电渣重熔原理
电渣重熔炉(ESR)的工作原理及特点
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
电渣重熔炉(ESR)的工作原理及特点
世界上第一台电渣重熔炉是于1930 年在美国诞生的，可是，后来世界上对电渣重熔炉进行大量研究、开发工作的当属原苏联乌克兰电焊机研究所。
1、电渣重熔炉的工作原理
电渣重熔炉是利用熔渣隔绝空气的保护方法来精炼某些钢或合金的一种
电炉设备。
电渣重熔炉的工作原理示意从发热原理来说，电渣重熔炉是一种电阻熔炼炉。
电渣重熔工艺是电极下端部浸埋在熔融的熔渣中。
交流电流通过高电阻渣池时产生大量热量，它把浸埋在熔融的熔渣中的电极端部熔化，熔化产生的金属熔滴穿过渣池滴入金属熔池，然后被水冷结晶器冷却后凝结成锭。
在此过程中，金属熔滴与高温高碱度的熔渣充分接触，产生强烈的冶金化学反应，使金属得到了精炼。
电渣重熔炉的关键技术是熔渣系统。
在电渣重熔炉中，熔渣的主要作用
有四点，即：热源作用、保护作用、成型作用和冶金化学作用。
真空技术网(chvacuum/)认为熔渣的化学成分对电渣熔炼产品的质量和技术经济指标有很大影响。
熔渣的特点是：
(1)具有较高的电阻率，在熔炼过程中能产生足够的热量，以保证金属熔化、升温和提纯。
(2)具有一定的碱度，因此其脱氧和脱硫效果好。
(3)不含有稳定的氧化物，如MnO、FeO 等。
(4)具有良好的流动性，以保证高温下的对流热交换和液态物理化学反应
充分进行。
(5)具有较低的熔点，通常比被熔金属的熔点低150-250 ℃，这使锭子成。
第二讲 电渣重熔
世界各国电渣技术研究中心
乌克兰巴顿电焊研究院 俄罗斯电热设备科学院вниэто 美国联邦矿业局Ａｌｂａｎｙ冶金研究中心 加拿大哥伦比亚大学电渣实验室 德国Ｍａｘ Ｐｌａｎｋ研究所等 东北大学钢铁冶金研究所 特殊钢研究室 钢铁研究总院冶金工艺所
三、电渣重熔工艺
1.电渣工艺制定的基本原则 2.电渣工艺参数的分类 3.钢锭结晶质量的衡量方法 4.工艺参数对目标参数的影响 5.电渣重熔参数的优化匹配 6.ESR过程工艺参数的变化及工艺控制模型
(2)基本控制参数
渣制度：
渣系、渣量GS或渣池深度Hs
电制度：
重熔电流、重熔电压
脱氧制度：
重熔过程向结晶器中加入脱氧剂种类、数量和方法
冷却水制度：
结晶器、底水箱冷却水的压力、流量、进水温度
(3) 目标参数
金属熔池形状及尺寸 极间距离Hem与电极埋入深度He 电极熔化速度Vm 渣池温度Tsl 渣皮厚度δs 电耗We 冷却水出口温度tw.o 局部冷却凝固时间LST 二次晶间距LⅡ
传统浇铸法与电渣重熔钢锭结构的比较
由于结晶器中的金属受到底部和侧面的强制水冷，冷 却速度很大，使金属的凝固只在很小的体积内进行， 使得固相和液相中的充分扩散受到抑制，减少了成分 偏析并有利于夹杂物的重新分配，图4 显示了用传统 的浇铸法和ESR方法生产H13热模具钢中铬和钼的比 较。同时，这种凝固方式可有效的控制结晶方向，可 以获得趋于轴向的结晶组织。因而可以看出重熔钢锭 具有以下的理想结构： 1一致的化学成分 2没有杂质、有害元素及非金属夹杂 3整个钢锭具有基本一致的结晶组织，消除了微观偏析 和气孔。
3）自下而上的顺序凝固条件保证了重熔金属锭 结晶组织均匀致密
图3 显示了传统的浇铸法与电渣重熔所获得的钢锭的 组织的区别，铸模里大量的钢液同时凝固导致了偏 析，偏析的程度取决于多相组织凝固的结晶行为，局 部非金属夹杂的累积及显微缝隙和缩孔是不可避免 的。 在电渣重熔过程中电极的熔化和熔融金属的结晶是同 时进行的。钢锭的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 收缩产生的缩孔，可以有效的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也易于上浮， 所以钢锭的组织致密、均匀。
