电渣重熔过程中氧的控制

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电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

2010年4月第18卷第2期河南冶金HENANMETALLURGYApr.2010V01.18No.2电渣重熔钢液洁净度控制研究进展李京社王再飞杨树峰(北京科技大学)摘要电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。

本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制,介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展,提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。

关键词电渣重熔非金属夹杂物总氧含量REⅧW0FCLEANLⅡ岖SSCoNTROLFoRSTEELSPRoDUCEDBYESRPRoCESSLiJingsheWangZaifeiYangShufeng(UniversityofScienceandTechnologyBeijing)ABSTRACTESRprocesscouldnotonlyremovenonmetallicinclusionslargelybutalsoreducethetotaloxygencontentnotably.TheprogressofcleanlinessinESRprocesshasbeenintroducedbyanalyzingthemechazismofremovingnonmetal-lleinclusions,thecontrolofbothcontentandcompositionofnonmetallicinclusionsandthecontroloftotaloxygencontent.Besides,researchdirectionsgregiveninordertofurtherimprovethecontrollevelofcleanlinessinESRprocess.KEYWORDSESRno舢e瞌Ilicinclusionstotaloxygencontent0前言电渣重熔(ESR)是利用电流通过电渣层产生电阻热来熔化自耗电极的合金母材,液体金属以熔滴形式经渣层下落至水冷结晶器中的金属熔池内,即渣洗清洁钢液,钢锭由下而上逐步结晶。

大型电渣重熔值得注意的几个问题

大型电渣重熔值得注意的几个问题

大型电渣重熔值得注意的几个问题向大林【摘要】大型电渣重熔作为生产100 t以上直至300 t重大锻件用巨型钢锭的理想方法,正在被更多的人们所关注.本文回顾了电渣重熔的大型化缘起和发展.根据200 t级电渣炉的实践经验,讨论了大型电渣重熔一些值得注意的问题,如设备与工艺,特大电流短网,低氢控制,均匀性控制等.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】9页(P26-33,35)【关键词】大型电渣重熔;200 t级电渣炉;设备与工艺;大电流短网;低氢控制;均匀性控制【作者】向大林【作者单位】上海重型机器厂有限公司,上海,200245【正文语种】中文【中图分类】TF14随着重大型装备向高参数、大容量发展,大锻件的尺寸、吨位也越来越大,如第三代核电AP1000反应堆压力容器法兰接管段筒体需要600 t以上的钢锭来制造,汽轮机低压转子交货尺寸长11 m,直径最大达2.8 m,锻件重量达365 t,钢锭重量要达到700 t。

而且锻件的质量和性能要求越来越高,锻件报废的风险也不断加大。

钢锭的冶金质量是获得优质大锻件的基础和先决条件,在大锻件生产中起关键性作用。

为了保证大锻件质量,降低废品率,生产高均匀性、高纯净度金属材料的电渣重熔越来越受到青睐。

近些年,国内外都在纷纷上马大型电渣炉生产大锻件用钢锭。

但电渣重熔本是一种生产小锭的特种熔炼技术,而且是在20世纪50年代末、60年代初才发展起来的。

苏联巴顿电焊研究所(Ин_тэлектросваркиим .Е.О .Патона)把电渣焊的相似过程移植到冶金领域,1958年5月,在德聂伯特殊钢厂(Завод 《Днепро-спецсталь》)建立了第一台工业电渣炉(P909型),生产直径500 mm,重500 kg的电渣锭,电渣重熔技术才开始实际工业应用[1~4]。

