无氟渣电渣重熔及铸锭的凝固组织

采用不含氟组元的无氟渣;CaO 50％,Al_2O_350％及CaO48％,Al_2O_348％,MgO 4％的渣系进行电渣重熔,由于渣比电阻高,可以提高电效率,降低电耗,消除氟的污染。通过对铸锭组织结构的检测,证明无氟渣电渣重熔铸锭的二次枝晶间距与AHΦ—6渣相比略有减小。所以,无氟渣电渣重熔铸锭偏析程度小,组织致密、均匀。     

我国电渣冶金技术

一、渣系研制和推广渣系在电渣重熔生产中的重要性是众所周知的,近年来各特钢厂及钢铁研究总院,北京钢铁学院等单位都十分重视开展这项工作,成果显著,改变了我围电渣领域中一直单一地沿用高氟渣系(以苏联的 AHφ—6     

渣系及充填比对电渣重熔电耗的影响

在工业电渣炉上进行了提高充填比、配合高电阻渣的试验。结果及分析表明:在一定范围内提高充填比并运用低氟或无氟渣,可以显著降低电耗,明显提高熔化速率。对一吨电渣锭充填比由0.24提高到0.605并换高氟渣(70％CaF_2 Al_2O_3)为低氟渣(15％CaF_2—CaO—Al_2O_3—MgO),比电耗平均可以降低839度/吨,达到936度/吨。由于大充填比的电极端头变平,金属液滴细化,结晶条件良好,因此电渣钢的冶金质量仍然优异。     

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     

降低电渣重熔GCr15钢的氧含量

在420mm／250mm方形结晶器的工业炉上重熔1．2t锭,比较了含高氟的二元渣系、低氟和中氟的五元渣系、重熔气氛（Ar气保护）、自耗电极表面质量、渣中aFeO值和自耗电极含氧量对重熔钢氧含量的影响。结果表明,自耗电极氧含量为5．87×10-6和10×10-6．在氮气气氛、低氟五元渣系下重熔,电渣过程是一个增氧过程,重馆过程中降低渣中aFeO值,可使GCr15钢的氧含量降至15×10-6左右。     

CaF_2-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2五元电渣渣系粘度的研究

本文从结晶器与铸锭作相对移动的电渣重熔过程对渣系的要求出发,设计了CaF_2-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2五元渣系并进行了粘度的测定,分析了CaF_2基渣不同组元对渣粘度的影响以及低氟渣在这种电渣过程中应用的可能性,归纳出在粘度方面合适的渣成分范围是: CaF_2 40～54 ％,CaO 17～31％,Al_2O_3 10～20 ％,SiO_2 6～14 ％,MgO 5～10 ％。     

电渣重熔过程中熔渣成分变化的研究

在电渣重熔过程中,熔渣的成分经常会随时间推移发生变化,熔渣成分的变化会影响电渣重熔锭元素分布的均匀性,甚至影响电渣重熔工艺的顺行.本文从含氟渣系的挥发和渣壳形成两个方面出发,论述影响电渣重熔过程中熔渣成分变化的因素以及熔渣成分变化对电渣重熔锭中Al、Ti元素烧损的影响.结果表明:CaO会降低熔渣的失重率,SiO_2和Al_2O_3会提高熔渣的失重率;渣壳的非平衡凝固引起的组分偏析,会使高熔点相Ca_4Al_6F_2O_(12)(3CaO·3Al_2O_3·CaF_2)和Ca_(12)Al_(14)F_2O_(32)(11CaO·7Al_2O_3·CaF_2)析出,致使熔渣的成分发生变化.此外,在电渣重熔Inconel 718高温合金过程中,通过理论计算,得出渣系中加入6%～10%的TiO_2能够抑制熔渣成分变化,并降低合金中Al和Ti的烧损.     