电渣重熔技术
电渣重熔技术电渣重熔技术是一种常用于金属废料回收的高效方法。
它通过电弧的高温熔化废料，然后利用极性电极和磁力场的作用，将金属从废料中分离出来。
电渣重熔技术具有高效、能耗低、环保等优点，被广泛应用于金属回收行业。
电渣重熔技术的原理主要包括以下几个步骤：首先，将待处理的金属废料放置在重熔炉中，形成一个电解池。
然后，在废料表面施加电弧放电，产生高温、高能的电弧和等离子体。
电弧的高温作用下，废料被熔化成电渣。
接下来，通过重力和离心力的作用，将金属从电渣中分离出来。
重力和离心力可以通过调整重熔炉的设计和操作参数来实现。
通常情况下，废料中的重金属更容易被分离出来，而轻金属则相对较难。
因此，在实际操作中，人们会根据废料中金属的特性来调整操作参数，以达到最佳的分离效果。
在金属分离的过程中，极性电极和磁力场的作用起到了重要的辅助作用。
极性电极会在金属分离过程中产生电场，引导金属离子向特定方向运动。
磁力场则通过施加磁场，改变金属离子的轨迹，加快分离速度。
除了金属分离，电渣重熔技术还可以实现金属精炼。
通过控制操作参数和添加合适的熔剂，可以去除废料中的杂质和气体，提高金属的纯度和质量。
电渣重熔技术的应用非常广泛，特别适用于处理高温金属废料，如废钢铁、废铜、废铝等。
它被广泛应用于钢铁、有色金属、电力等行业。
随着技术的不断发展，电渣重熔技术在金属回收行业的地位越来越重要。
总的来说，电渣重熔技术是一种高效、能耗低、环保的金属回收方法。
它通过电弧的高温作用将金属熔化成电渣，然后利用重力、离心力、极性电极和磁力场的作用将金属从电渣中分离出来。
电渣重熔技术不仅可以实现金属分离，还可以实现金属的精炼，提高金属的纯度和质量。
在金属回收行业中，电渣重熔技术发挥着重要的作用，对资源的循环利用具有积极的意义。
电渣重熔冶炼技术
电渣重熔冶炼技术
1 引言
电渣重熔冶炼技术是熔化废旧金属的一种方法，能够有效地回收金属资源，减轻资源的消耗和环境污染。
本文将从技术原理、设备结构、优点和发展趋势等方面介绍该技术。
2 技术原理
电渣重熔冶炼技术是通过电极向熔体中通入一定的电流和电压，使废旧金属在高温下熔化。
同时，添加一定量的草酸盐或碳化物，将金属污染物转化为易于脱除的渣滓。
熔融时，废旧金属中的杂质被转化为渣滓，可通过重力作用自然分层，而金属熔体则通过不同的喷吐器进行分离。
3 设备结构
电渣重熔冶炼设备主要由炉爐鼓风系统、电极导电系统、草酸盐或碳化物投加系统、喷吐与收渣系统等部分组成。
其中，炉爐主要由铁墙、保温层和炉底构成，电极通常采用水冷型，以防止焦化。
而草酸盐或碳化物的加入量和时间、喷吐器的数量和位置、加热方式等参数会影响电渣重熔冶炼的效果和质量。
4 优点
电渣重熔冶炼技术的主要优点是可以高效、环保地回收废旧金属，减少对地球资源的消耗和环境的污染。
此外，该技术还可以生产高纯
度的金属材料，广泛应用于工业生产。
5 发展趋势
电渣重熔冶炼技术已经成为国际铸造行业中广泛使用的一种高效、环保的回收技术。
未来，随着金属回收利用的重要性不断提升，电渣
重熔冶炼技术将在材料回收领域中扮演更为重要的角色。
同时，技术
革新和设备升级还将进一步提高电渣重熔冶炼技术的效率和质量。
6 结论
无论是从环保角度，还是从资源利用率的角度来看，电渣重熔冶
炼技术都是一种十分重要的回收技术。
未来，我们应该进一步加强对
该技术的研究和探索，为推动环境保护和可持续发展做出贡献。
电渣重熔技术