迄今为止,电渣重熔只有50多年短暂历史。

50多年来,电渣重熔的大型化颇费周折,获得成功的案例并不多,这个现象引人深思,令人费解。

电渣重熔金属元素烧损原因中氧元素的追溯考虑

电渣重熔金属元素烧损原因中氧元素的追溯考虑
皮 带 人 渣 中 的氧 . . 虽然 电渣 重 熔 过程 前 对 电极 坯 料 是要 经 过 抛 丸打 磨 甚 至 酸洗 的 ,但是 在 熔 炼时 , 熔 渣 以上 接 触空 气 的高 温 裸 露空 气 部 分 总是 会 逐 渐 氧化 的 , 以这 所 因 素也 应 陔考 虑 : 3 中 的不 稳定 氧 化物 FOMn .i2等所 含 的 氧 : . 渣 e , OS 0 4 气 中 的氧 通 过 变 价 氧 化物 传 递 供 氧 , . 大 比如 F,i ,r e , C 等 T Mn 低 价 氧 化物 , 渣 面 上 吸收 大 气 中 的氧 , 成 高 价 的氧 化 物 , 在 形 然后 过 渡 到金 属熔 池 与渣 界 面后放 出 氧 . 次形 成 低价 氧 化物 , 进 入 再 而 钢 中 的氧会 和钢 中 的易氧 化元 素结合 , 终完 成合 金烧损 过 程 。 最 电 渣 重 熔 中不 管 是 采 用 含 氧 ( OS0 ,a T0 Mn ,i2 O,i2等 ) 剂 C 溶 还 是 C F , 渣 的成 分 必会 变 化 , 特 征是 渣 中 氧 化铁 的 增加 , a2熔 其 这 过 程决 定 了金 属 和熔 渣 问 冶金 反应 的进 程 。其 中 Mn的反 应进 程中, 只有极 少 部 分 Mn 入气相 中 。S 的反 应进 程 中 , 随挥 发 进 i 伴 性 质 的 氟化 钙进 入 气相 大 量损 失 。 i 素 以 变价 氧化 物 的形 式 损 T元 失在 了钢 一 交换 过程 中。电 渣重 熔过 程 中由 于氟 以 SF 渣 i4向气 相 过 渡 , 中的 C F 浓 度降 低 C O浓 度 增 高 。 所 以无 论 是 合 金 元 渣 a2 a 素如 何过 渡 都离 不 开 氧这 个 过渡 载体 的存 在 。 以碳 保 合 金 的形 式 众 所周 知 要 是 电渣 重熔 脱 氧 良好 的 电渣 母 材 时 , 几乎 不 会 进 行碳的反应 。而重熔含氧量高的电渣母材时 , 即使渣中没有易氧 化元 素 . 会 氧 化 。借 助于 金属 中的 氧发 生 反应 【】1】C 在 碳也 C+ = 0, 0 利用 氧 化性 炉 渣 重熔 冶炼 时 , 即使母 材 是 经 过脱 氧 处 理 的也 可 能 使碳 烧 损 , 据金 属 的 化 学 成 分 和 合 金 元 素 的 脱 氧能 力 , 可 在 根 碳 其他 易 氧 化 合金 元 素 反应 之 前烧 损 , 以适 当采 取 以 ‘ 所 C保 T ’ i等 彤式 可以 防止合 金 元 素 的烧 损 。比如 在直 径 是 2 0毫米 的结 晶器 0 中. 电渣 重熔 8 0毫米 含碳 02%的 C3沸 腾钢 棒 时 , 用 了溶 剂 . 2 r 采 ( a 2 B O) 种 溶 剂 在 冶炼 过 程 中 实 际 上 形 成 不 氧 化 渣 ( 如 C F一a 这 例 用这 种 溶 剂 来冶 炼 1 r8 i i .能 够 保 证 足够 高 的 T 元 素 从 C 1N9 时 T i 母材上转移到电渣锭上去)然而重熔钢锭含碳量降低 O0% , . 8 二 、 绝 氧进 入 防合 金元 素 烧损 的 形 式 隔 1在 电 渣重 熔 过 程 中 , 些 具 有低 的抗 氧 化 性 的 金 属在 重 熔 . 有 过程 中 ,高 温渣 面以 上 的 电极部 分 已然 在逐 渐 氧 化 形成 铁 锈 , 比 如 S 在大 量烧 损 后 .使 得 电渣 钢锭 上 部 形成 气 泡而 成 ‘ i 上涨 ’ 清 况 , 形 成 气泡 及疏 松 。 最终 2在 电渣 重 熔 过 程 中 , 借 助 于有 着运 输 作 蚪 的 F,i n等 。 氧 】 e , TM 元素 的变价 氧 化物 的 过渡 形 式从 大 气 中运 输到 钢 液 中 。

