電渣重熔渣系相關(guān)介紹
概念
電渣重熔渣系(slags electrosla gremelting)是一種含有CaO,、CaF2、Al2O3,、MgO,、SiO2等成分,，在高溫下具有適當(dāng)電導(dǎo)率并具有脫硫,、脫磷,、去除非金屬夾雜物等能力的堿性物體。
功能
作為重熔熱源
它把電能轉(zhuǎn)化為電阻熱,，金屬電極依靠熔渣的電阻熱進(jìn)行熔化,，并滿足熔煉溫度的需要。
作為凈化劑
重熔過程中熔化的金屬形成金屬熔滴穿過渣池時,，渣與金屬液滴接觸面積很大,，利用渣的化學(xué)特性可以有效地去除鋼中有害元素硫、磷等,，去除有害氣體氫,、氧、氮等,，吸收,、溶解熔融金屬與渣界面的非金屬夾雜物，使金屬得到提純,、凈化,。
作為保護(hù)劑
它在鑄錠和結(jié)晶器間形成一層渣皮，這層渣皮起到了絕緣,、隔熱,、潤滑作用，使金屬不與結(jié)晶器直接接觸,，防止了電分流,，使熱流主要向底水箱方向傳導(dǎo)，結(jié)晶趨向縱軸方向,，并有利于鑄錠和結(jié)晶器壁的相對運(yùn)動,。另外，在金屬熔池上方的熔融渣池使金屬液避免直接與大氣接觸,，起到了防止金屬氧化及貯熱保溫作用,。在電渣重熔過程中，金屬始終在渣的包覆下熔化,、凝固,。
渣的選擇
電渣重熔渣配比和渣量的選擇對電渣鋼的冶金質(zhì)量,、熔煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及環(huán)境保護(hù)具有重大的影響。為了滿足各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求,，必須從熔點(diǎn),、電導(dǎo)、黏度,、堿度,、表面張力、比熱,、蒸汽壓,、透氣度等各項物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮，才能選出合理的渣型,。
熔點(diǎn)
渣的熔點(diǎn)應(yīng)低于重熔金屬熔點(diǎn),，熔渣成分力求選在低熔共晶點(diǎn)附近，這樣可以減少渣皮凝固時的偏析,，防止渣成分的變化造成工藝參數(shù)難以穩(wěn)定的現(xiàn)象,。通常渣的熔點(diǎn)應(yīng)比重熔金屬的熔點(diǎn)低100～200℃。
電導(dǎo)率
熔渣應(yīng)具有適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率,，以產(chǎn)生足夠的熱量,，保證金屬熔化、過熱及精煉的進(jìn)行,，并提高電渣重熔的電效率,，降低電耗。一般要求在2000℃時,，熔渣的電導(dǎo)k≤3Ω-1•cm-1,。
黏度
熔渣應(yīng)有適當(dāng)?shù)酿ざ龋⑶以诟邷叵吗ざ戎惦S溫度變化越小越好,。具有良好流動性的渣才能保證高溫下渣池?zé)釋α?，使鑄錠徑向溫度均勻，利于去氣脫硫等物化反應(yīng)的進(jìn)行,，利于形成薄渣皮,，提高鑄錠表面質(zhì)量。一般熔渣在1800℃時,，黏度η≤0.5Pa•s,。
堿度
為了保證重熔過程脫硫良好，熔渣應(yīng)具有較高的堿度,，一般堿度B>1,，B=CaO/(SiOz+1/2Al2O3)。
表面張力
熔渣與熔融金屬之間應(yīng)有足夠大的表面張力,，以有助于渣殼分離,，防止熔渣卷入金屬內(nèi),；而熔渣與非金屬夾雜物之間的表面張力越小越好，以利于熔渣對非金屬夾雜物的浸潤,、吸附和溶解,。
渣的組元
常用渣的基本形態(tài)是以CaF2為基礎(chǔ)，配入適當(dāng)?shù)腃aO,、Al2O3,、MgO、SiO2,、TiO2等氧化物組成的,，各組元成分在渣中有各自的作用。
