电渣冶金属于冶金专业

电渣冶金技术电渣冶金属于冶金专业，特种熔炼学科，重熔精炼分支，是金属及其合金的一种特殊熔炼方法。

自耗电极、渣池、金属熔池、电渣锭、底水箱、短网导线和变压器之间形成电回路。

强电流通过液态渣池区域产生电阻热将固态渣熔化成液态熔渣，自耗电极(或液态金属)通过高温熔渣逐渐熔化，熔化的金属汇集成滴，穿过高温渣层，由于钢渣界面的电毛细振荡作用，熔滴受到渣洗，使金属得到电渣的精炼。

精炼后的金属在液渣的保护下，在水冷结晶器内凝固成型并形成顺序结晶。

这项技术把冶炼、精炼过程和可控凝固结合起来，为提高金属液的净化程度，改善钢锭的凝固提供了良好的条件，能有效地解决当代冶金质量上纯度和结晶这两大关键问题，成为生产现代尖端产品所需要的高质量金属材料的先进冶金方法。

它是目前所有的冶金工艺中唯一具有集上述功能于一体的工艺和设备，其工艺和设备之简单是现代其他各种炼钢方法所不及的。

电渣冶金技术主要包括自耗电极电渣重熔和液态金属的电渣冶炼与浇注。

自耗电极电渣重熔包括:1)电渣重熔，其中又有三相电渣重熔、双极串联电渣重熔、双臂交替电渣重熔、多极(4极或6极)电渣重熔、低频电渣重熔等；2)电渣熔铸；3)电渣熔焊；4)快速电渣重熔；5)真空电渣重熔；6)氩气保护电渣重熔；7)高压电渣重熔；8)氩气保护快速电渣重熔；9)电渣连铸；10)电弧电渣重熔。

其中1）到3）是第一代电渣冶金技术，4）到10）是第二代电渣冶金技术。

液态金属的电渣冶炼与浇注包括:1)单电极炉底导电有衬电渣炉冶炼；2)单相双自耗极串联有衬电渣炉冶炼；3)三相有衬电渣炉冶炼；4)水平电渣浇注；5)电渣离心浇注；6)感应电渣冶炼；7)感应电渣离心浇铸；8)直流电弧电渣钢包炉；9)电渣补缩；10)电渣中间包加热；11)电渣分批(多炉次)浇铸大钢锭；12)电渣转注，经中注管、汤道系统，将液态金属下注至水冷结晶器凝固成锭；13)电渣浇铸双金属轧辊；14)电渣浇铸空心锭；15)电渣浇铸实心锭。

其中1）到12）是第一代电渣冶金技术，13）到15）是第二代电渣冶金技术。

第一代电渣冶金技术的优点与不足优点:(1)渣钢作用充分；(2)无耐火材料污染；(3)水冷快速凝固，均匀性和致密度高；(4)金属收得率高。

第一代电渣重熔大型锭主要技术成果有:(1)大型锭成分均匀性控制技术；(2)大功率，快熔速、高冷却和强氧化工艺；(3)w(H)≤2×10－6低氢控制技术；(4)w(Al)≤0.010%的低铝控制技术。

其中在电渣重熔技术方面，最突出的是大型锭电渣重熔技术的发展。

不足:(1)大气下熔炼；(2)效率低；(3)能耗高，需制备自耗电极也增加了能耗；(4)电渣重熔速度高和电渣浇铸时，金属熔池深，体积大，电渣过程的优越性降低。

第二代电渣冶金技术的优点:(1)与现代高炉一转炉和电弧炉流程一样，产品是钢坯，取消了开坯工艺；(2)隔绝大气；(3)计算机控制水平高；(4)电渣浇铸时，金属过热度低，铸造速度快，时间短，能耗低。

电渣重熔的优越性和不足之处多年来电渣冶金工作者做了全面、系统的研究,一致认为电渣重熔设备简单、操作方便、铸锭表面光洁、热塑性好、成材率高、具有很强的竞争力。

电渣重熔以其特殊的工艺过程和熔炼结晶方式具有其它生产工艺所不能替代的优越性, 因而得到冶金工作者的广泛重视。

它的优越性具体概括如下:（1）细化晶粒由于结晶器及水冷底板的强冷却作用, 熔炼过程中, 晶粒来不及长大, 在钢锭内部呈细小均匀分布, 起到改善钢锭内部组织的作用。