电渣重熔技术电渣重熔技术是一种应用于冶金和材料工程领域的高效能熔炼技术。
它通过在电弧和电流的作用下，将废旧金属或合金加热熔化，并在熔池中形成一个良好环境，以去除杂质并达到纯净的金属再利用的目的。
本文将介绍电渣重熔技术的工作原理、应用领域、优点和限制。
电渣重熔技术的工作原理是利用电弧在废旧金属表面产生的高温和高能量来使金属熔化。
在电弧作用下，金属表面产生高温和高压，将废金属熔化，并形成一个被称为熔池的液态金属池。
通过调整电弧和电流的参数，可以达到所需的熔化温度和熔化速度。
在熔池中，杂质会上浮到熔池的上部，并通过电磁力和重力分离出来。
纯净的金属会沉积在熔池底部，并通过预先安装的排放设备收集。
电渣重熔技术广泛应用于冶金和材料工程领域。
它可以有效地回收和利用废旧金属和合金，包括钢铁、铜、铝、镍、锡等。
此外，它还被用于处理冶炼过程中的废渣和副产品，如钢渣、镍渣、铝渣等。
电渣重熔技术在金属回收和资源再利用方面具有重要意义，可以减少对原材料的需求，降低能源消耗和环境污染。
电渣重熔技术的优点主要包括以下几个方面。
首先，它可以有效地去除金属中的杂质，提高金属的纯度和质量。
其次，它可以将废旧金属和合金完全熔化，降低了废旧材料的体积和重量，便于运输和储存。
此外，电渣重熔技术还具有较高的自动化程度和生产效率，可以实现连续操作和大批量处理。
然而，电渣重熔技术也存在一些限制。
首先，电渣重熔设备的投资成本较高，对传统的熔炼设备有一定的替代性。
其次，电渣重熔技术对金属废料的要求较高，需要较干净、无污染的废物以保证金属质量。
此外，电渣重熔技术对电能和冷却水的需求较大，对能源的消耗和环境影响也需要考虑。
综上所述，电渣重熔技术是一种应用广泛且效果显著的熔炼技术。
它可以对金属废旧材料进行高效利用和资源再生，具有重要的经济和环境效益。
未来，随着科技的不断进步和应用的推广，电渣重熔技术有望在金属回收和资源循环利用领域发挥更大的作用。
第七章 电渣重熔用渣
钢铁冶金研究所&特殊钢冶金学术方向
电渣重熔的基本原理
由于电极熔化、金属液滴形成、滴落过程中金属熔池内 的金属和炉渣之间要发生一系列的物理化学反应，从而 可去除金属中有害杂质元素和非金属夹杂物。钢锭由上 而下逐渐凝固，金属熔池和渣池就不断向上移动，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。
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具有良好的冶金反应的热力学和动力学条件
电渣重熔过程中渣池温度通常在1750℃以上，而电极 下端至金属熔池中心区域的渣温度可达1900℃左右。 因此重熔过程中渣的过热度可达600℃左右，钢液的 过热度可达450℃左右。高温的熔池促进了一系列的 物理化学反应的进行。
1)发热体作用； 2)成型作用，即钢水在渣皮的包覆中凝固成型； 3)净化作用，即去除钢中夹杂物，脱硫和控制元素成分 等。 通常情况下，电渣重熔渣系以CaF2-Al2O3系为主，根据 需 要 适 当 添 加 CaO 、 MgO 、 TiO2 等 组 元 ， 一 般 要 求 渣 系 中 SiO2含量要低，而渣中FeO和P、S杂质也要尽可能少。
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在水冷结晶器与钢锭之间形薄而均匀的渣壳 保证了重熔钢锭的表面光洁。
在电渣重熔过程中，由于结晶器壁的强制冷却，使渣 池侧面形成凝固渣壳。在合理的电渣工艺制度下，金 属熔池具有圆柱部分。熔池在上升过程中由于金属液 体上升接触到凝固的渣皮时会使部分凝固的渣皮重新 熔化，使渣皮薄而均匀，金属在这层渣皮的包裹中凝 固，电渣锭会十分光洁。另外，渣皮的存在能减小径 向传热，有利于形成轴向结晶条件。
