《電渣重熔學(xué)習(xí)》word版

1、 上海白鶴華新麗華特殊鋼製品有限公司 技術(shù)科 2006-8-3前言電渣冶煉技術(shù)在特種冶煉領(lǐng)域有著重要的地位它以較低的成本和簡單易行的操作方式贏得了廣大特種冶煉鑄造廠家的喜愛特別是最近幾年來隨著科技國防高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)高品質(zhì)鋼材的需求量越來越大電渣重熔技術(shù)逐步受到了各個(gè)行業(yè)的青睞本手冊僅供我司新進(jìn)參考閱讀由於時(shí)間倉促個(gè)人水準(zhǔn)有限難免有許多不足和缺憾希望讀者多提寶貴意見以便進(jìn)一步完善修正一電渣重熔技術(shù)概述1電渣重熔的基本原理電極，渣池，金屬液滴，金屬渣池，渣皮，鋼錠，結(jié)晶器，底水箱，夾頭，短網(wǎng)，變壓器結(jié)晶器臺(tái)車。定義：把常規(guī)方法(電弧冶煉、感應(yīng)爐冶煉)煉製的鋼材，在水冷結(jié)晶器中進(jìn)行二次精煉的一

2、種工藝。基本原理：通過渣阻產(chǎn)生的熱能熔化電極，熔滴通過渣池到金屬熔池通過水冷結(jié)晶器結(jié)晶的過程。2電渣重熔的特點(diǎn)電渣重熔過程中，自耗電極熔化，形成熔滴，在渣中過渡，液態(tài)金屬與熔渣進(jìn)行充分的冶金物化反應(yīng)，主要功能是去夾雜、夾渣，在底部水冷和渣池的保溫條件下，快速軸向凝固結(jié)晶。（1） 鋼渣之間充分的物化反應(yīng)，提高了鋼液的純淨(jìng)度；（2） 鋼錠軸向性，結(jié)晶組織發(fā)展提高鋼的緻密性和組織成分的均勻性；（3） 渣皮保護(hù)，鋼錠表面品質(zhì)良好；（4） 設(shè)備簡單操作方便。3電渣爐的地?zé)嵩醇盁岱謥?.1、電渣熱源（1）電弧爐：熱源為弧光熱；（2）感應(yīng)爐：又叫中頻爐，電流頻率在2000Hz，熱源為渦流自感熱；（3）真空電

3、弧爐：熱源為弧光熱；（4）真空感應(yīng)爐：熱源為渦流自感熱；（5）電渣爐：熱源為渣阻熱。3.2、電阻熱Q=0.24I2Rt=0.24UIt（卡），Q渣熱，單位卡，I電流，單位A，R熔渣電阻，單位，U熔渣電壓，單位V，T重熔時(shí)間，單位S。因?yàn)殡娫厝圻^程中，渣系大多為三/七渣系，其電阻率基本固定，其熔化速率可調(diào)因素是電流，因此電渣重熔的過程主要是控流的過程。4電渣爐的熱分佈4.1、熱能分佈圖 1電極帶入金屬熔池的熱，為有效熱源； 2渣料傳給結(jié)晶器的熱量，為無效熱能； 3鋼錠傳給結(jié)晶器的熱量，為無效熱能； 4鑄錠儲(chǔ)熱，對(duì)鋼錠凝結(jié)不利的熱能； 5底水箱帶走的熱能，為無效熱能； 6、7渣池輻射給大氣和上部

4、結(jié)晶器的熱能； 8輻射給自耗電極的熱能，為有效熱能，預(yù)熱電極。4.2、充填比對(duì)電耗的影響以同一電渣爐，同一結(jié)晶器（300mm）為準(zhǔn)：自耗電極152190230254熔化率kg/h94.0116.0181.0227.0電耗KWh/t2540207013231058從表中可以看到，隨著充填比的增大，電耗減少，主要是從其他途徑散失的熱量在逐步減少。充填比有兩種模式：A：直徑充填比=自耗電極直徑/結(jié)晶器直徑；B：面積充填比=自耗電極面積/結(jié)晶器面積。一般都在其後標(biāo)明。二設(shè)備概況1結(jié)晶器實(shí)際上也是爐體，外層用鋼板焊制，內(nèi)層一般用12mm厚紫銅板焊制，夾層內(nèi)通冷卻水，注意水管是從下部進(jìn)入，從另外一側(cè)上部出

