔工艺

电渣重熔（ESR）是一种经广泛证实了的超洁净特殊钢及合金的生产工艺。新近的改进将导致在钢铁工业中的新的应用。新的电渣快速重熔工艺ESRR使小钢坯能在较高的熔化速率下重熔。一种新型的导电结晶器甚至能为非常大的钢锭提供单独的温度及熔化速率的控制。没有自耗电极的ESR工艺开辟了全新的可能性，如电渣连铸。     

21世纪电渣冶金的新进展

电渣技术经过46年的发展，已形成“电渣冶金”新学科，包括电渣重熔(ESR)、电渣熔铸(ESC)、电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接和电渣复合等。目前世界电渣钢年生产能力120万t，用于生产低合金高强度钢、轴承钢、工模具钢、不锈耐热钢和高温合金。最大电渣锭重200t，正在设计建造360t电渣重熔炉。高压电渣重熔(PESR)和真空电渣重熔(VacESR)使重熔金属质量达到高纯水平。电渣热封顶生产的大型电渣锭成本是普通电渣锭生产成本的1／4，具有技术和经济上的潜在优势。述评了优质大型电渣锭制备，真空电渣重熔、高压电渣重熔，快速电渣重熔技术的进展和电渣重熔炉型的发展趋势。     

电渣冶金的回顾与展望

制备超纯优质金属材料的精细冶金不断地向前发展,近期电渣冶金的进展令人瞩目。高压电渣重熔（ＰＥＳＲ） ,真空电渣重熔（ＶａｒＥＳＲ） 使重熔金属质量达到高纯水平。电渣热封顶（ＥＳＨＴ） 生产巨型钢锭具有技术与经济上的潜在优势     

17-7PH沉淀硬化不锈钢电渣重熔过程洁净度的变化

采用35 t电弧炉-AOD脱碳-LF精炼-模铸工艺制备了17-7PH沉淀硬化不锈钢自耗电极,并通过气体保护电渣炉重熔得到了2 t重的电渣锭。利用ASPEX扫描电镜分析了电渣重熔前后17-7PH钢中夹杂物数量、尺寸、成分的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的形貌及组成。研究结果发现,电渣重熔后,O含量由6.6×10^-6降至5.7×10^-6,N含量由200×10^-6降至180×10^-6。重熔前后夹杂物的类型没有变化,重熔后总的夹杂物数量大幅减少,特别是大颗粒夹杂物的数量明显减少、尺寸减小。电渣锭中总的夹杂物以AlN夹杂物为主,其尺寸较大、数量最多。为了提高17-7PH钢电渣锭的洁净度,应尽可能减少自耗电极中的N含量,以减少电渣重熔过程AlN夹杂物的生成量。     

核反应堆堆芯用HEA304电渣锭的试制

HEA304为低碳奥氏体不锈钢,具有优良的高温性能、抗腐蚀性及抗辐射性,主要用于核反应堆堆芯材料,该钢种电渣重熔后易出现碳、氮、晶粒度超标,经过对电渣重熔渣系及电渣工艺的摸索试验,确定电渣重熔渣系及工艺要点,并经锻造、热处理工艺处理,可以生产出优质的核材用HEA304锻件,满足标准要求。     

HR-2钢电渣工艺及夹杂物去除研讨

HR-2钢对夹杂物要求很严，采用一般电渣重熔工艺难以使夹杂物级别符合技术条件要求。本文对采用不同渣系电渣重熔工艺进行了研究和讨论，认为控制电渣重熔过程的熔化速度和选择对夹杂物吸附强的渣系有利于去除钢中夹杂物。     

电渣重熔炉电极熔化速度对重熔过程的影响

建立了重熔钢锭的数学模型,确定了材料的物理边界条件,采用有限差分法对电渣重熔钢锭凝固过程的非稳态模型进行了求解,研究了电极熔化速度与准稳态熔池深度的关系.     

电渣重熔板锭过程中温度场的动态模拟

根据钢的电渣重熔过程的特点,建立了板锭电渣重熔的非稳态模型,以模拟在不同重熔速度下板锭重熔过程的温度场和分析影响金属熔池深度的因素。模拟结果表明:横截面尺寸400 mm ×2000 mm,20 t板锭重熔过程中,当重熔速度3～5 mm/min时,重熔速度越大,熔池深度越深;当重熔锭的高度达到铸锭厚度的2倍左右时,系统处于准稳定状态,熔池深度不再变化。     

特种冶金新技术

论述了特种冶金技术，包括真空感应脱气浇铸，冷坩埚感应悬浮熔炼等真空冶金，真空电渣重熔，电渣快速重熔，电渣复合技术等电渣冶金和等离子冶金技术的新进展，并评述了其发展方向。     

电渣重熔过程中渣成分变化及钢中氧含量预测

利用XRF和XRD技术分析了电渣重熔过程中不同时间所取渣样的化学成分和物相结构。XRF分析得到电渣重熔过程中渣中Al2O3、CaF2、CaO、SiO2、FeO等成分含量随熔炼时间的动态变化。XRD分析表明:凝固的渣中存在11CaO·7Al2O3·CaF2、12CaO·7Al2O3、CaSiO3等高熔点物质,导致炉渣性质发生变化。根据熔渣化学成分,参考CaF2-CaO-Al2O3渣系的等电导率图和等黏度图,得到了电渣的比电阻和黏度随冶炼时间的变化情况。采用炉渣结构共存理论建立了温度为1 923和1 973K时与渣中Al2O3平衡的钢液中[Al]-[O]平衡关系图。计算结果显示,针对实验研究的钢种,当钢中酸溶铝含量w[Al]s在0.000 1%~1%范围内时,钢液中溶解氧含量随着w[Al]s的增加先减小后增大,当钢中w[Al]s达到0.25%时,钢液中w[O]最小。在实验条件下,因渣成分变化导致的钢中w[O]的波动范围是0.25×10-6~0.48×10-6。