电渣重熔炉设备
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。
抽锭式电渣重熔炉工艺技术及装备
供 电系统 由高 压开 关 柜 、 压器 、 网 由铜 排 、 变 短 Biblioteka １ 基 本 工 艺 流 程
电渣 炉生产 线工 艺流程 如 图 １ 所示 。
铜 管和 电缆 组成 。 电源形式 为单 相交 流 。 ２ ２ 自耗 电极重 熔 系统 ．
２ ２ １ 电极 升 降 系统 ． ．
ｌ垄 ｌ 箜
氩气保护
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采 用两 个独立 可旋 转立 柱 、 升降支 臂 ， 支臂升 降
为滚珠 丝杠 传动 。单熔 炼 工位 ， 交换 电极方 式重 熔 。
２ ２ ２ 电极 位 置 调 整 装 置 ． ．
设计 了两套 电极 进 给 系统 （ ｉ 横 臂 ） 每 个 横 Ｎ个 ，
臂 具有 两套 独立 升降 功能 ： 快速 升降 功能 、 慢速 升降 功 能 。横臂 升 降驱动 系统 由滚珠 丝杠 、 电磁 离合 器 、 蜗 轮减 速机 、 快速 交流 电机 ， 速伺服 调速 电机 等组 慢
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电极消耗结束
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入库
３ ２ ２ 电极 质 量 要 求 ． ．
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抽锭 系统 由２个立 柱和１套驱 动 系统 构成 ， 驱动 系 统 由滚珠 丝 杠 、 离合 器 、 针摆 减 速机 、 流 电机 和 直
交 流 电机组 成 。抽锭 速 度范 围 为 ： 速 ２ ６ 慢 ～ ０ｍｍ／ ｍｉ、 ｎ 快速 ６ ０ｍｍ／ ｎ ０ ｍｉ。抽锭 平 台的载重 量为 ３ 。 ０ｔ
３ ２ １ 自耗 电板 来 源 ． ．
采用 钢水 液面 检测装 置 ， 设计 精度 为 ±５ｍｍ
450吨电渣重熔炉研制项目介绍(机械工业2011)
450吨电渣重熔炉研制项目介绍上海重型机器厂有限公司2011年9月450吨电渣重熔炉研制项目介绍一、立项背景：本项目属重大装备领域，涉及电渣重熔冶金工艺与设备等学科。
当今世界大型铸锻件，尤其是300吨级的锻件制造资源紧缺，例如百万千瓦级超超临界机组低压转子和核电机组的大锻件需要重达500吨～600吨的钢锭，这些大钢锭目前均采用“电弧炉＋钢包精炼炉（真空）＋真空浇铸”的工艺路线制造，不仅要具备硬件基础，更关键的是在软件技术方面的突破。
目前世界上掌握“电弧炉＋钢包精炼炉（真空）＋真空浇铸”生产大吨位钢锭（500吨～600吨）（以下简称为"双真空钢锭"）制造技术的制造商为数不多。
近年来，国内几大重机厂通过热加工的技术改造，虽然具备了生产500吨～600吨双真空钢锭的硬件条件，但在制造技术储备方面还刚涉及，技术力量的薄弱和经验的缺乏，要在短时期内攻克500吨～600吨双真空钢锭还存在相当的难度。
由于外方对转让大型铸锻件制造技术的制约，以及国内制造技术尚待攻克，所以如百万千瓦级核电机组、超超临界机组的汽轮机低压转子等大型锻件基本依靠进口，还供不应求，大型铸锻件制造技术已经成为我国发展重大装备工业的瓶颈之一。
上重在电渣重熔技术方面一直走在世界前列，拥有当时世界上最大的自主设计制造的200t电渣炉和生产200t级电渣重熔钢锭的成熟经验、工艺技术以及精干的工艺技术人员和操作工人队伍。
二、总体思路：发挥我国大型电渣重熔方面的生产技术优势，以及电渣重熔上马快、投资小、产品内部质量优异的特点，建设450t电渣重熔炉，走电渣重熔生产300t级大型锻件所需大钢锭的技术路线。
开拓多渠道实现300t级大型锻件所需大钢锭的制造能力的道路，以尽快提升我国大型锻件制造水平，缓解大锻件的需求。
三、主要技术内容及创新点：450吨电渣重熔炉的成功研制属另辟捷径。
它生产的450吨重的电渣重熔钢锭，可以等效于600吨双真空钢锭用来锻造当前世界上最大的锻件。
120t级大型电渣重熔炉设备优化设计
120t级大型电渣重熔炉设备优化设计
刘喜海;贾维国;贾明兴;王长周;唐作滨;赵林
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2011(032)001
【摘要】东北大学大型电渣炉研发中心(东大兴科冶金技术有限公司)采用创新理念设计研发了120 t级大型电渣炉重熔设备.该设备采用了3台单相变压器,3机架、3立柱+横臂旋转双极串联模式.结晶器采取两节分体式组合叠加构成.机械运行系统
全部采用液压传动.在控制系统总体采用PLC网络化控制,对熔速、称重、电流电压、自动交换电极等采取智能化控制.在热试与生产中,设备达到设计要求,获得了良好的冶金效果.