（2）减少钢中非金属杂质及夹杂在重熔过程中金属液滴是一滴一滴通过一定厚度的熔渣层, 与呈镜面的金属液相比, 金属液滴的比表面( 单位重量占表面积) 要大几百倍, 增加了钢渣界面积, 熔渣吸附金属中的非金属杂质和夹杂的能力大大增加, 同时钢中的杂质在通过渣层的过程中, 按分配定律重新分配, 使得钢液中杂质的浓度降低, 起到渣洗的作用。

（3）改善钢的热加工性能由于电渣重熔后, 钢锭晶粒变得细小均匀, 钢锭的组织变得致密, 钢锭表面光洁, 同时钢中杂质减少,在热加工过程中应力集中和裂纹源大大减少, 因此锻造过程中易产生的裂纹和开裂可以避免, 由此可以提高钢锭的加工成材率。

（4）过程可控性好对产品的化学成分、夹杂物性质及形态、结晶方向、枝晶间距、显微偏析、碳化物颗粒度等均可以不同程度予以控制, 可控制参量少, 外围检测准确, 便于实现微机闭环控制。

（5）减少组织的宏观偏析和微观偏析。

（6）可控制重熔气氛, 减少氧、氮、氢的侵入。

（7）改善工具钢和模具钢中碳化物分布。

（8）可以生产超大型钢锭。

从以上可以看出电渣重熔技术在现代工业生产中有着不可取代的重要性。

在现代工业材质生产中, 电渣重熔的优点得到了充分的发挥和利用。

但是电渣重熔的不足之处也是十分明显的。

概括如下:(1) 灵活性不足。

电渣重熔只能将成分一定的钢材重熔, 不能改变钢材的成分。

(2) 生产成本高。

电渣重熔过程中, 电耗非常大, 又由于是二次精炼, 大大增加了钢材的生产成本。

(3) 氟的污染。

电渣渣料中含较多的CaFz, 会逸出HF、S iF4、SF6 等有害气体, 危害工人健康, 造成环境污染。

(4) 批量少, 管理不便。

电渣重熔一炉一个钢锭, 批量小, 检验量大, 不便管理。

液态金属电渣浇注法是在电渣重熔基础上发展起来的一个分支。

它兼有电渣重熔、合成渣洗，液渣保护浇注和电渣加热补缩的综合优点。

这个工艺的基本原理是:将液态金属直接注入加热的精炼渣中，在进行液态金属直接精炼时，用石墨电极或水冷非自耗电极来保持渣池温度。

然后，将液态金属按一定速度注入水冷结晶器内，渣池温度及钢锭成形条件是分别进行控制的。

电渣浇注把合成渣洗、液渣保护和电渣精炼三者结合在一起，兼有三者的特点。

目前电渣浇注有以下4种基本形式:第一是使用空心石墨电极电渣浇注法，该方法是在置于水冷铜制底座上的水冷结晶器中，液态钢从浇包通过空心石墨电极浇入预先过热到1700～1850℃的渣中。

随着结晶器则充满程度升高电极，但其末端一直以固定深度插在渣中，以保持对渣池的加热。

第二种是使用自耗金属电极通过中间槽的电渣浇注方法，该方法是把钢水先浇到中间槽，自耗电极在结晶器内是以偏心的形式插入结晶器内对炉渣进行加热，钢水通过中间槽浇到盛有过热炉渣的结晶器内。

第三种方法是双电极加热浇注法，该方法是将双极串联非自耗石墨电极插入较短的水冷结晶器内对渣池进行熔化和加热，该结晶器装有带保温帽的普通铸锭锭模，液体金属通过2根石墨电极之间注入。

第四种方法是分批浇注法，该方法是为了制取大型锻造钢锭而研发的，这种钢锭具有高度的物理、化学均匀性，硫和非金属夹杂物等有害元素含量低，没有粗大的偏析，特别是没有V偏析，轴外偏柝(胡子偏析)，中心疏松及钢锭头部缩孔等缺陷，整个钢锭致密而均质，钢锭的结晶均按径一轴向延伸，从而保证由液体金属至锻件的整个过程可用量不低于90%，是具有较高的过程经济指标的优质钢锭。