5、水管排出，如果一進(jìn)一出效果不好時(shí)，可採用雙進(jìn)雙出，增加進(jìn)出口，提高結(jié)晶器的冷卻效果。結(jié)晶器的所有焊縫必須牢固嚴(yán)密，新結(jié)晶器或修補(bǔ)的結(jié)晶器使用前必須進(jìn)行打壓試驗(yàn)，其壓力要大於0.4mp，時(shí)間大於30min，在打壓時(shí)，焊縫不許有滲水現(xiàn)象出現(xiàn)，結(jié)晶器在使用前要檢查：內(nèi)壁光滑，不允許有裂紋，氣孔，氣泡，凹坑等缺陷，當(dāng)內(nèi)壁出現(xiàn)6mm以上凹坑時(shí)，必須進(jìn)行補(bǔ)焊修磨。同時(shí)為了保證結(jié)晶器使用壽命在交換電極時(shí)，必須對(duì)準(zhǔn)了下，防止和爐壁接觸打弧擊穿或者出現(xiàn)凹坑。例如：對(duì)於360結(jié)晶器，為二進(jìn)二出（即有兩個(gè)進(jìn)水管兩個(gè)出水管），在打壓時(shí)候可關(guān)閉一個(gè)出水管線然後觀察結(jié)晶器各個(gè)位置有無滲水，結(jié)晶器內(nèi)外壁有無“出汗”現(xiàn)象。2

6、結(jié)晶器臺(tái)車2.1水冷底座水冷底座上蓋為紫銅板，下槽為鋼板包括進(jìn)水管和出水管（如圖所示），上下都是緊密焊合成箱子的，只留有進(jìn)水和出水口。水冷底座在使用前上表面應(yīng)該光滑平整，不能有砂眼，氣孔，夾雜，凹坑，每煉完一爐都要檢查，出現(xiàn)8mm的缺陷如凹坑等難以磨掉缺陷時(shí)，需要進(jìn)行修復(fù)打磨。新水冷底座和修後水冷底座在使用前必須進(jìn)行打壓試驗(yàn)：壓力應(yīng)該大於0.4mp，時(shí)間大於30min，在焊縫合連接處不得有滲漏水情況出現(xiàn)，打壓方式可採用和結(jié)晶器打壓相同的方式。2.2橫移臺(tái)車雙層可調(diào)心結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)XY方向運(yùn)動(dòng)和微動(dòng)用於調(diào)整結(jié)晶器與自耗電極的位置要求運(yùn)行平穩(wěn)各個(gè)系統(tǒng)輪子潤滑良好底座水準(zhǔn)導(dǎo)軌無破損接觸面無影響臺(tái)車

7、運(yùn)行平穩(wěn)性之缺陷3支撐臂主要是支撐懸臂自耗電極可在電機(jī)的作用下上下運(yùn)動(dòng)以控制電極的在結(jié)晶器中渣面下的深度由H型鋼構(gòu)築主體包括電機(jī)鋼繩配重橫樑夾持臂水冷夾頭要求鋼繩無較厲害磨損配重?zé)o鬆動(dòng)橫樑無鬆動(dòng)夾持臂上下運(yùn)動(dòng)靈活電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常水冷卡頭無滲漏4假電極為了保證熔化充分，便於夾持等操作，需要將原料焊接在一段輔助電極上，這個(gè)輔助電極就是假電極。假電極一般採用比較便宜焊接性能比較好的20#45#鋼，採用焊條一般用直徑為5的焊條。在焊接前，假電極和原料端面要平整，確保假電極和原料接觸良好，焊接面要平整牢固，防止冶煉過程中焊口處發(fā)紅，而導(dǎo)致電極脫落造成品質(zhì)事故。5、石墨電極為了更充分的熔渣，保證鋼錠大頭的品質(zhì)

8、狀況，通常使用一個(gè)化渣電極，它是由石墨造成，稱為石墨電極。石墨電極要保持乾燥，與夾頭連接處要擰緊，防止打??；石墨電極端頭斷面必須保證不小於原電極直徑的1/2；石墨電極在搬運(yùn)、使用中要輕拿輕放，防止損壞三原料情況1、金屬自耗電極由於在電渣重熔過程中，金屬電極頭部埋在渣池中，受渣阻熱，不斷被熔化掉，所以成為自耗電極。自耗電極應(yīng)該是化學(xué)成份合格，斷面為圓、方等形狀的材料，它可以是鑄造、軋製、鍛造的。金屬自耗電極不能有冷接、橫裂，在熔煉的過程中如果有冷接，容易從冷接處斷開，造成品質(zhì)、設(shè)備事故，如果有橫裂，在熔煉過程中，易掉塊，形成同金屬夾雜。電極不能有易脫落的氧化鐵皮、耐火磚、不能有包渣、表面油污等，