典型炼钢含氟渣系挥发行为分析

以电渣重熔用含氟渣、连铸含氟保护渣,以及传统CaF_2-CaO精炼渣作为典型炼钢渣系,通过热重(TG)和质谱(MS)检测对各渣系挥发行为做出分析。结果表明:电渣重熔用含氟渣在1 300℃以上剧烈挥发,挥发分主要为CaF_2、MgF_2以及少量SiF_4、AlF_3。连铸含氟保护渣挥发过程分为两个阶段,第一阶段(750～1 200℃)主要为CaF_2与Na_2O、SiO_2反应生成NaF和SiF_4气体,同时伴随少量Na_2O的蒸发;第二阶段(大于1 300℃)挥发过程为CaF_2的蒸发。对于CaF_2-CaO基精炼渣,在共晶点(84%CaF_2-16%CaO)处,CaF_2的蒸发现象最为剧烈。该项研究对炼钢过程炉渣成分、性能控制以及冶金环保具有指导意义。     

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%。     

低氟渣及无氟渣电渣重熔研究

传统的电渣重熔工艺存在着污染环境和比电耗过高的弊病。本工作探索到L-4和F-3(48％CaO、48％Al_2O_3、4％MgO)两种新渣系,将其在不同条件下进行了炉气中含氟量、比电耗和熔速的实测,并就采用新渣系重熔时沿锭高方向化学元素及渣成分、电渣锭高、低倍和机械性能、钢中氧和氧化物夹杂含量、氢行为、电渣锭密度和二次晶轴间距等进行了测定,证实了低、无氟渣的优越性。 文中对采用新渣系能降低比电耗和提高熔速的原因进行了讨论,并给出了实测结果;对新工艺条件下电极端头形状的形成机理给予了定性分析,还导出了相应的计算渣池电阻的数学公式:     

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。     

无氟连铸保护渣流变特性的研究

利用现场生产用原料配置保护渣基样,分别以B_2O_3、TiO_2作为CaF_2的替代物,测定了不同含量CaF_2、TiO_2、B_2O_3保护渣的黏度和转折温度,绘制了相应的lnη-1/T曲线图,并进行拟合计算得到了其黏流活化能。深入分析了保护渣中CaF_2、TiO_2、B_2O_3含量的变化趋势及对保护渣流变特性影响的内在原因,得出了适宜流变特性的无氟保护渣中合理的TiO_2、B_2O_3含量,保护渣内的TiO_2含量不超过9%,B_2O_3含量不超过7%。     

含Y_2O_3电渣重熔渣系对CLAM钢组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜等分析手段研究了不同含Y_2O_3渣系对Y-CLAM钢组织和性能的影响。结果表明:相比于70CaF_2-30Y_2O_3渣系电渣重熔后的Y1-CLAM钢,经40CaF_2-30CaO-30Y_2O_3渣系电渣重熔后的Y2-CLAM钢具有更高质量分数的Y,即适度提高渣系中CaO质量分数可提高Y-CLAM钢中Y元素收得率;在相同的热处理制度下,Y1-CLAM钢和Y2-CLAM钢均为回火马氏体组织;2炉实验钢晶粒尺寸、抗拉强度、屈服强度和伸长率相近,但Y2-CLAM钢室温冲击功明显高于Y1-CLAM钢;Y2-CLAM钢韧脆转变温度(DBTT)比Y1-CLAM钢降低了12℃。     

Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系性能的研究

对Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系的初晶温度、电导率以及物相组成进行了研究。研究结果表明:向CaO-Al_2O_3二元系中分别添加10%、15%以及20%的CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2系的渣样电导率随着CaF_2含量的增加而增大,初晶温度不断降低;随着渣系的温度升高,该渣样的电导率也不断增大,当添加20%CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2渣的初晶温度为1 468℃。A_2O_3-CaO-CaF_2渣系中主要物相组成为CaAl_2O_4、Ca_2Al_3O_6F、Ca_2AlF_7以及AlF_3。CaF_2添加量为10%时,熔渣中有大量的CaAl_2O_4物质,随着CaF_2添加量的增加,CaAl_2O_4物质越来越少,而Ca_2Al_3O_6F和Ca_2AlF_7物质越来越多。     