电渣熔铸工艺

电渣熔铸工艺

电渣熔铸工艺一、电渣熔铸工艺的选定1、电渣工艺制定的原则及分类电渣工艺是决定电渣熔铸过程稳定性,保证产品质量和得到良好的技术经济指标的关键。

所以,制定工艺规范必须掌握以下四个原则:(1)电渣熔铸工艺制度首先要保证产品的冶金质量。

具体讲就是应保证重熔的精炼效果和良好的结晶结构;(2)电渣熔铸工艺必须保证电渣过程的良好稳定性;(3)电渣熔铸工艺必须在保证产品质量前提下力求经济指标的合理性。

如生产率、电耗、水耗、渣耗等都应控制在合理范围内以降低整个熔铸产品的成本。

(4)必须注意熔铸工艺的一般性与特殊性的统一。

电渣熔铸工艺参数可以分如下三类:(1)条件参数:是根据熔铸产品几何尺寸、重量要求定出的参数。

A 结晶器直径、高度;B 电极的直径、长度;C 充填系数及电极、结晶器的直径比。

(2)基本控制参数:是根据冶炼条件制定的。

可分两类:A 渣制度:包括渣系组成、渣量或渣池深度;B 电制度:包括工作电流或电流密度、工作电压、有效供电功率、比功率等。

(3)目标参数:是基本控制参数综合影响的因变量。

主要包括:A 金属熔池深度;B 极间距离与电极埋入深度;C 熔化率D 渣池温度、渣皮厚度、电耗等。

二、电渣熔铸条件参数的选择1、结晶器尺寸的确定:直径和高度(1)直径的确定:D结=(D产品+A)/(1-δ%)式中:D结—结晶器直径(毫米);D产品—产品的规定尺寸(毫米);A—毛坯加工余量,一般按20~40毫米计算;δ%—熔炼毛坯的减缩率,一般为3±0.5%。

(2)高度的确定:①固定式:H结≈(3~6)D结当D结>300毫米,按下限考虑②抽锭式:2、电极尺寸的确定:直径和长度(1)直径的确定:d极=K•D结式中:d极—电极直径(毫米)D结—结晶器直径(毫米)K—经验系数,可选(0.5~0.6)±0.1(2)长度的确定:①单臂固定式电渣炉:圆柱形产品电极长度的确定: L极= h锭/C•η+Δl式中: L极—单支电极长度(米);h锭—钢锭高度(米);C—充填系数(电极与结晶器截面积之比);Δl—余头(电极剩余长度0.05~0.1米);η—电极致密度,轧、锻电极η=1,铸造电极η=0.95②双臂交替式电渣炉:这种电渣炉对电极长度要求不严格要求,只要电极不长度不小于夹持器有效行程即可。

电渣重熔过程钢的洁净度控制

电渣重熔过程钢的洁净度控制

电渣重熔过程钢的洁净度控制吴彬;姜周华;董艳伍;刘福斌;耿鑫;臧喜民;李万明【摘要】电渣钢的洁净度是影响其性能的关键,在实际生产中经常由于洁净度问题导致产品的质量不合格.本文分析了影响电渣重熔钢锭洁净度的主要因素和提高洁净度的技术手段.相关研究表明:渣料的磷主要来自萤石,大部分被还原而进入钢中,采用含BaO渣系可以抑制甚至能部分去除钢中的磷;气相氧化脱硫是电渣重熔工艺的一个主要特点,因此在氩气保护下会明显减少脱硫效果,渣中添加CaO组元有利于电渣重熔过程的脱硫;钢中的氢主要来自渣料和大气,因此采用预熔渣和干燥气体保护可以有效控制钢锭增氢;氩气保护和防止电极与渣面拉弧对避免钢锭增氮有一定的作用;电渣重熔过程中自耗电极表面氧化产生的氧化铁皮是氧的主要来源,因此电极表面采用防氧化涂层、惰性气体保护是降低钢中氧含量和氧化物夹杂数量的有效措施,同时减少渣中的不稳定氧化物FeO、MnO、SiO2含量,提高炉渣碱度,可有效地降低钢中的氧含量和氧化物夹杂数量.【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2018(041)005【总页数】10页(P341-350)【关键词】电渣重熔;洁净度;炉渣;非金属夹杂物【作者】吴彬;姜周华;董艳伍;刘福斌;耿鑫;臧喜民;李万明【作者单位】东北大学冶金学院,辽宁沈阳 110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳 110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳 110819;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051【正文语种】中文【中图分类】TF769.2电渣重熔(Electroslag remelting,ESR)技术是目前生产高质量特殊钢和合金的最重要的方法之一。