9、尺寸規(guī)格也要符合要求。2螢石（CaF2）渣中加入CaF2可降低熔渣的熔點(diǎn)和粘度，使熔渣具有良好的流動(dòng)性，提高渣系得導(dǎo)電率，降低渣系表面張力，有利於電渣過程中去S和去夾雜物等一些列優(yōu)點(diǎn)。螢石分為兩類一類螢石和二類螢石一類螢石CaF2含量98%，SiO2含量1.5%，主要用於重熔高溫合金。二類螢石CaF2含量97%，SiO2含量2.5%，主要用於重熔特殊鋼。螢石中SiO2含量較高時(shí)，可加AL粉，用45#鋼熔煉使SiO2中的Si進(jìn)入到鋼中，O轉(zhuǎn)化為AL2O3，達(dá)到提純的目的。螢石在使用前必須乾燥，而且螢石在保存過程中不能淋濕。3氧化鋁粉（AL2O3）渣中加入AL2O3可提高渣系電阻，降低熔渣透氣性，

10、在一定含量範(fàn)圍內(nèi)（AL2O3）增加AL2O3含量能降低熔渣的熔點(diǎn)，改善熔渣流動(dòng)性，渣中加入AL2O3可提高鋼-渣之間的介面張力，降低夾雜物-熔渣之間的介面張力，有利於熔渣吸附夾雜物，達(dá)到提純金屬的作用。鋁粉一般採用工業(yè)純，AL2O3含量大於99.8%；其中不能有雜物，渣料顆粒符合要求；渣料分辨不清時(shí)禁止使用；渣料使用前必須烘烤，隨取隨用，防止吸收水分，一般採用在600度以上加熱大概46小時(shí)。4底墊為了保護(hù)水冷底座，確保良好的導(dǎo)電效果，應(yīng)該確保底墊和底座接觸緊密導(dǎo)電良好。一般情況下：360採用底墊為300，260採用底墊為200，165採用底墊為100，厚度為1020mm。5引弧劑為了保護(hù)設(shè)備，

11、採用不產(chǎn)生電弧的固態(tài)導(dǎo)電介質(zhì)，當(dāng)通電時(shí)由於引弧劑本身的熱量，使自身熔融，同時(shí)使周圍的渣料熔化成渣池，均勻化渣，從而完成電渣重熔的初步工作造渣。引弧劑的配方為：4050%TiO2、5060%的CaF2。引弧劑要乾燥，導(dǎo)電性能好，用量不要太多。我們一噸爐一般用200400g。四生產(chǎn)操作1生產(chǎn)準(zhǔn)備觀察設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、迴圈冷卻水情況（結(jié)晶器、底座、水冷電纜）等通水正常，迴圈水壓應(yīng)大於0.2MP，同時(shí)出水情況良好（滿管出水有一定水壓）。首先用砂輪將底座表面清理乾淨(jìng)，如有粘鐵可準(zhǔn)備一扁鏟和手錘打掉，並用砂輪磨平、清理，使其表面出現(xiàn)紫銅金屬光澤。底墊要磨平，與底座接觸緊密，在底墊和底座接觸處圍上石棉繩，防止渣

12、料進(jìn)入底墊底下造成斷路，之後再繩週邊上圍渣，圍渣可採用返回渣粉末或者螢石粉，石棉繩、圍渣要乾燥，接著在底墊中心放置引弧劑，引弧劑要求底面與墊板接觸良好，放好引弧劑在底墊上引弧劑周圍放置已配好的渣料，圍渣高510mm。坐上結(jié)晶器，在坐結(jié)晶器時(shí)候要坐垂直、坐穩(wěn)，放好後可繞結(jié)晶器軸心輕轉(zhuǎn)，以便渣料和結(jié)晶器接觸良好，作好上面工作後，在結(jié)晶器與底墊接觸的邊緣圍上一圈潮砂或者潮的返回渣，以防止跑渣。上石磨電極，試運(yùn)行小車，同時(shí)觀察水管密封情況，如無電流可敲打底座和結(jié)晶器。正常後準(zhǔn)備工作完畢。2起弧造渣 快下至50100mm時(shí)按手動(dòng)慢速下降，同時(shí)給上高壓，在降至50mm左右時(shí)打自動(dòng)，此時(shí)在電極穩(wěn)流控制下，電