【总页数】3页(P52-54)
【作者】刘喜海;贾维国;贾明兴;王长周;唐作滨;赵林
【作者单位】东北大学,沈阳,110004;东北大学,沈阳,110004;东北大学,沈
阳,110004;东北大学,沈阳,110004;中国第一重型机械集团公司,齐齐哈尔,161042;
中国第一重型机械集团公司,齐齐哈尔,161042
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一重“百万千瓦级核电设备大型铸锻件关键制造技术研究”课题通过国家科技部验收 [J],
2.大型电渣重熔设备给料系统优化与控制 [J], 王长周;姚顺宇;曹钧凯;宋锦春
3.财政部科技部关于印发《中央级新购大型科研仪器设备查重评议管理办法》的
通知 [J],
4.二重装备成功冶炼百吨级Cr12电渣锭 [J],
5.一重120t电渣重熔炉正式投入生产 [J],
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40T电渣重熔炉安装工艺
40T电渣重熔炉安装工艺【摘要】本文主要介绍了舞钢公司40吨位电渣炉安装的基本情况，并且对整个安装过程做了详细阐述。
同时针对安装中的技术难点进行了分析，并针对难点问题提出一些具体的解决措施。
【关键词】电渣炉；滚珠丝杠；升降驱动；动梁前言随着电渣冶金的发展及金属材料要求的不断提高，钢锭大型化已成为电渣冶金发展的必然趋势。
大型电渣炉设备的研发也将会推动我国国防、能源、航空航天等事业的发展。
舞钢电渣炉就是在国际电渣炉生产厂家对我国大型电渣设备进口进行限制的背景下，由我国自主设计研发的最大的双极串联板坯电渣炉。
该电渣炉主要生产特种用钢大型扁锭。
最大锭重40T，断面尺寸为950mm×2000mm，其中断面为世界第一位。
（1）电渣炉主要工艺性能及设备组成部分电渣炉主要用于生产锅炉汽包钢板、船舶板、大镜面模具用钢等特殊钢种的大型扁锭。
其自耗电极采用铸造方式制造，高压供电为35KV。
扁锭性能参数（2）电渣炉设备的主要组成部分立柱横臂结晶器升降驱动支撑梁及称重梁Y对中电极与X对中上梁主臂框架组电机升降驱动装置台车与结晶器液压站高低压供变电1 施工方法根据土建基础布置图以及设备图纸和电渣炉的技术文件，并且结合现场的实际情况，我们决定采用先组装部件在分布安装的方法进行安装。
1.1 立柱的安装与调整立柱在设备安装过程中极为重要，它既是直接的承重机构也是整体设备的载体。
它的安装质量是否达到要求直接关系到上部设备的安装以及设备的生产运行。
由于电渣炉设备安装精度较高，相对对土建地脚螺栓定位控制尺寸必须满足设备的要求范围，电渣炉设备都是在四个立柱承担，结晶器的上下运行也是在立柱之间，所以土建基础施工时一定要把四个立柱基础螺栓中心线、对角线误差控制在±1.5mm以内。
1.1.1 确定基础达到交工要求之后将立柱吊装到位，然后用钢线把四个立柱的中心线，将其中一个立柱按照垂直度<0.3mm/1000mm进行调整。
几种熔炼炉对比
1. 镍基合金熔炼工艺国内外镍基高温合金、镍基耐蚀合金、精密合金的熔炼设备主要有真空感应炉、真空自耗炉、电渣炉、电子束炉和等离子电弧炉等。
1）真空感应炉（VIM）真空感应熔炼是一种成熟的真空熔炼方法，是镍基高温合金、耐蚀合金等的重要生产工艺，特别是对于含有铝、钛等活泼元素较多的合金，必须采用真空感应熔炼。
VIM可提供对化学成分最大程度的控制，防止了溶液与大气中氢、氧、氮的接触。
真空下反应的进行和完成比在大气下要快。
除了使溶液均匀外，感应搅拌能持续将反应物带到熔体和真空界面，从而使精炼反应顺利进行。
气体夹杂和痕量元素的蒸发能改善大多数高温合金的力学性能。
VIM缺点在于大多数最终产品都必须进行重熔，主要是为了减少偏析和控制凝固组织以及耐火材料的侵蚀，采用CaO耐火材料坩埚、电磁搅拌、陶瓷过滤等技术均可以有效提高合金的纯净度。
新建3座12 tVIM，熔炼周期14 h/炉，平均每炉产量12 t，年产能18000 t，可满足规划生产真空感应炉锭17685.8 t/a的要求。
2）电渣重熔炉（ESR）电渣冶金是目前生产高品质材料的重要方法，具有纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀的优点，广泛应用于航天航空、军工、能源、船舶、电子、石化、重型机械和交通等国民经济的重要领域。