CaF2：能降低渣的熔點(diǎn),、黏度和表面張力,。但和其他組元相比，CaF2的電導(dǎo)率較高,，純CaF2在1650℃時電導(dǎo)率達(dá)4.54Ω-1•cm-1；渣中CaF2含量高,，熔煉中易放出有害氣體和煙塵,，造成環(huán)境污染。
CaO：渣中加入CaO將增大渣的堿度,，提高脫硫效率,，在CaO加入量為40%情況下，脫硫率最高可達(dá)到85%,；而且ca0的加入能夠降低渣的電導(dǎo)率,。但是Ca()吸水性強(qiáng)，易帶入氫和氧,，造成鋼增氫增氧,。
Al2O3：能明顯降低渣的電導(dǎo)率，減少電耗,，提高生產(chǎn)率,。例如(CaF290%+AAl2O310%，在1650℃時,，電導(dǎo)率降為3.44Ω-1•cm-1,；如果Al2O增加到30%，電導(dǎo)率將降為1.75Ω-1•cm-1,。但是渣中Al2O3增加,，將使渣的熔化溫度和黏度升高，并將降低渣的脫硫效果,，另外會使重熔過程難以建立和穩(wěn)定,。一般Al2O3的含量不大于50%,。
MgO：渣中含有適當(dāng)?shù)腗gO將會在渣池表面形成一層半凝固膜，可防止渣池吸氫及防止渣中變價氧化物向金屬熔池傳遞供氧,，從而使鑄錠中氧,、氫、氮含量降低,。同時,，這層凝固膜可減少渣表面向大氣輻射的熱損失。但是MgO容易使熔渣的黏度提高,，所以渣中含MgO一般不超過15%,。
SiO2：渣中加入少量SiO2，可以降低渣的熔點(diǎn),，提高渣的高溫塑性,，使鑄錠表面光潔，而且也能降低渣的電導(dǎo)率,。SiO2的加入還可以改變鋼中夾雜物的形態(tài),，由鋁酸鹽夾雜變?yōu)楣杷猁}夾雜，使鋼材易于加工變形,。但是渣中SiO2含量過多,，則有反應(yīng)2CaF2+SiO2=2CaOS+SiF4↑發(fā)生，造成渣中CaF2的揮發(fā)損失,，另外SiO2高還將使金屬中SiO2含量增加,。
TiO2：在重熔含Ti的鋼及合金時，渣中加入一定量的TiO2,，可以抑制鋼中鈦的燒損,；另外，常采用CaF2-TiO2型導(dǎo)電渣作引燃劑,；TiO2是變價氧化物,，它對金屬熔池起傳遞供氧作用。
常用渣系
最廣泛使用的渣系是CaF2-TiO2渣,，其代表成分是CaF270%+Al2O330%,。這種渣綜合工藝性能較好，適應(yīng)不同工藝條件,，具有一定的脫硫及去夾雜能力,，適用于重熔滾珠軸承鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼,、高速工具鋼,、模具鋼及不銹耐熱鋼等。
缺點(diǎn)及措施
電渣重熔渣系存在著一些缺點(diǎn)，如渣成分不在低熔共晶點(diǎn)上,，熔點(diǎn)偏高,；渣的電導(dǎo)率高，重熔電耗高,；渣中CaF2含量高,，熔煉中易污染環(huán)境；鋼中夾雜物以脆性鋁酸鹽及剛玉為主,，影響鋼的塑性和韌性等,。
為了避免上述缺點(diǎn)，近年來開發(fā)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,。這些渣系的成分基本選擇在三元共晶線上，渣的熔點(diǎn)較低,，渣皮凝固時偏析現(xiàn)象較輕微,，渣成分穩(wěn)定，鑄錠表面光潔,，成型良好,。而且這些渣系具有較低的電導(dǎo)率，提高了電效率,，因渣中CaF2減少,，造成的污染也有所減輕，渣中含少量MgO或SiO2,，防止了鋼液吸氣，使鑄錠表面光潔,。
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