电渣重熔的基本原理
电渣重熔原理
2 电渣重熔原理2.1 渣池电渣重熔工艺的核心部分就是熔池。
金属从熔池上方进入渣池,然后被加热、熔化、精炼与过热,并且承受振动、搅拌与电化学作用。
因此,形成渣池并使其保持在合适的条件下,显然就是很重要的。
渣有如下几方面的作用。
(1)发热元件的作用重熔过程中热量通过焦耳效应产生,也就就是通常的电阻发热定律。
因此,应该确保渣阻与供给功率的电压、电流之间的正确平衡。
所用的大多数渣的电阻率在熔炼温度下为0、2、0、ssl-cm ,熔炼温度通常比金属熔化温度高200 -- 3001C。
显然,在该温度下,渣既要呈液态,又要稳定,所以重熔电流、电压、渣池深度与渣电阻率之间的关系很复杂。
好的电渣重熔操作必须把它们调到最佳值。
(2)熔渣对于非金属材料来说就是熔剂当金属电极进入到渣池中时,电极端部达到其熔化温度,就会形成金属熔化膜。
当熔化金属与熔渣接触时,熔化的金属在汇聚成熔滴的同时,暴露的非金属夹杂将溶解在渣里。
因此,渣的成分必须能溶解杂质而又不影响其性质,为此,在重熔时必须采取连续调整渣成分的步骤。
(3)渣就是电渣重熔工艺的精炼剂重熔过程中的化学反应主要部位就是电极端部渣／金界面,这里金属膜条件对于快速反应就是最理想的。
(4)涟起保护金属免受污染的作用渣对于反应成分来说,起着传递介质的作用。
由于金属在渣下熔化与凝固,被熔化的金属绝不会与大气接触而被直接氧化,而这种氧化在常规工艺中就是不可避免的。
另一方面,由于熔渣可以传递反应物质,如氧与水蒸气,所以使用惰性气体做保护气氛非常必要。
(5)位形成结晶器衬由于结晶器壁温度维持在渣熔点以下,那么熔渣与结晶器壁之间必定有凝固渣壳。
这层渣壳起着结晶器衬的作用,金属锭在衬里形成并凝固,至少在稳定操作条件下,渣壳起着上述作用。
在环形结晶器(短模)情况下,锭表面渣皮很少。
可能存在差异。
为了实现上述作用,渣必须具有某些相当明确的性质。
一般情况下,它的熔化温度应在被熔化金属的熔化温度以下。
第七章 电渣重熔用渣
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ESR炉渣分类2：aF/b/c/d/e
60F/10/10/10/10：60%氟化钙和10% 其余各成分 50F/20/0/30：50%氟化钙， 20%石灰，没有镁砂 和30%的氧化铝，而这完全描述了组成，没有必 要用零来代表二氧化硅含量
34F/16/0/0/8/42Ti（俄罗斯引弧渣）：含有34%的
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电渣重熔的基本原理
由于电极熔化、金属液滴形成、滴落过程中金属熔池内 的金属和炉渣之间要发生一系列的物理化学反应，从而 可去除金属中有害杂质元素和非金属夹杂物。钢锭由上 而下逐渐凝固，金属熔池和渣池就不断向上移动，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
CaF2 ， 16% CaO，8% SiO2和42%的TiO2。其它 氧化物，例如: ZrO2和TiO2所用甚少，而应放置在 SiO2之后并各加后缀Zr和 Ti
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ANF-6渣（70%CaF2+30%Al2O3 ，三七渣）