新型第二代液态金属电渣浇注的优点及经济效益(1)金属的收得率高，质量好新型液态电渣浇注工艺的优点首先是钢锭质量优于普通浇注钢，接近或达到电渣重熔钢。

由于电渣浇注改善了锭子的表面质量，提高性能，获得无缩孔钢锭，因而在铸锭的顶部不会产生普通铸锭经常存在的那些缺陷，从而使钢锭的收得率提高10%～15%，此外，液态金属电渣浇注无普通浇注钢的汤道系统，所浇注的锭子没有普通钢锭那样的大量切头，锻件和轧材的重量可达注入铸模金属重量的90%～95%。

并且采用液态电渣浇注工艺比电渣熔铸法可降低消耗25%～30%，除补偿电渣浇注费用外尚有剩余，甚至低于普通浇注钢的成本，经济技术指标得到明显提高。

此外，液态金属电渣浇注无需制造自耗电极，节省了制造自耗电极时的浇注汤道系统，无耐火材料消耗，因此，金属收得率高。

(2)可以实现用小容量设备制造大型钢锭采用新型液态电渣浇注工艺便于多炉连浇，可以用小容量设备制造大型钢锭。

如采用容量为5～50t的一座或两座炼钢炉浇铸重量150～250t的大型铸件。

该方法还可以很方便地得到各种截面形状的铸锭。

(3)电耗低电渣浇注的电耗很低，约为400～500kW·h/t钢，仅为电渣重容的1/3～1/4。

随着铸锭重量的增加，这一优点将愈加明显。

经济技术指标的明显提高，将赋予电渣浇注工艺强大的生命力。

(4)生产效率高液态电渣浇注工艺由于液态金属在浇注前采用炉外精炼预处理，且所输入渣池的功率以及注入液态金属的数量都能在相当大的范围内调整，所以很容易得到最佳的热力学工况，精炼反应可以迅速而充分地进行。

当所浇入电渣结晶器内的钢液在穿过液态渣池时，熔渣仅通过电毛细震荡作用对钢液起到一定的合成渣洗和二次精炼，无需像电渣熔铸工艺那样对液态金属进行熔化精炼，从而可以极大地提高金属浇入结晶器内的速度，使生产效率得到大幅度的提高。

液态金属电渣浇注工艺的生产效率可达3.5～6.5t/h，可以比传统的电渣重熔工艺提高3～5倍。

(5)生产灵活性大由于可采用多熔位电渣浇注，且所浇注的钢锭既可以是同一规格，亦可以是不同的规格，从而提高电渣炉的有效利用率和生产的灵活性，可以根据锭型的不同合理安排生产。

(6)可以用三相变压器用三相变压器代替目前所广泛应用的单相变压器，既可以保证网路电网的平衡，又可以进一步降低电耗。

(7)生产成本低液态电渣浇注的特征是没有自耗电极，可以省去电极制备和电极焊接工序，节省了自耗电极焊接时大量电焊条的消耗，进一步节省了成本，从而大大地减轻劳动强度，并提高劳动生产率。

第二代电渣冶金的发展方向为了加快我国第二代电渣冶金技术的发展，建议开展以下几方面的工作。

(1)液态金属电渣浇注大型锭。

一个国家大型铸锻件的自主化对大型设备制造和核电产业的发展具有重要的意义，也必将拉动大型锭电渣冶金技术的发展。

采用液态金属电渣浇注大型锭具有重要意义，但目前尚无成功经验，因此应该十分重视有关理论和技术的研究，除对大型电渣锭重熔的共性技术研究以外，要特别重视电器参数的设计与控制，大型锭的金属凝固机理和控制技术的研究。

(2)开发液态电渣浇注高合金钢电渣连铸技术，采用高炉一转炉和电弧炉冶炼钢水，配合炉外精炼，以进一步提高优质合金钢的质量和成材率，提高生产效率，降低电渣连铸能耗和成本。

(3)研究开发带计算机控制的液态电渣连铸技术，采用高炉一转炉和电弧炉冶炼钢水，配合炉外精炼，以进一步提高优质合金钢的质量和成材率，提高生产效率，降低电渣连铸能耗和成本。

(3)研究开发带计算机控制的液态电渣浇注大型复合轧辊和大型复合支撑辊技术。

通过计算机控制，可保证单件生产的电渣浇铸产品质量的稳定性。

(4)开展第二代电渣重熔过程的基础理论研究，如惰性气体、熔渣、金属熔池三相反应特征，快速熔炼与金属液凝固特征的控制等，以推动我国第二代电渣冶金技术的快速发展。