13、機(jī)逐步的慢速自動(dòng)下降，直到系統(tǒng)產(chǎn)生回路電流，此時(shí)，開始了起弧造渣，就是熔化渣料，我們採用電阻熱造渣法，就是利用電流通過引弧劑時(shí)產(chǎn)生的電阻熱初步熔化渣料，進(jìn)而建立電渣的過程。 操作方法有兩種： (1)用石墨電極化渣：底座上面要清潔平整，表面不得有灰塵，粘鐵/渣等，表面要清理出紫銅的金屬光澤，把準(zhǔn)備好的一端已經(jīng)磨平的金屬底墊放在底座上面的中心位置，要求放穩(wěn)接觸良好，在金屬底墊中心放置引弧劑，最好引弧劑一面平整，與底墊上表面接觸良好，要放穩(wěn)，為更好的造渣，更好的利用引弧劑產(chǎn)生的熱量，在引弧劑周圍圍放12kg重熔渣料，圍放的渣料不能跑到引弧劑下面，防止接觸不良打弧，擊穿墊板和底座，結(jié)晶器和水冷底座之間

14、一般墊乾燥好的返回渣，目的是為了使結(jié)晶器和底座絕緣，降低不必要的電能損耗，所墊的渣料厚度510mm或可直接墊或者加墊石棉布。造渣時(shí)，一個(gè)支臂上為石墨電極另一個(gè)支臂上為金屬自耗電機(jī)，石墨電極的熔化端面的浮碳要清除乾淨(jìng)，端部太細(xì)，不和規(guī)定時(shí)應(yīng)鋸掉，將石墨電極對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器中心，快速下降電極，當(dāng)石磨電極下端接近引弧劑時(shí)，接通電源，慢速下降，來弧時(shí)，快速加幾勺渣料“穩(wěn)弧”、造渣，正常加渣要均勻，邊熔化邊加渣，見亮就加?；螅夯妷阂鬄殡娫睙捳Ｒ睙掚妷?，電流一般不超過3000A360的渣料在大概15分鐘左右加完，然後重熔一段時(shí)間，一直等裏面渣料完全熔化，開始提升電流，大概810分鐘提到正常，其熔

15、渣電流3000A，採用150電極，正常後的冶煉電流大概為60006500A。260的渣料在大概10分鐘左右加完，然後重熔一段時(shí)間，一直等裏面渣料完全熔化，開始提升電流，大概1012分鐘提到正常，其熔渣電流904.8二氧化鈦粉0.35硅石工業(yè)純97注所有渣料的水分0.05%1.1.3渣料粒度見表2表2渣料名稱螢石鎂砂石灰硅石鋁粉鋁粒粒度mm22295%強(qiáng)度1.6Mpa其規(guī)格200mm,不準(zhǔn)有裂紋表面浮碳及粘渣電極端面需100。2.1金屬材料電渣重熔用金屬材料主要指假電極自耗電極及底墊。2.1.1假電極假電極是指連接水冷和自耗電極的導(dǎo)電電極。連接石墨電極的假電極規(guī)格為1801500mm連接自耗電極

16、的假電極必須確保假電極和電極總長度滿足電極與渣接觸知道熔煉終了。電極長度計(jì)算是基于電極行程原則假電極材質(zhì)為奧氏體鋼。2.1.2自耗電極自耗電極是指在重熔過程中將電極頭部埋在渣池中受渣阻熱不斷被熔化掉所以稱為自耗電極。自耗電極通常由電爐感應(yīng)爐冶煉鑄造和軋鍛加工而成只要充填比允許錠鑄件廢軋輥等都可作為自耗電極。對(duì)自耗電極的主要要求是1）必須很直在進(jìn)入結(jié)晶器時(shí)不碰撞結(jié)晶器壁必須能安裝到升降機(jī)構(gòu)上并能導(dǎo)電。2)自耗電極化學(xué)成份必須滿足控制成份要。3）每批自耗電極應(yīng)單獨(dú)存放并標(biāo)明鋼種廠家進(jìn)料日期不得混鋼。2.1.3底墊(1)底墊防止重熔初期底水箱被擊穿和將電流引入結(jié)晶器內(nèi)部熔煉空間的一種安全墊。(2)特

17、殊要求用客戶自帶底墊其他根據(jù)結(jié)晶器大小用鋼板代替。2.重熔前準(zhǔn)備2.1設(shè)備檢查2.1.1檢查電極升降快慢速度系統(tǒng)支臂旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)加緊系統(tǒng)是否靈敏底水箱移動(dòng)是否正常。2.1.2電氣系統(tǒng)的各種開關(guān)儀表指示燈和交直流馬達(dá)正反轉(zhuǎn)是否正常。2.1.3檢查水循環(huán)系統(tǒng)水冷卡頭結(jié)晶器水冷底座底水箱等進(jìn)出水管是否接對(duì)接牢有無滲漏折疊現(xiàn)象不低于0.4MPa水流暢通。2.1.4各種指示開關(guān)歸零。2.2生產(chǎn)前檢查2.2.1檢查所煉鋼種與錠型是否一致。2.2.2自耗電極與假電極之間是否接對(duì)接牢焊口是否出現(xiàn)裂縫等。2.2.3底座清理后應(yīng)與水冷底座接觸嚴(yán)密不能抖動(dòng)2.2.4結(jié)晶器是否座穩(wěn)3生產(chǎn)過程操作3.1起弧造渣3.1.1引

