电渣重熔(Electroslag Remelting, ESR)是一种利用电流通过熔渣产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其目的是提高金属的纯度、改善铸锭的结晶过程,并去除金属中的有害杂质和非金属夹杂物。下面是电渣重熔的基本原理和过程:
基本原理
电阻热产生:电流通过熔渣时,由于熔渣的电阻较大,会产生大量的焦耳热,使熔渣加热到高温状态。
金属熔化:自耗电极的端部在高温熔渣中被加热熔化,形成金属熔滴。
金属滴落:熔化的金属聚集成液滴,在重力作用下从电极端头脱落,穿过渣池进入金属熔池。
凝固成型:金属熔池中的液态金属在水冷结晶器的强制冷却作用下迅速凝固,形成钢锭。
工作过程
1. 在铜制水冷结晶器内注入熔融的炉渣。
2. 自耗电极一端插入熔渣中。
3. 自耗电极、渣池、金属熔池、铸锭、底水箱通过短网电缆和变压器形成供电回路。
4. 电流通过熔渣,渣池放出焦耳热,自耗电极端头逐渐熔化。
5. 熔融金属汇聚成液滴,穿过渣池,落入结晶器形成金属熔池。
6. 液态金属在结晶器内快速凝固,形成钢锭。
优点
提高金属纯度:通过熔渣的过滤作用,去除金属中的夹杂物和有害气体。
改善结晶组织:缓慢的冷却和凝固过程形成致密、细小的晶粒结构,提高材料的机械性能。
表面光洁:上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳,使钢锭表面平滑光洁。
缺点
电耗较高:电渣重熔过程中消耗的电能较大。
环境污染:渣料中含有较多的氟化钙(CaF2),在重熔过程中可能对环境造成污染,需要设置除尘和去氟装置。
应用领域
电渣重熔技术广泛应用于生产高强度、高纯度的特殊钢和超合金,如航空航天、能源、军事和医疗等行业,对材料性能有极高的要求