其主要特点在于产品洁净度高,硫含量低,非金属夹杂物少,表面质量高,宏观结构均匀致密,化学成分均匀。

电渣冶金过程中氧含量变化的研究

电渣冶金过程中氧含量变化的研究

tesgss m.T ef dnsho g e x eme tn ertaaa s o a terat nbt e A ]ad h a t l ye h nig ru ht pr n dt oecl nlis w t th c o e n[ 1 n i t he i a h i y sh h e i we [ O]itecnrlec o n ecnet f o]i eigthv eie y[ J ntee co e n 1 s h o t at nadt o t [ or i h no nt os ae c db ^ ]i l t d dA, i h n d d h er a O1n tesgp o.I odrt o tn telw r[ ]i h n os h exd e h udb d e n tesgp o h a o 1 n re o ba h o e o n teigt,ted oii r so l ead di h l o l l i zs a
Ke y wor ds:ee tolg r m etn lcr s e l g; a g n s ed; o ge a i r o hil y x n; sa lg; sa —m ea e ci lg tlra ton
电渣 重熔 作 为一 种 精 炼 手段 , 生产 优 质 钢 在
M. .FpBK  ̄ 测 定 了渣 层 中残 余 熔 滴 的尺 A aecm 只 寸 和数量 , 乏足够 的科 学根 据 . 国李 正邦 教授 缺 我 等 通过 详细 的实 验 室及 工 业 实 验 , 定 电渣 重 确 熔 去 除钢 中非 金属 夹杂 物 主要发 生在 电极熔 化末 端 熔滴 形成 的过 程 中. 一 观点 目前 已得 到 冶金 这
杨 海森 ,常立忠 ,朱航 宇 ,刘吉刚 ,李正邦

纯铁电渣重熔的碳和硫控制

纯铁电渣重熔的碳和硫控制

在电渣重熔的实际工艺过程中,通过电渣熔融渣池,利用电流电阻热作为热源时,需要对重熔电渣的碳与硫进行有效控制,保证熔融渣池的温度、流动性、池内各项成分等保持在工艺要求的最佳状态。

为对纯钢中的有害物质与非金属成分进行有效提出,需要规范工艺应用流程,利用钢-渣反应原理与高温气化反应,控制碳、硫成分,避免再氧化问题,提升钢锭致密性与表面光滑性,优化钢锭使用质量。

一、电渣重熔工艺流程中碳、硫控制面临的主要问题目前,选择电渣重熔技术进行钢锭冶炼,由于设备配置简单、成本投入少等特点,应用范围较为广泛,但在工艺应用过程中,对环境污染影响程度高、电能消耗量大、渣料中杂质含量高等问题,需要生产单位在合理处理污染问题的同时,加强对钢锭中碳、硫含量的控制。