早期电渣重熔最广泛使用的渣系，它具有较好的综合工艺 性能及一定的脱硫、去除夹杂物的能力，但在使用过程中 存在一些缺点： 渣的比电阻低，熔渣发热量不足，重熔电耗高； 重熔过程中熔渣成分不稳定，影响重熔工艺稳定性； 因含有大量的CaF2，在重熔过程中产生大量有害的氟化物 气体，不仅有害操作人员健康，而且严重污染环境； 由于含有Al2O3，重熔钢中非金属夹杂物以脆性铝酸盐及刚 玉为主，影响钢的塑韧性。
粘度、表面张力和电导率。特别是当炉渣的 熔点需要降低到比使用CaF2时更低时使用氟 化镁。
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2 电渣重熔原理2．1 渣池电渣重熔工艺的核心部分是熔池。
金属从熔池上方进入渣池，然后被加热、熔化、精炼和过热，并且承受振动、搅拌和电化学作用。
因此，形成渣池并使其保持在合适的条件下，显然是很重要的。
渣有如下几方面的作用。
（1）发热元件的作用重熔过程中热量通过焦耳效应产生，也就是通常的电阻发热定律。
因此，应该确保渣阻与供给功率的电压、电流之间的正确平衡。
所用的大多数渣的电阻率在熔炼温度下为0.2.0.ssl-cm ，熔炼温度通常比金属熔化温度高200 -- 3001C。
显然，在该温度下，渣既要呈液态，又要稳定，所以重熔电流、电压、渣池深度和渣电阻率之间的关系很复杂。
好的电渣重熔操作必须把它们调到最佳值。
(2)熔渣对于非金属材料来说是熔剂当金属电极进入到渣池中时，电极端部达到其熔化温度，就会形成金属熔化膜。
当熔化金属与熔渣接触时，熔化的金属在汇聚成熔滴的同时，暴露的非金属夹杂将溶解在渣里。
因此，渣的成分必须能溶解杂质而又不影响其性质，为此，在重熔时必须采取连续调整渣成分的步骤。
(3)渣是电渣重熔工艺的精炼剂重熔过程中的化学反应主要部位是电极端部渣／金界面，这里金属膜条件对于快速反应是最理想的。
(4)涟起保护金属免受污染的作用渣对于反应成分来说，起着传递介质的作用。
由于金属在渣下熔化和凝固，被熔化的金属绝不会与大气接触而被直接氧化，而这种氧化在常规工艺中是不可避免的。
另一方面，由于熔渣可以传递反应物质，如氧和水蒸气，所以使用惰性气体做保护气氛非常必要。
(5)位形成结晶器衬由于结晶器壁温度维持在渣熔点以下，那么熔渣和结晶器壁之间必定有凝固渣壳。
这层渣壳起着结晶器衬的作用，金属锭在衬里形成并凝固，至少在稳定操作条件下，渣壳起着上述作用。
在环形结晶器（短模）情况下，锭表面渣皮很少。
可能存在差异。
为了实现上述作用，渣必须具有某些相当明确的性质。
一般情况下，它的熔化温度应在被熔化金属的熔化温度以下。
操作温度显然高于金属熔点，一般约高200 -- 300℃。
渣的电阻率是其成分的函数，只要不是明确地影响化学要求，可在一定界限内调整。
渣的成分应该既保证所希望的化学反应能快速发生，又保证反应物留在渣里；对于硫，其反应产物应能排到大气中去。
另外，渣应能抑制不希望反应的发生，因为这些反应会造成微量元素的损失，这一点也非常重要。
渣的黏度（其值一般在毫帕秒范围内）影响熔滴在渣中的停留时间、气体排出速度、渣池搅拌程度、传质动力学以及渣壳厚度等。
渣与金属的密度差也同样影响熔滴停留时间和熔滴大小。
渣与金属间的表面张力应该比较小，这样可增加传质速度且易产生小熔滴。
但这样不利于渣与金属的分离且增加夹渣危险。
表面张力也影响杂质溶解机理。
2.2 渣成分和渣组成电渣重熔渣的成分通常以氟化钙（Ca凡）、氧化钙(CaO) ,氧化镁(Mgo)、三氧化二铝(A1203)、二氧化硅（Siq）为主，其他元素可少量存在，如二氧化钛M OZ）或氟化镁(MgF2 )。
本书采用将Ca凡先列出来，在它的质量分数之后加上“F’’。
余下的组成（即氧化物）按照CaO, Mgo, A1203, Siq且碱度降低的顺序列出，并且只列出质量分数。
