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。     

电渣重熔过程电源频率对电渣锭洁净度的影响

电渣重熔采用低频供电可以提高功率因数、降低电耗,并实现电力系统的三相平衡。然而,其对电渣锭冶金质量特别是洁净度的影响还缺乏足够的数据支撑。为了研究电源频率特别是低频操作对电渣重熔锭洁净度的影响,采用实验室小型低频电渣重熔炉,以304奥氏体不锈钢、GCr15轴承钢为研究对象,详细分析了不同的电源频率对电渣锭化学成分、气体含量、夹杂物分布的影响规律。研究结果发现,与工频电渣重熔相比,不论是不锈钢还是轴承钢,当采用低频电源(2、1、0.4、0.1 Hz)电渣重熔后(在其他工艺参数如渣系、渣量、电流、电压、气氛等完全相同的情况下),电渣锭中的氧质量分数(0.010%～0.013%)大幅增加,对氮含量影响很小。电渣锭中的铝含量明显增加,而其他化学成分变化很小。与此相对应,低频电渣重熔锭的夹杂物数量也明显增加,且增加的夹杂物主要以氧化铝为主,但是夹杂物主要以小于10μm的细小夹杂为主,大颗粒夹杂物略有增加,但是数量较少。氧含量增加的主要原因是低频电源的直流倾向增大,使重熔渣池中的氧化铝发生了电解(30%Al₂O₃+70%CaF₂渣系...     

低能耗无污染电渣重熔CT渣系的研究

一前言电渣重熔是生产高级优质合金钢的一种经济、简便的工艺。该工艺普遍采用以CaF_2为基的渣系重熔,含CaF_2为基的渣系重熔存在着(1)能耗高、(2)对环境污染严重、(3)高纯度CaF_2供应日趋困难等方面的问题。早在七十年代国内外不少电渣重熔工作者就致力于低能耗、无污染的新渣系试验研究,目前,新渣系研究工作正朝着“以氧化物系CaO-Al_2O_3渣系代替氟化物的CaF_2渣系”方向发展。CaO-Al_2O_3渣系重熔能减轻污染、降低重熔电耗(充填比>0.6,比电耗～1000度/T),但存在着熔点高、炼渣时不易起弧引燃、重熔中金属电极的[Si]烧损严重、渣料组成一半是价格颇为昂贵的Al_2O_3粉等工艺、质量以及费用方面的问题。自80年3月开始,我们通过多方案试验     

用于电渣重熔CT渣系—低消耗无污染

重庆特殊钢厂自1980年3月开展低消耗、无污染电渣重熔CT渣系研究以来,现已成功地生产了以ZGCr15轴承钢为代表的20个钢种263炉钢。该渣系的物化性能和电工特性均能满足电渣重熔工艺要求,重熔钢的质量和性能均符合各钢相应技术标准     

S08A自耗电极及电渣重熔工艺试制

本文论述了优化电炉配料、选用优质石灰、精选萤石、电炉出钢换渣工艺;电渣重熔采用四元渣系,选用提纯萤石,重熔过程全程氩气保护铝粒脱氧等工艺措施,生产出低碳、低硅、低氮及残余、五害元素符合要求的自耗电极及电渣锭,经轧制成材检验低倍组织及非金属夹杂物符合技术协议要求。     

H13钢电渣工艺对电耗影响的研究

通过研究电渣净化重熔工艺对电耗的影响,发现渣系成份、渣量和充填比对H13重熔锭的吨钢单位电耗都有明显的影响．     

电渣重熔的发展及其趋势

简要地回顾了电渣重熔工艺在近几十年的发展与创新。对电渣重熔技术发展过程中的一些重要工艺，如快速重熔、保护气氛下的电渣重熔等进行了简单的描述。这些技术在改善传统电渣冶金工艺局限性的同时，进一步发挥了电渣重熔的优越性，使电渣重熔显示了更宽广的应用前景。并简要地讨论了电渣重熔工艺在21世纪的发展趋势。     

双极串联电渣重熔降低电耗的途径

从理论分析的方法找出双极串联电渣重熔工艺影响电耗的因素,再探究工业实践中生产板坯电渣锭用双极串联电渣炉降低电耗的途径,包括调整熔炼熔速、渣系配比及部分工艺参数等。     

稀土渣电渣重熔高溫鉄铬鋁的冶金特性

在稀土渣电渣重熔0Cr_(25)Al_5合金取得良好效果的基础上,进行了稀土渣与五个常用的电渣炉渣系重熔高溫铁铬铝0Cr_(21)Al_6Nb的对比实验,以系统考查稀土渣的冶金特性。实验是在20公斤及10公斤电渣炉上进行。实验结果表明稀土渣的脱硫、脱氧、脱氮及抗氢能力均强于目前所用的电渣炉渣系,并再次得出合金中的铝可将渣中稀土还原0.010-0.025%,重熔后所得合金清洁度高,稀土夹杂物少且分布弥散,稀土固熔率达80%。因此合金的塑性得到显著改善,提高并稳定合金的1350℃的寿命。最后介绍了使用稀土渣重熔的特定工艺条件。     