1.电渣重熔工艺中钢锭增碳的主要原因。

通过相关工艺试验发现,当提纯渣中检测的碳含量超出0.02%时,钢锭会出现增碳问题。

根据传统钢锭生产工艺,提纯渣中的碳含量普遍超过0.07%,出现该种情况的主要原因在于纯渣中氧化铝粉含量过高。

与此同时,若采用石墨电极熔化渣子,则会加重钢锭的增碳。

另外还发现电渣钢锭增碳程度由下向上逐渐减轻。

引发增碳问题的原因在于纯渣中的碳分子扩散到钢锭中。

2.电渣重熔工艺中脱硫效果不佳的主要原因。

提纯渣中杂质的含量是影响脱硫效果的直接因素。

通常情况下,技术人员采用铁铝棒对纯渣进行冶炼,还原萤石中的SiO 2还原,因此,如果成品中的若成品渣的SiO 2含量超过3%,则脱硫工艺成效会受到影响。

通过对返回渣研究分析,一旦提纯渣的具有不稳定性氧化物的含量超过20%,则不会产生脱硫效果,钢锭生产品质也相应降低。

在电渣重熔工艺生产过程中,渣子的氧化性和碱度随各种冶炼条件的变化而发生变化,影响到脱硫效果,特别是渣子的氧化性升高时脱硫效果明显变差。

杂质含量过高的成品渣会提升熔渣氧化率,引发活性元素、重熔金属、渣组成等方面的变化。

除此之外,在实际生产过程中,经调查现实,渣子氧化率提升的另一个原因在于电极坯表面留有部分氧化皮,同时,生产环境条件控制不稳定,电极表面锈蚀、氧化现象严重。

电渣重熔炉气体保护装置设计

电渣重熔炉气体保护装置设计

设计与计算!"#$ TECHNOLOGY10.3969/j.issn.l673—3355.2021.02.004电渣重熔炉气体保护装置设计张亮1,王永刚1 21. 一重集团大连工程技术有限公司工程师,辽宁大连1166002. 一重集团大连工程技术级工程师,辽宁大连116600摘要:以120 t 电渣炉为载体,设计一种气体保护罩装置及配套设备。

气体保护装置包括保护罩、送渣送料孔、 观察口、氧气检测口,6 接入口,送 孑L电极升降孔为长孔[可同时容纳两根电极。

流体模拟 析 明,体保护罩侧周 电极升降孔周 送气孔可结晶器各处均匀输送 体,为电极提供 的氛围保护。

在气体保护装置的下部法兰处开设密封槽,利用保护罩自重密封[有效防止外部空气的进入计电极焊接 解决电极焊接中的变形同心度差问题。

关键词'电渣熔 \ 体 ;电极升降孔;气孔;电极焊接中图分类号:TF14 文献标识码:B 文章编号:1673-3355(2021) 02-0004-05Design of Gas Protection Device for Electroslag Remelting Furnace Zhang Lian, Wang YonggangAbstract : A gas protection device for 120 t electroslag remelting furnaces consists of a protective cover with a slag feeding hole,electrode holes, a sightglass, an oxygen detection port, an argon inlet and gas feeding holes. A long electrode hole on thecover allows two electrodes to move up/down through it at same time. The fluid simulation analysis reveals that protective gascan be sent and distributed evenly inside the mold through the gas feeding holes arranged on the outside circumference of the gas protection cover and around the electrode holes and so, can protect electrodes with effective atmosphere. With the sealgroove on the bottom flange of the gas protection cover, the cover can be sealed by using its gravity in order to prevent air from entering into the furnace. Electrode welding equipment is designed to avoid the deformation and poor coaxiality of electrodesduring welding.Key words : electroslag remelting furnace; gas protection device; electrode hole; gas feeding hole, electrode welding equipment电渣重熔技术是生产高质量特殊钢的重要方 法。

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电渣重熔过程中氧的控制
电渣重熔作为一种精炼手段在生产优质钢的方面具有独特的优点,它的优点之一就是能够有效的去除钢中的非金属夹杂物。

实践表明,在重熔过程中,自耗电极中的原始夹杂可以去除,重熔钢中的夹杂主要是金属熔池冷却结晶过程中新生成的。

由于非金属夹杂物的存在,严重的影响了钢的强度、塑性等力学性能。

大量实践表明,钢中的氧化物夹杂与氧含量有着直接的关系(如图),氧化和还原是化学反应的两个方面,一个元素被氧化,必然伴随着一个元素的还原,在重熔过程中,钢中活泼元素如Al、Ti、Ce、B等,经常会因为氧化而损失。

如何防止活泼元素的氧化,是电渣重熔的重要冶金问题之一。

一、电渣过程中氧的来源
电渣重熔过程中氧通过下述途径进入熔渣及钢液[1]:
(1)原始电极钢中溶解的氧及电极中不稳定的氧化物在高温时分解放出的氧
(2)电极表面生成的氧化铁皮随电极的重熔带入渣中的氧
(3)氧直接从大气中通过渣池转移到金属熔池
(4)渣中不稳定氧化物带入金属熔池中的氧
二、熔渣的传氧
实践表明,当原始电极中的氧含量较低时,电渣冶金实际是一个增氧过程,增氧的程度与渣系的选择密切相关。

