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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电渣重熔学习.精品文档. 上海白鶴華新麗華特殊鋼製品有限公司 技術科 2006-8-3前言電渣冶煉技術在特種冶煉領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領域的發展對高品質鋼材的需求量越來越大電渣重熔技術逐步受到了各個行業的青睞本手冊僅供我司新進參考閱讀由於時間倉促個人水準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一步完善修正一電渣重熔技術概述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，結晶器，底水箱，夾頭，短網，變壓器結晶器台車。定義：
2、把常規方法(電弧冶煉、感應爐冶煉)煉製的鋼材，在水冷結晶器中進行二次精煉的一種工藝。基本原理：通過渣阻產生的熱能熔化電極，熔滴通過渣池到金屬熔池通過水冷結晶器結晶的過程。2電渣重熔的特點電渣重熔過程中，自耗電極熔化，形成熔滴，在渣中過渡，液態金屬與熔渣進行充分的冶金物化反應，主要功能是去夾雜、夾渣，在底部水冷和渣池的保溫條件下，快速軸向凝固結晶。（1） 鋼渣之間充分的物化反應，提高了鋼液的純淨度；（2） 鋼錠軸向性，結晶組織發展提高鋼的緻密性和組織成分的均勻性；（3） 渣皮保護，鋼錠表面品質良好；（4） 設備簡單操作方便。3電渣爐的地熱源及熱分佈3.1、電渣熱源（1）電弧爐：熱源為弧光熱；（2
3、）感應爐：又叫中頻爐，電流頻率在2000Hz，熱源為渦流自感熱；（3）真空電弧爐：熱源為弧光熱；（4）真空感應爐：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重熔時間，單位S。因為電渣重熔過程中，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渣料傳給結晶器的熱量，為無效熱能； 3鋼錠傳給結晶器的熱量，為無效熱能； 4鑄錠儲熱，對鋼錠凝
4、結不利的熱能； 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結晶器的熱能； 8輻射給自耗電極的熱能，為有效熱能，預熱電極。4.2、充填比對電耗的影響以同一電渣爐，同一結晶器（300mm）為准：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/結晶器直徑；B：面積充填比=自耗電極面積/結晶器面積。一般都在其後標明。二設備概況1結晶器實際上也是爐體，外層用鋼板焊制，內層一般用
5、12mm厚紫銅板焊制，夾層內通冷卻水，注意水管是從下部進入，從另外一側上部出水管排出，如果一進一出效果不好時，可採用雙進雙出，增加進出口，提高結晶器的冷卻效果。結晶器的所有焊縫必須牢固嚴密，新結晶器或修補的結晶器使用前必須進行打壓試驗，其壓力要大於0.4mp，時間大於30min，在打壓時，焊縫不許有滲水現象出現，結晶器在使用前要檢查：內壁光滑，不允許有裂紋，氣孔，氣泡，凹坑等缺陷，當內壁出現6mm以上凹坑時，必須進行補焊修磨。同時為了保證結晶器使用壽命在交換電極時，必須對準了下，防止和爐壁接觸打弧擊穿或者出現凹坑。例如：對於360結晶器，為二進二出（即有兩個進水管兩個出水管），在打壓時候可關閉
6、一個出水管線然後觀察結晶器各個位置有無滲水，結晶器內外壁有無“出汗”現象。2結晶器台車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，只留有進水和出水口。水冷底座在使用前上表面應該光滑平整，不能有砂眼，氣孔，夾雜，凹坑，每煉完一爐都要檢查，出現8mm的缺陷如凹坑等難以磨掉缺陷時，需要進行修復打磨。新水冷底座和修後水冷底座在使用前必須進行打壓試驗：壓力應該大於0.4mp，時間大於30min，在焊縫合連接處不得有滲漏水情況出現，打壓方式可採用和結晶器打壓相同的方式。2.2橫移台車雙層可調心結構可以實現水準XY方向運動和微動用於調整結晶器與自耗
7、電極的位置要求運行平穩各個系統輪子潤滑良好底座水準導軌無破損接觸面無影響台車運行平穩性之缺陷3支撐臂主要是支撐懸臂自耗電極可在電機的作用下上下運動以控制電極的在結晶器中渣面下的深度由H型鋼構築主體包括電機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無鬆動橫樑無鬆動夾持臂上下運動靈活電機運轉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紅，
8、而導致電極脫落造成品質事故。5、石墨電極為了更充分的熔渣，保證鋼錠大頭的品質狀況，通常使用一個化渣電極，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，防止打弧；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、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。自耗電極應該是化學成份合格，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、設備事故，如果有橫裂，在熔煉過程中，易掉塊，