电渣重熔的目的是通过将化学精炼和控制凝固结合起来生产高质量铸锭。
电渣重熔过程中，金属材料能够被熔渣有效地精炼，合金中的非金属夹杂物、气体和硫含量显著减少，合金的纯净度提高，因而合金的力学性能得到改善。
电渣熔炼过程中，始终有液态渣的保护，使金属不与空气接触，合金元素烧损低，成分容易控制；避免了熔炼过程中耐火材料的污染；铸锭组织致密，缩孔较小，没有疏松及皮下气泡等缺陷，提高了材料的塑性；设备简单，易于操作。
然而ESR也存在许多不足之处，如熔炼和凝固速率偏低、熔渣吸收气体、活泼元素不易控制以及电极重熔过程经受高温氧化等。
简述电渣重熔的基本原理
简述电渣重熔的基本原理电渣重熔（Electric Arc Furnace, EAF）是一种利用电弧加热金属材料进行冶炼和熔化的冶金设备。
它主要用于炼钢、炼铁和回收废钢。
电渣重熔的基本原理是利用电弧高温加热金属材料，通过熔化和冶炼的过程得到所需的金属产品。
电渣重熔设备由炉体、电极系统、电弧延伸设备和渣口等主要部件组成。
在电渣重熔过程中，首先将被冶炼的金属材料装入炉体中，并注入包含硅、锰、铝等合金元素的冶炼剂。
然后将电极引入炉体，并与电源连接以形成电弧。
电力经电极入炉，经金属材料和冶炼剂导电，产生高温的电弧。
这个过程产生的电弧温度可以高达3000-6000，非常适合金属材料的熔化和冶炼。
电弧在金属材料中产生的热量加热金属材料，使其逐渐熔化。
与此同时，冶炼剂中的合金元素也被溶解并与金属材料混合。
通过搅拌装置和氩气吹扫，可以促进合金元素均匀分布和冶炼剂的氧化还原反应，以提高炉内温度和冶炼效果。
在电渣炉内部，金属和渣液被分离开来。
金属被收集并用于后续的制品生产。
而冶炼剂、非金属杂质和氧化物等形成的渣液则从渣口排出。
电渣重熔具有以下优点：1. 灵活性高：电渣炉可以适应不同种类的金属材料，包括低碳钢、合金钢、不锈钢等。
并且可以很容易地改变生产批量。
2. 节能环保：电力源不仅高效而且环保，可以大大减少废气和废水的排放。
同时由于占用面积相对较小，可降低土地和能源消耗。
3. 废钢回收：电渣重熔是废钢回收的关键技术。
通过电弧高温加热，废钢可以被迅速熔化并用于再生钢的生产。
这有助于减少对原始铁矿石的需求，降低能源消耗和环境污染。
4. 冶炼效果好：电渣重熔可以通过控制电弧温度、时间和熔炼剂的加入来控制冶炼过程，从而得到较高品质的金属产品。
并且电弧的强烈搅拌作用可以使金属熔体更加均匀，去除气体和非金属杂质。
然而，电渣重熔也存在一些局限性：1. 能耗较高：由于电渣重熔需要大量的电力供应，因此消耗的能源相对较高。
这也制约了电渣重熔的发展。
各种熔炼炉分类及用途
各种熔炼炉分类及用途一、高频感应电炉高频感应电炉是一种常见的熔炼炉，主要用于金属的熔炼、加热和热处理。
它通过高频电磁感应原理将电能转化为热能，快速加热金属材料。
高频感应电炉具有加热速度快、效率高、温度控制精准等优点，广泛应用于钢铁、有色金属、电子材料等行业。
二、电阻炉电阻炉是一种利用电阻加热原理进行熔炼的设备。
它通常由电阻丝、电源和控制系统组成。
电阻炉适用于各种金属的熔炼和铸造，如铜、铝、锌等。
与其他熔炼炉相比，电阻炉具有加热速度快、温度控制精准、能耗低等优点。
三、电弧炉电弧炉是一种利用电弧加热原理进行熔炼的设备。
它通过电弧放电产生高温，使金属材料迅速熔化。
电弧炉适用于各种金属的熔炼和炼钢，如铁、钢、不锈钢等。
电弧炉具有加热速度快、温度控制精准、能耗低等优点。
四、电感耦合等离子体炉电感耦合等离子体炉是一种利用等离子体加热原理进行熔炼的设备。
它通过高频电流激发金属材料形成等离子体，将电能转化为热能。
电感耦合等离子体炉适用于高温合金、稀土金属等的熔炼和精炼。
它具有温度控制精准、能耗低、熔炼效果好等优点。
五、氧化铝电解炉氧化铝电解炉是一种用于生产氧化铝的特殊熔炼炉。
它通过电解氧化铝熔体，将氧化铝还原为金属铝。
氧化铝电解炉通常由炉体、电解槽、电源等部分组成。
氧化铝电解炉广泛应用于铝的生产领域，具有生产效率高、能耗低、产品质量稳定等优点。
六、真空熔炼炉真空熔炼炉是一种在真空环境下进行熔炼的设备。
它通过将金属材料放入真空炉中，加热至高温使其熔化。
