电渣重熔渣系

最广泛使用的渣系是CaF2-TiO2渣,其代表成分是CaF270%+Al2O330%。这种渣综合工艺性能较好,适应不同工艺条件,具有一定的脱硫及去夹杂能力,适用于重熔滚珠轴承钢、合金结构钢、高速工具钢、模具钢及不锈耐热钢等。但这种渣存在着一些缺点,如渣成分不在低熔共晶点上,熔

最广泛使用的渣系是CaF2-TiO2渣,其代表成分是CaF270%+Al2O330%。这种渣综合工艺性能较好,适应不同工艺条件,具有一定的脱硫及去夹杂能力,适用于重熔滚珠轴承钢、合金结构钢、高速工具钢、模具钢及不锈耐热钢等。但这种渣存在着一些缺点,如渣成分不在低熔共晶点上,熔点偏高;渣的电导率高,重熔电耗高;渣中CaF2含量高,熔炼中易污染环境;钢中夹杂物以脆性铝酸盐及刚玉为主,影响钢的塑性和韧性等。

电渣重熔渣系

为了避免CaF2-Al2O3渣系的上述缺点,近年来开发了CaF2-CaO-Al2O3三元渣系,CaF2-CaO-Al2O3-MgO四元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系等(见表1~表3)。这些渣系的成分基本选择在三元共晶线上,渣的熔点较低,渣皮凝固时偏析现象较轻微,渣成分稳定,铸锭表面光洁,成型良好。而且这些渣系具有较低的电导率,提高了电效率,因渣中CaF2减少,造成的污染也有所减轻,渣中含少量MgO或SiO2,防止了钢液吸气,使铸锭表面光洁。这些渣系的缺点是含有CaO,易于吸水,因此必须十分注意保持渣料的干燥,以防止钢水吸氢增氧。

(图)电渣重熔渣系电渣重熔渣系

上述渣系均含有CaF2,据测试CaF270%+Al2O330%和CaF220%+Al2O340%+CaO40%的渣,氟的发散量分别为30~35mg/m3和12~18mg/m3。为了防止重熔中氟的挥发对环境的污染,近年来各国都致力于无氟渣的开发,无氟渣基本上采用CaO-Al2O3渣系,有时加入少量的MgO。(表4)这种渣系具有较低的电导率,在1600℃时,其电导率仅为CaF2-CaO-Al2O3渣的1/5,熔化速率可提高20%~40%,其生产率高,电0.耗低,而且无氟渣去氧、脱硫效果良好。但是无氟渣也存在着一些操作上的问题,如无氟渣熔点高,导电率低,引燃困难,需要液渣引燃;无氟渣的成分在CaO-Al2O3。共晶点附近,该共晶点液相线陡升,液渣成分稍有波动,渣熔点变化即很显著,影响铸锭成型,要求电渣输入功率要稳定,工艺操作不如氟化物渣系易于控制;无氟渣的电导率低,重熔时需要较高的工作电压,影响炉前操作的安全,需采用大充填比重熔;另外无氟渣CaO含量高易吸水增氢等。因此,虽然无氟渣在防止污染和提高电渣重熔热效率方面具有突出的优越性,但仍处于试验阶段。

(图)电渣重熔渣系电渣重熔渣系

(图)电渣重熔渣系电渣重熔渣系

长期以来,电渣重熔一直沿用碱性渣及中性渣,对渣中SiO2含量予以限制。为了适当降低CaF2-CaO-Al2O3渣系熔渣氧离子活度,防止吸氢增氧,近年来开始在渣中加入SiO2,采用酸性渣以满足工业发展的需要,其成分见表5。碱性渣脱磷脱硫效果良好,但它具有较高的透气性,不可避免地将提高钢中含氢量。随着电渣重熔锭型的日益大型化,渣池与大气接触面积增加,电渣锭去氢问题日益尖锐。酸性渣虽不利于脱硫脱磷,但由于透气性差,利于除氢。对于50~300t重的直径1000~3000mm的大锭采用酸性渣(B<1)重熔,防止钢中增氢效果明显。用碱性渣重熔,氢会增至8cm3/100g,而用酸性渣重熔,则钢中氢含量不超过2cm3/100g。另外,采用酸性渣重熔,可以改变钢中非金属夹杂物形态。用碱性渣重熔,钢中夹杂物以刚玉为主(Al2O360%~90%,SiO2<20%),若用酸性渣重熔,钢中夹杂物以硅酸盐为主(SiO240%~60%,Al2O315%~20%),为塑性夹杂物,而易于加工。但是,使用酸性渣必须解决其电导率低引起电渣过程不稳,以及重熔含有易氧化元素的钢时其合金元素的烧损问题。

(图)电渣重熔渣系电渣重熔渣系

电渣重熔含Ti钢和含Mg钢等特殊用钢,常常在渣中加入一定量的TiO2或MgO,从而达到抑制钢中钛或镁的烧损,提高其收得率的目的。前苏联用AHφ-21渣(CaF250%+Al2O325%+TiO225%)重熔含Ti钢、美国采用CaF270%+Al2O320%+TiO210%渣重熔马氏体时效钢等,Ti的收得率均大于90%。前苏联用九AHφ-9渣(CaF265%~75%+MgO25~35%)、中国用CCaF255%+Al2O325%+MgO10%+CaO10%渣系冶炼含镁合金,均起到了“平衡渣”的作用。

另外,人们对渣中添加少量稀土氧化物以降低渣的氧化势和熔点,增加渣的稳定性,减少钢中活泼金属的氧化损失等,也进行了一定的探讨,由于稀土氧化物价格偏高而未能广泛应用

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