通用公式是 a F/b/c/d/e，即a＝w (CaF2) b＝w (CaO) c＝w (Mgo) d＝w（Al2O3） e＝w (SiO2)如60F/10/10/10/10渣含60％的CaF2，余下的每种成分均为10%。
又如 50F/20/0/30渣含 50 % CaF2, 20 % CaO, 30 % A1203,无Mgo。
当完全按照这种方法叙述成分时，如果 w(Siq)二0，就不必将之表示出来了。
表2.1就是用这种方法列出的常用渣。
[18]2.2.1 CaF2-CaO-A12仇渣系电渣重熔使用的许多渣都限定于CaF2-CaO-A1203渣系。
这个渣系组成图已被广泛研究。
图 2.1是最常用的。
它的主要特点是共晶点上A1203和CaO的比例大致相同。
从图2.1可看出，这个范围内的渣液相温度在 1350一1500`-，这适合于范围广泛的合金，包括钢和超级合金，这些钢和合金是电渣重熔工艺的主要产品。
该三元渣系的另一个特点是，在高氟化钙低氧化钙区域存在两个液相区。
虽然这个区域不能延伸到 Ca凡-A12伍二元渣系．但认为实际结果是可能的。
因为存在大量的氟化钙水解产品—氧化钙，而成为这个区域的成分。
70F/0/0/30是一种流行渣，该渣应尽可能不使用氧化钙，其目的是阻止吸氢。
但是，似乎没有因两个液相区的存在而产生任何实际间题。
为避免两个液相区存在，采用高三氧化二铝含量渣，在重熔原理上可能有可取之处。
CaO-AI2岛二元渣系中有一个适合渣和熔炼特性的有限区，使用该区域渣其成功程度不一。
在需要高脱硫情况下，已经成功地使用CaF2-CaO二元渣系。
由于这个渣系电阻率低，以致大多数情况下需加入 A12q，由于规定 A12q 中不得含有金属铝，所以加入A120：并不改变工艺的化学作用。
高氧化钙含量容易招致吸潮，即增氢的危险，因此，必须避免可能遇到的氢的问题。
2.2.2 氧化镁的作用在Ca凡-A12仇渣系中，加入 M四对渣的液相温度影响不大，在富氟化钙角，渣熔化温度在 1400一1600℃范围内（见图2.2），并且共晶点成分约等于 MgO和 A12O3 含量。
同样，在CaO- MgO-A1203渣系中，富氟化钙角有相同温度范围，三元共晶成分相当于71F/19/10，液相温度为 1343`C。
2.2.3 氧化铁的作用除非采取严格措施，否则在渣中要避免氧化铁存在是困难的。
在精炼过程中，氧化铁这种化合物起着关键作用。
氧化铁通常以"FeO”形式存在，不管它是否有严格的化学计量成分。
这种氧化铁在CaO-Ca凡渣中具有非常低的溶解度，而且有两种液体生成区（见图 2.3）。
这种氧化铁的活度系数非常高，低氧浓度可导致高氧势，但是，超过40％的A1203渣位于两个液体区域范围之外，此情况下，氧化铁的活度不再增高。
2.2.4 二氧化硅的作用最初，二氧化硅是被排除于许多重熔渣之外的，怕它破坏精炼效果，特别是脱硫，然而这种影响不像最初想像的那样严重。
可能是由于这样的事实，倘若w (Siq)<10%，在 CaO-A1203和 CaF2-CaO-A12几渣里二氧化硅的作用是非常小的。
2.3 电行为如前所述，电渣重熔过程中所需要的热是由渣池焦耳效应产生的，应避免电极与渣之间产生电弧，当电弧穿过电极与渣之间的间隙时，会导致金属的氧化，这是所不希望的。
然而可用电弧来增加熔速，但金属质量的恶化令人沮丧。
2.3.1 电流通路就渣的实际作用，可将其视为电阻元件，其横断面积介于电极和结晶器横断面积之间。
如果根据一般的定律，可以采用如下公式叙述这种情况： L ＝VA/Iρ式中，L—电阻通路长度，大约等于渣池深度或渣面与金属面之间的距离；V- 渣电压降；A—电流通路有效横断面积。
有人采用电极横断面积，有人采用结晶器横断面积，最好取两者平均值；I—电流；ρ－渣的电阻率。