真空熔炼炉适用于高温合金、粉末冶金等领域。
真空熔炼炉具有温度控制精准、杂质少、熔炼效果好等优点。
七、电渣重熔炉电渣重熔炉是一种用于重熔金属材料的设备。
它通过电磁感应作用，将金属材料熔化并与电渣分离。
电渣重熔炉广泛应用于废旧金属的回收和再利用。
它具有能耗低、热效率高、熔炼质量好等优点。
八、激光熔炼炉激光熔炼炉是一种利用激光束进行熔炼的设备。
它通过激光束对金属材料进行高能量密度的瞬时加热，使其迅速熔化。
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电渣重熔及重熔设备
A电渣重熔的概念：
把国家批准允许生产的平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼的钢铸造或锻压成为电极坯，再把电极坯通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺称为电渣重容，英文简称ESR。
电渣重熔是在20世纪40年代由美国霍普金斯先生没提出这种精炼方法，后在60年代中期有前苏联和美国广泛应用于航空、航天、电子、原子能等工业的发展，此前在一些高端领域的用钢都是有平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼的钢直接加工而成，后在中间加入这一环节使其电渣重熔后再加工成的终端产品有了一个质的飞跃。
现在已广泛应用于一些模具钢.优质合金钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金以及铝、铜、钛、银等有色金属的合金钢。
B电渣重熔的生产原理；
在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣，自耗电极一端插入熔渣内。
自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器形成回路。
在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，受水冷作用,迅速凝固形成钢锭。
在电极端头液滴形成阶段,以及液滴穿过渣池滴落阶段,钢-渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。
钢中有害元素（硫、铅、锑、铋、锡）通过钢-渣反应和高温气化比较有效地去除。
液态金属在渣池覆盖下，基本上避免了再氧化。
因为
是在铜制水冷结晶器内熔化、精炼、凝固的，这就杜绝了耐火材料对钢的污染。
钢锭凝固前，在它的上端有金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。
上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导,有利于钢锭自下而上的定向结晶。
由于以上原因,电渣重熔生产的钢锭的质量和性能得到改进，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长。
C电渣重熔设备特点
随着对电渣重熔设备的研究，从最初的单项电渣发展到现在的三项电渣，双极串联电渣和同轴导电电渣等结构形式的电渣炉，通过对设备结构形式及断网合理布置使电渣重熔设备成为一种节能.环保型设备，该设备投资少.生产费用低，是在高端钢铁领域不可或缺的一种设备。
D电渣重熔过程对环境的影响
电渣重熔不同于平炉.转炉.电弧感应炉的原始冶炼，它是加工平.转.电弧感应炉冶炼出来的净钢，在重熔过程中不会产生大量粉尘，在普通炉型的重熔过程中会释放出70--110/m3的烟尘，针对这种炉型专门设计制作了符合国家行业标准JB/T8532---2008的脉冲喷吹袋布除尘器，现已广泛应用于电渣重熔设备，经过环保部门检测验收，烟尘排放量低于35mg/m3大大低于国家工业污染排放标准GB9078--1996中一类区域的排放标准恩，符合环保标准。
综上所述可知；
电渣重熔设备在冶金行业中属于一种深加工型设备。
具有提纯.改变原成材钢的结晶组织，大幅度提高产品质量的一种非增加产能型设备，也是国家冶金部门大力推广的，在特殊钢领域一种不可替代的设备，。