电渣重熔高速钢的研究

为了降低高速钢电渣重熔的电耗,通过采用两种不同电阻率的渣系进行电渣重熔W6MoSCr4V2实验,研究了渣系对W6MoSCr4V2的质量和重熔电耗的影响。结果证明：采用高电阻率的渣系,可以降低电耗、提高生产率和产品质量。     

电渣重熔高速钢的研究

为了降低高速钢电渣重熔的电耗,通过采用两种不同电阻率的渣系进行电渣重熔W6Mo5Cr4V2实验,研究了渣系对W6Mo5Cr4V2的质量和重熔电耗的影响.结果证明:采用高电阻率的渣系,可以降低电耗、提高生产率和产品质量.     

825合金抽锭式快速电渣重熔锭表面质量和Ti烧损的控制

825高温合金325 mm×280 mm电极(/%:〈0.01C,0.21Si,0.40Mn,0.020P,0.003S,22.5Cr,39.1Ni,3.0Mo,2.1Cu,1.17Ti,0.17Al)经气体保护抽锭式快速电渣重熔成160 mm×160mm 1.8t电渣锭。试验研究了CaF_2-CaO-Al_2O_3基础渣加TiO_2,TiO_2-MgO或TiO_2-SiO_2以及熔速(300~500 kg/h)对825合金重熔锭表面质量和Ti烧损的影响。结果表明,渣中含少量SiO_2的CaF_2-CaO-Al_2O_3-TiO_2-SiO_2五元渣系,重熔速率为400 kg/h时,可以明显改善825合金电渣锭的表面质量,同时可以抑制Ti的烧损。     

中碳锰铁精炼渣优化的试验研究

本文系中碳锰铗精炼渣优化的试验研究。为。降低精炼渣中MnO含量,对精炼中的渣铁平衡进行了研究。还研究了合成渣中CaO、MgO、CaF_2Al_2O_3对渣中MnO％含量的影响,并找出了主要因素。用最优试验设计对渣系进行了优化,得出了精度较高的三元二次回归方程。本研究特点是首次认识了渣中同时含MgO和CaF_2时对MnO的影响。在本试验的渣系中有两个渣系在与铁平衡时已将MnO％降到了12.5％左右。锰矿中的ηMn=84％。根据试验提出以下的最佳渣系:R=1.6,CaO/MgO=12,CaF_2=6～8％。     

无氟结晶器保护渣的发展

开发可替代污染环境，侵蚀设备的传统含氟渣的新渣系-连铸结晶器无氟保护渣是保护渣新课题，结晶器无氟保护渣加入氟的替代熔剂，其特性不同于传统含氟渣，而且由于结晶器无氟保护渣对凝固壳的吸热加大了渣圈的形成，因此无氟问题一直没有得到真正解决。本文论述含氟渣的特点及无氟保护渣的发展现状。并就无氟保护渣的研发进行了探讨。     

电渣重熔对GCr15轴承钢化学成分和夹杂物特性的影响

对采用(/%):45CaF_2,10CaO,40Al_2O_3,5MgO渣系重熔的2.3 t GCr15轴承钢电渣锭轧成的φ26 mm钢材进行了试验和分析。结果表明,电渣重熔后,电渣锭小头Al、Si烧损及增氧较大头更为严重,母材、小头、大头的Si,Ah和O含量(/%)分别为0.24,0.16,0.21;0.025,0.011,0.017和0.001 0,0.003 0,0.002 0。钢中夹杂物主要以Al_2O_3,Mg-Al-O,Ca-Al-O为主,并含有少量FiN以及以Mg-Al-O为核心,以TiN为外围的复合夹杂物;小头夹杂物总量为16.49个/mm~2,大头夹杂物总量为14.96个/mm~2,电渣锭小头以单一Al_2O_3夹杂物为主,大头以Mg-AlO,Ca-Al-O夹杂物为主,主要原因是大头Al含量较高,对渣中MgO,CaO的还原程度较高。