而实际电路要复杂得多。
首先是渣池内电路分布是不均匀的，这是因为受渣池温度差、搅拌的影响，或渣池内金属溶滴存在的影响，使电阻率比纯渣低；在导电时，粗电极发庄集肤效应；其次是实际电流通路很少完全限制在电极一渣一熔池通路之间，结晶器也常流过一些电流。
电路可能性变化可用图2.4表示。
在渣池顶部渣面通常是上升的，除使用短结晶器操作，当抽锭或抬结晶器时，渣面才不上升。
液体渣与结晶器壁接触就可能有电流流过，至少是瞬间的。
本书认为，倘若最初电流密度130A/cm2，那么电流就可以继续流动。
这就是说，在渣池表面有一导电圆窄带。
当然结晶器流过电流必须有回路存在。
这样的通路在活模操作时是存在的，因此结晶器与底水箱有电接触。
而在短模操作时某些操作者使用粗导线连接。
如果无自然回路，电流可能在某一点返回到锭，这样锭和结晶器壁之间的绝缘就被破坏。
绝缘破坏可能由渣破损引起，也可能由轻微爆炸产生的金属细珠的存在或渣里夹有金属熔滴（尽管后一种现象很少见，但已观察到）引起。
前苏联研究者指出，如果电流流过固体渣，渣可能表现为半导体，并产生整流和电解作用，锭子的分流眼和结晶器损坏可归于这种作用。
渣池的实际电阻改变是由几种因素引起的，就像上面叙述的那样。
熔滴存在将降低电阻，可以预料熔速越快，电阻将越低（其他条件不变），因为高熔速穿过渣的金属体积将越大，这已由实验所证实。
电阻与电极浸入深度之间已被描述成如图 2.5所示的关系。
电极浸入深度浅的情况下，电阻随浸入深度迅速变化，这种情况被用做维持恒浸入深度的控制信号。
使用交流电时已经认识到集肤效应对电流分布的影响。
由于电磁作用以及电流方向的不断改变，流过大直径导体的主要电流是接近导体表面流过的。
电流渗透深度可以通过下式计算： 12()d F Dμπσ-= 式中，d －电流渗透深度；D －电极直径；μ－材料磁导率，H/m ；F －电源频率，Hz ；σ－电导率，S/m 。
用小电极，如直径小于 200mm 的钢电极，电源频率为 50Hz 时，其集肤效应可以忽略。
使用磁钢．当温度上升到居里点以上时，渗透性将急剧下降．以致电极顶部电流渗透深度比电极冷的部分高得多，电流分布类似于图2.6。
此图是通过将短粗棒连接到电极上而得到的。
在高电流情况下短棒表面能被加热到红热状态，用同样直径的奥氏体棒就不会这样，除非它们的电阻率很高。
当然，可通过使用多根小电极代替一根大电极来降低集肤效应。
低频熔炼也可以降低集肤效应，正是由于这一点，生产大锭时广泛使用低频电源。
托马斯（Thomas ）研究了电极端部效应并且得出如下结论，浸入深度较浅时，电流完全均匀分布，较深的浸入会导致电流向中央集中。
这分别与所观察到的平的和尖的电极端部与浅的和深的浸入深度一致，并且也说明了电阻一浸入深度之间的变化关系。
2.3.2 渣池中电流、功率和沮度分布(1)电流熔渣中的电流分布由于渣运动、热对流、温度差、电极冷却作用以及熔化热使之复杂化。
关于这个间题，已经通过几种方式进行了详细研究。
卡瓦卡米（Kawakami ）使用热电偶和探测器系统测出直流电渣重熔渣池中局部温度和不同点的电位，并绘制出其关系图，如图2.7所示。
米契尔和焦希（Toshi ）也得到了类似的结果。
劳逊（Rawson ）通过导电纸使用类似方式再一次测得等电位线图。
所有这些情况都是假定电流垂直流过这些导体的。
可以观察到最高热产生是直接在电极之下。
萧德哈瑞（Choudhary）和桑克利（Szekly）指出，大锭子每单位体积渣产生的热比小锭子要低。
在熔滴形成并悬挂于电极顶部，快脱离电极之前电的状态发生轻微变化，在小锭子上特别明显。
这与康普比尔（Campbell）在透明模型中所观察到的情况一样。