18、弧電極卡好后垂直入爐調(diào)整中心使端頭距引弧劑50-100mm處。待一切就緒后配電員將操作臺(tái)上高壓電鈕合上調(diào)整好電流電壓給上自動(dòng)待指示表上電流波動(dòng)后即可加渣。3.1.2加渣時(shí)一定要四周均勻加入一次加入量不要過多避免冷渣過多造成溶渣凝固透氣性不好導(dǎo)致噴渣鑽渣。3.1.3造渣升溫實(shí)踐見表4表4錠型（直徑）mm加渣時(shí)間min升溫時(shí)間min化渣時(shí)間min240, 30081246203.1.4造渣電流電壓曲線見圖1電壓為58V4000A2000A510t3t3依據(jù)錠型定3.2正常熔煉3.2.1待溶渣升溫時(shí)間達(dá)到后立即將電極離開渣面切斷高壓抬起電極移動(dòng)臺(tái)車換入自耗電極。根據(jù)熔煉要求迅速調(diào)整熔煉電流在10分鐘

19、內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)為正常熔煉電流。如果用自耗電極引弧造渣待渣溶清后逐漸提高電流正常冶煉。3.2.2熔煉期間應(yīng)經(jīng)常觀察爐況調(diào)整電極至中心位置防止電極與結(jié)晶器打弧和其他意外事故的發(fā)生。3.2.3熔煉期間發(fā)生下列情況立即停電結(jié)晶器內(nèi)吊入異物或自耗電極炸裂后掉塊。電極插入金屬熔池或電極與結(jié)晶器打弧。化假電極突然停水或冷卻水出水溫度高于70。斷電超過換電極規(guī)定時(shí)間1min。3.3充填期3.3.1為提高電渣鋼成材率消除縮孔或夾渣熔煉后期需停留足夠補(bǔ)縮的自耗電極保証鋼錠頭部豐滿。3.3.2充填有兩種方法連續(xù)性充填其實(shí)質(zhì)就是減少電流。重熔將近結(jié)束時(shí)保持電壓不變陳電流從最大值依次降低每減以次停留數(shù)分鐘直到電流最小時(shí)保持5

20、-10分鐘提起電極切斷電路。間歇式充填即在重熔末期采用間歇停電或供電的方式而且在每次再供電時(shí)也逐漸減小電流以達(dá)到補(bǔ)縮的目的。充填結(jié)果無凹心無鐵豆無二層皮。3.3.3各種錠型充填時(shí)間見表5表5錠型直徑240300充填時(shí)間1015min3.4模冷和脫模模冷電渣重熔完畢切斷電源電渣錠再結(jié)晶器中自然冷卻即為模冷模冷時(shí)間不宜太長待澆帽凝固即可。模冷期間不允許移動(dòng)底水箱開動(dòng)小車。模冷時(shí)間根據(jù)錠型來定240模冷時(shí)間為2030min脫模脫模前后準(zhǔn)備好脫模工具準(zhǔn)備好保溫罩。3.5鋼錠的緩冷退火為防止易炸裂鋼種產(chǎn)生炸裂及時(shí)消除應(yīng)力降低硬度鋼錠脫模后需進(jìn)行緩冷要求退火的鋼種須及時(shí)退火。3.5.1電渣鋼錠的緩冷緩冷制度由于各單位條件不同有空冷罩冷和熱砂埋我司采用罩冷。緩冷要求若不連續(xù)生產(chǎn)在第一爐生產(chǎn)時(shí)保溫罩應(yīng)預(yù)熱。保溫罩上寫名保溫時(shí)間及保溫鋼種。嚴(yán)禁把熱鋼錠和剛出坑鋼錠與易炸裂鋼錠堆放在一起。出坑鋼錠不得被水淋。3.5.2鋼錠的退火a. 消除鋼錠組織應(yīng)力改善加工性能。b. 降低鋼種氣體減少白點(diǎn)裂紋。c. 降低鋼錠的硬度。3.5.3引弧劑的熔