模具鋼電渣重熔工藝
電渣重熔是金屬及其合金的一種特殊的冶煉方法，雖然電渣冶金可劃分出多種技術方法和應用于不同的領域，但其基本和核心的技術是電渣重熔(Electroslag Remelting,，簡稱ESR),。電渣重熔的基本原理是：在銅制水冷結晶器中加入固態(tài)或液態(tài)的爐渣,，將自耗電極的端部插入其中,。當自耗電極,、爐渣和底水箱通過短網(wǎng)與變壓器形成供電回路時,，有電流從變壓器輸出通過液態(tài)熔渣,。由于在上述供電回路中熔渣的電阻相對較大,，占據(jù)了變壓器二次電壓的大部分壓降低，從而在渣池在產生大量的熱,，使其處于高溫的熔融狀態(tài),，由于渣池的溫度遠大于金屬的熔點，從而使自耗電極的端部逐漸加熱熔化,，熔化的金屬匯聚成液滴,，在重力的作用下金屬熔滴從電極的端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池,，由于水冷結晶器的強制冷卻,，液態(tài)金屬逐漸形成鋼錠。
1．電渣重熔的特點
電渣重熔屬于二次精煉方法,，自耗電極是其原料,，自耗電極可由其他的冶煉方法獲昨，如電弧爐,、感應爐,、真空感應爐和真空自耗爐等制備。電渣重熔的目的是在初煉的基礎上進一步提純鋼,、合金和改善鋼錠的結晶組織,，從而獲得高質量的金屬產品，與其他的冶金方法相比,，具有以下的特點：
①金屬的熔化,、澆注和凝固在一個較純凈的環(huán)境中實現(xiàn)，減少了鋼液的污染,。
②具有良好的冶金反應的熱力學和動力學條件,，電渣重熔過程中渣池溫度通常在1750℃以上，電極下端至金屬熔池中心區(qū)域的熔渣溫度可達1900℃左右,，鋼液的過熱度可達450℃左右,，高溫熔池促進了冶金物理化學反應。良好的動力學條件表面在電渣重熔過程中鋼渣能進行充分接觸,，同時由于電磁力的攪拌作用,，不斷更新了鋼渣打的接觸面，強化了冶金反應,，促進了有害雜質和非金屬夾雜物的去除,。
③自上而下的順序凝固條件保證了重熔金屬錠結晶組織均勻致密,。
在電渣重熔過程中電極的熔化和熔融金屬的結晶是同時進行的。鋼錠上端始終有液態(tài)金屬溶池和發(fā)熱的渣池,，既保溫又有足夠的液態(tài)金屬填充凝固過程中因收縮而產生的縮孔,，可以有效的消除一般鋼錠的疏松和縮孔，現(xiàn)時金屬液中的氣體和夾雜物也易于上浮,，所以鋼錠的組織致密,、均勻。
④在水冷結晶器與鋼錠之間形成的薄而均勻的渣殼,，保證了重熔鋼錠的表面光潔,。
2．電渣重熔的工藝要素：
由于電渣重熔的獨特的優(yōu)勢，近些年來,，在合金模具鋼的生產中大量被應用,。但在其生產工藝方面，應注意以下幾個方面：
①電力制度
重熔時的電流大小的變化將影響熔化速度和電力消耗,，也直接影響鋼錠的結晶狀態(tài),。這三個因素是相互關聯(lián)的，如增大充填比后,，為避免熔速過快,，使熔池過深而影響冶金質量，就應降低輸入功率,。但為保證穩(wěn)定的熔煉過程,，一般均采用較低的工作電壓。正確地選用電力制度十分重要,。
②渣系及渣量
爐渣在電渣冶金中十分重要,，爐渣不但能起到發(fā)熱劑的作用和精煉作用，而且是在電極熔化末端,，熔滴形成和下落,，在渣池與金屬熔池界面上，熔渣與金屬液之間要發(fā)生一系列的物理化學反應,，如脫硫,、去氣和吸收非金屬夾雜物，鋼中的活潑元素的氧化或某些氧化物的還原等反應,，從而對鋼的純凈度和化學成分的控制產生重要的影響。在模具鋼的冶煉中大部分的品種采用二元系,，即CaF2-Al2O3系,，這也是電渣重熔常用的渣系，一般比例為70%/30%,。也有用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系和CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元渣系的,。渣的用量一般視錠重而定,。
③充填比
所謂的充填比是指電極截面積的大小和結晶器截面積之比。充填比與電渣熔煉時的熔池的大小,，深度和形狀等有很大的關系,，從而影響電渣鋼的質量。加大充寺紫會降低電耗,，加深熔池的深度,，但過大會帶事操作的不便。小的充填比有利于夾雜物的去除,，并且有利于鋼錠良好的結晶組織,。
電渣重熔后，模具鋼的組織和性能有顯著提高,，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1,、改善鋼的低倍組織。在電渣重熔時,，由于鋼液的快速凝固,，其結晶的方向發(fā)生了變化，比普通的模鑄鋼錠相比有明顯的改善,。重熔時樹枝狀晶的晶間距離縮小了,，如H13(4Cr5MoSiV1)鋼材的中心部分檢查發(fā)現(xiàn)，模鑄鋼錠為750μm,，而電渣錠生產時為490μm,，細化的枝晶有利于組織和成分的均勻化。
2,、降低鋼中的非金屬夾雜物的含量,。經(jīng)電渣重熔后，鋼中的非金屬夾雜物的含量顯著降低,，尤其是硫化物夾雜在形態(tài)和數(shù)量上都有明顯的變化和減少,，硅酸鹽夾雜也大量被去除，氧化物多為Al2O3,，但數(shù)量也明顯減少,。日本JIS標準的SKD61（相當于GB的4Cr5MoSiV1），有不同的冶煉方法生產的鋼材的病例雜物水平見表2-11,，從表中可以得知,，通過電渣重熔后鋼的純潔度明顯提高。
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