W.W.Holzgruber等人通过对惰性气体保护下用不同氧分压及不同渣系分别重熔304不锈钢的含氧对比试验的结果进行分析后得出结论,大气中的氧能透过渣层进入金属中,其氧含量随大气中氧分压的增加而增加,另外不同的渣对氧有不同的透气性,并且其透气性与渣的稳定性相一致,即在惰性气氛下重熔时,钢中氧含量高的渣,其透气性也高。

许多实验已证明,由稳定性低的氧化物所组成的渣重熔的钢含氧量高;而由稳定性高的氧化物所组成的渣重熔的钢含氧量低。

熔渣的传氧方式主要由渣中不稳定的变价氧化物传递,如Fe、Ti、Mn 、Cr 等低价氧化物,在渣池表面吸收大气中的氧,形成高价氧化物。

这些元素的高价氧化物在渣池和金属熔池界面放出氧,变成低价氧化物,氧从而进入钢中,这一反应是一个循环过程。

以Fe的氧化物为例,其全部化学反应如下:
2(FeO)+1/2 O2→(Fe2O3)
(Fe2O3)+[Fe]→3(FeO)
(FeO)→[Fe]+[O]
这些元素的低价氧化物都是传氧物质,不断地将空气中的氧送入金属熔池,起到了“气筒”的作用
为了准确理解熔渣在电渣过程与氧含量的关系,排除空气在实验过程中的影响,有人在保护气氛下做了如下电渣重熔实验1(如图1)
[2]。

实验采用4种渣系,分别为:
①四元渣系1( CaF2-Al203-CaO-SiO2 );
②四元渣系2( CaF2-A1203-CaO-SiO2);
③五元渣系1( CaF2-Al203-CaO-SiO2-MgO);
④五元渣系2( CaF2-Al203-CaO-SiO2-MgO);
实验用电极采用 CrNiMo 低合金钢,采用转炉冶炼,经LF + VD精炼后再进行连铸。

在连铸坯上切下部分坯料再锻造成Φ50mm的圆棒作为电极。

在电渣重熔之前,将电极的表面进行打磨,去掉表面的氧化铁皮,以减少对实验结果的影响。

实验采用冷启动法,重熔过程中没有添加任何脱氧剂。

的氧进行了分析。

同时也分析了重熔锭中的Si和Al的变化(如表一)。

从表1可以看出,经过电渣重熔以后,锭中的氧( 质量分数) 都比电极中的氧高,同时不同渣系氧的增量不同。

由于实验是在完全气体
保护下进行,可以排除大气中的氧的影响,并且重熔过程中也没有
添加任何的脱氧剂。

因此电渣锭中氧含量的增量完全取决于渣系的选择。

将不同渣系的碱度( B= W (CaO)/w(SiO2 ) )与重熔后铸锭中氧(全氧)质量分数W [ O ] 的关系作图,如图2所示。

W [ 0 ] 与熔渣中Al 203含量(质量分数%)的关系如图3所示:
从上图可以看出,随着碱度的增加,氧含量逐渐降低,碱度为5时,W[ 0 ]为2 4*1 0-6 ,碱度为1.5时,W [ 0 ] 为5 3*1 0 - 6。

Al2O3含量对钢锭中的氧也有很大的影响,随着熔渣中Al2O3含量的增加W [O]也增加。

三、电极表面状态、填充比及氩气流量对氧含量的影响
为了考察电渣重熔过程中影响氧含量的因素,充分发挥电渣重熔的优势,试验通过改变电极表面状态、填充比以及保护气氛下氩气的流量进行电渣锭的生产,并对结果进行了分析[3]
从图中可以看出,电极表面经过剥皮处理后有利于获得头部氧含量较低的钢锭,而对钢锭尾部无太大的影响
填充比是电极的截面积与结晶器的平均截面积之比,在结晶器横截面积不变的情况下,增大填充比就是增大了电极的截面积,当电极的表面积增加后,降低了电极表面与氧接触的面积,所以适当的增加填充比有利于获得氧含量较低的钢锭
在保护气氛下进行电渣重熔时,随着氩气流量的增加,结晶器内氧的浓度逐渐的降低,减轻了电极表面的氧化,因此钢锭中的氧含量逐渐减少,尤其是压气流量较大时更是如此。