电渣炉智能控制系统的开发与应用

递减功率熔炼控制被认为是保证电渣炉钢锭质量的有效的控制方法。根据电渣工艺优化的要求，开发了基于递减功率熔炼控制为核心的电渣炉智能控制系统。该系统具备连续有载调压和电极插入位置精确控制的功能。系统在近20台工业电渣炉上得到应用，实际运行结果表明系统可靠性高、运行稳定、人机界面好、易于操作和维修，能达到预期的各项工艺操作控制要求，特别是在保证钢锭结晶质量、降低电耗和加快生产节奏方面效果明显。     

H13热作模具钢电渣重熔渣系优化

模具钢是模具最重要的组成部分,其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起着决定性作用。因为模具钢苛刻的质量要求,对模具钢生产技术及制备过程提出了更高要求。电渣重熔(ESR,electroslag remelting)工艺冶炼出的钢锭具有高均匀度、高洁净度、低偏析度等优势,逐渐成为冶炼优质模具钢的主要技术手段。在电渣重熔生产过程中,电渣渣系起着熔化电极、钢水精炼、凝固结晶等主要作用,是熔炼稳定的基础,因此,选择合适的渣系成分及性能是电渣重熔工艺的关键。结合4Cr5MoSiV1热作模具钢特性,以某钢厂现行5种H13热作模具钢ESR渣系为研究对象,通过渣系物化性能分析和微观结构模拟研究,提出了渣系优化方向,确定了适合电渣重熔H13热作模具钢的渣系。结果表明,L4渣系的熔点、黏度、密度、光学碱度、电导率等物理化学性能较好。该熔渣铝的平均配位数最大,为2.39,且三配位和四配位的铝所占比例较高,网络结构较为复杂;复杂结构单元Q³和Q⁴含量最多,具有高聚合度的网络结构;Al—O键长较短且存在键长更短的Si—O、Si—F键,电渣重熔过程的稳定性最...     

Electroslag remelting of the metal wastes of nickel alloys

The electroslag remelting of the metal wastes of nickel alloys is studied, and the obtained results demonstrate that the chemical composition and the physicomechanical and service properties of the ingots meet the requirements of the specifications for these alloys. The electroslag remelting ingots are then used as a charge for remelting in a vacuum induction furnace according to a standard technology.     

Effect of Slag on Inclusions During Electroslag Remelting Process of Die Steel

Many factors influence the non-metallic inclusions in electroslag steel including furnace atmosphere and inclusions’ content in the consumable electrode, slag amount and its composition, power input, melting rate, filling ratio, and so on. Fluoride containing slag, which influences the non-metallic inclusions to a great extent, has been widely used for the electroslag remelting process. The current paper focuses on the effect of fluoride containing slag on the inclusions in electroslag ingots based on the interaction of the slag-metal interface and electroslag remelting process. In this work, die steel of CR-5A and several slags have been employed for investigating the effect of slag on inclusions in an electrical resistance furnace under argon atmosphere in order to eliminate the effect of ambient oxygen. Specimens were taken at different times for analyzing the content, dimensions, and type of non-metallic inclusions. Results of quantitative metallographic analysis indicate that a multi-component slag has better capacity for controlling the amount of inclusions; especially protective gas atmosphere has also been adopted. The findings of inclusions in electroslag steel by SEM–EDS analysis reveal that most non-metallic inclusions in electroslag steel are MgO-Al₂O₃ inclusions for multi-component slags, but it is Al₂O₃ inclusions when remelting using conventional 70 wt pct CaF₂-30 wt pct Al₂O₃ slag. The maximal inclusions’ size using multi-component slags is less than that using conventional binary slag. Small filling ratio as well as protective gas atmosphere is favorable for controlling the non-metallic inclusions in electroslag steel. All the results obtained will be compared to the original state inclusions in steel, which contribute to choice of slag for electroslag remelting.     

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。     

电渣重熔渣系对GCr15轴承钢洁净度的影响

针对目前在电渣重熔(ESR)GCr15轴承钢D类夹杂物超标问题,设计不同渣系,并分别借助Factsage软件和经验公式计算了渣系的熔化特性、黏度、电导率等物性参数,采用实验室渣金平衡实验及现场2.5 t电渣重熔实验分析得出：最优ESR渣系为55CaF₂-25Al₂O₃-15CaO-5MgO。使用新渣系平均全氧含量较传统渣系降低41.98%,并且能够降低电渣锭不同位置的全氧含量;对于1～5μm夹杂物个数较原始渣系下降了31.25%。通过渣系对夹杂物调控,改善了GCr15轴承钢中D类夹杂物,评级级别可达到0.5级,能够更好地“净化”电渣锭。     

电渣重熔用预熔渣的开发和应用

预熔渣是电渣重熔生产高质量和高端合金材料的必要造渣原料..实验研究了新渣料和预熔渣在湿 度90%大气下存放的增重率;新渣料中石灰含量对渣料吸潮性能的影响;新渣料和预熔渣对重熔过程钢中氢含量 的影响。应用结果表明,用电熔法制成预熔渣进行电渣重熔,吨钢电耗降低100 -200 kWh,钢锭成材率提高3%以 上,电渣锭无损探伤合格率大幅提高,显著降低钢中氢含量和改善钢锭表面质量。     

Electroslag remelting of the metal wastes of nickel alloys

The electroslag remelting (ESR) of the metal wastes of nickel alloys is studied. It is shown that the chemical composition, physicomechanical properties, and service properties of the formed castings meet the requirements of the specifications for these alloys. ESR workpieces are used as a charge for remelting in a vacuum induction furnace according to a standard technology.