在实验1中,通过对电渣重熔后的钢锭进行显微分析后发现,虽然重熔后锭中的氧含量增高,但是电渣锭中的夹杂物尺寸较小(<5μm)且分布弥散,而电极的中的夹杂物最大为275µm。

这说明电极中的大颗粒夹杂物在重熔后已不复存在,重熔后的夹杂物是在金属熔池凝固过程中重新形成的,呈弥散、细小状分布,是其他精炼方法所达不到的。

四、氧的控制
由于过去炼钢水平较低,在钢中氧含量较低的情况下,电渣重熔过程之所以能够去氧的原因在于:金属元素与熔渣的反应没有达到平衡,反应向脱氧、生成氧化物的方向进行,从而降低了电渣锭中的氧化物夹杂;而目前炼钢水平大幅提高,钢中氧较低的情况下,金属元素与熔渣的反应也没有达到平衡,但是反应的方向发生了逆转,向着熔渣氧化物分解的方向进行,从而导致了电渣锭氧含量的增高,所以在生产过程中应该尽量控制氧的各种来源,尽量使氧含量降到最低。

通过对上述实验的结果,并结合电极的生产工艺和电渣冶炼过程的渣-金反应分析可以得到以下几种降低氧含量的方法[4]:
(1)降低自耗电极中的原始氧含量
A.脱氧剂的使用
因为用Al终脱氧生产的自耗电极所产生的夹杂物在电渣重熔过程中不易析出,所以采用复合脱氧剂如Si-Ca代替Al进行终脱氧,实验表明使用复合脱氧剂产生的夹杂物熔点低、颗粒大,易于从钢液
中排除,被熔渣吸收。

B.去除表面的氧化铁皮
使用经硫酸酸洗后并进行表面剥皮后的电极立即进行重熔,钢中氧含量就会降低,对于特殊要求的钢种,可在剥皮后进行涂层,涂层料采用粉掺和金属铝粉并用水玻璃进行调和。

(2)降低渣中的氧含量
通过渣-金之间的反应,可以得出:AL-O之间的反应是电渣过程的控制反应,电极中AL含量和渣中AL2O3含量决定了锭中的氧含量,因此,在生产中为了获得较低的氧含量,应该减少渣中的AL2O3的活度,同时在重熔过程中连续向渣池添加脱氧剂。

此外,炉渣应进行预先处理,尽量降低渣中带来的不稳定的氧化物的含量。

(3)适当的增加炉渣碱度
实验表明,在一定范围内增加炉渣碱度有利于降低氧含量,但碱度太高,熔渣的透气性则会增加,会带来增氢等行为。

(4)适当提高填充比
填充比的增加降低了电极表面与氧的接触面积,从而降低了钢锭中的氧含量,但填充比比不宜过大一般在0.4~0.6之间。

(5)采用保护气氛
采用保护气氛进行电渣重熔,降低了气体中氧的分压,能有效的降低氧含量。

(6)合理的渣料烘烤制度
重熔过程中加入的物料,有的会含有结晶水,料中的结晶水在重熔过程中高温下被分解为[H]和[0],所以建立合理的烘烤制度,这也是很关键的因素。

(7)严格的质量把关
电渣母材本身的优劣是电渣重熔氧来源的很关键因素,在前一个冶炼状态,比如前期电炉一精炼炉一铸锭,连铸的后期过程中氧含量处理的合理流程,到最后钢中氧含量是否在成为电渣母材时氧含量真正在一个好的区间之内,这又关系到合理的检验与进锭时的把关问题。

所以在重熔前要对电极母材进行严格的质量把关。

参考文献
[1]电渣冶金的理论与实践李正邦
[2]电渣冶金过程中氧含量变化的研究杨海森,常立忠,李正邦等
[3]高碳铬轴承钢电渣重熔过程中的氧及其控制刘胜国,徐明德等
[4]电渣重熔金属元素烧损原因中氧元素的追溯考虑陈青。

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