9、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，尺寸規格也要符合要求。2螢石（CaF2）渣中加入CaF2可降低熔渣的熔點和粘度，使熔渣具有良好的流動性，提高渣系得導電率，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點。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，可加AL粉，用45#鋼熔煉使SiO2中的Si進入到鋼中，O轉化為AL2O3，達到提純的目的。螢石在使用前必須乾燥，而且螢石在保存過程中不能淋濕
10、。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，在一定含量範圍內（AL2O3）增加AL2O3含量能降低熔渣的熔點，改善熔渣流動性，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，達到提純金屬的作用。鋁粉一般採用工業純，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。4底墊為了保護水冷底座，確保良好的導電效果，應該確保底墊和底座接觸緊密導電良好。一般情況下：360採用底墊為300，260採用底墊
11、為200，165採用底墊為100，厚度為1020mm。5引弧劑為了保護設備，採用不產生電弧的固態導電介質，當通電時由於引弧劑本身的熱量，使自身熔融，同時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，導電性能好，用量不要太多。我們一噸爐一般用200400g。四生產操作1生產準備觀察設備運轉情況、迴圈冷卻水情況（結晶器、底座、水冷電纜）等通水正常，迴圈水壓應大於0.2MP，同時出水情況良好（滿管出水有一定水壓）。首先用砂輪將底座表面清理乾淨，如有粘鐵可準備一扁鏟和手錘打掉，並用砂輪磨平、清理，使其表面出現紫
12、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，防止渣料進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。坐上結晶器，在坐結晶器時候要坐垂直、坐穩，放好後可繞結晶器軸心輕轉，以便渣料和結晶器接觸良好，作好上面工作後，在結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，試運行小車，同時觀察水管密封情況，如無電流可敲打底座和結晶器。正常後準備工作完畢。2起弧造渣 快下至50100mm時按手動
13、慢速下降，同時給上高壓，在降至50mm左右時打自動，此時在電極穩流控制下，電機逐步的慢速自動下降，直到系統產生回路電流，此時，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產生的電阻熱初步熔化渣料，進而建立電渣的過程。 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，把準備好的一端已經磨平的金屬底墊放在底座上面的中心位置，要求放穩接觸良好，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，為更好的造渣，更好的利用引弧劑產生的熱量，在引弧劑周圍圍放12kg重熔渣料，圍放的渣
14、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，結晶器和水冷底座之間一般墊乾燥好的返回渣，目的是為了使結晶器和底座絕緣，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，一個支臂上為石墨電極另一個支臂上為金屬自耗電機，石墨電極的熔化端面的浮碳要清除乾淨，端部太細，不和規定時應鋸掉，將石墨電極對準結晶器中心，快速下降電極，當石磨電極下端接近引弧劑時，接通電源，慢速下降，來弧時，快速加幾勺渣料“穩弧”、造渣，正常加渣要均勻，邊熔化邊加渣，見亮就加。化渣要求：化渣電壓要求為電渣冶煉正常冶煉電壓，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
15、一段時間，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%強度1.6Mpa其規格200mm,不准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
16、自耗電極的導電電極。連接石墨電極的假電極規格為1801500mm連接自耗電極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。電極長度計算是基于電極行程原則假電極材質為奧氏體鋼。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。對自耗電極的主要要求是1）必須很直在進入結晶器時不碰撞結晶器壁必須能安裝到升降機構上并能導電。2)自耗電極化學成份必須滿足控制成份要。3）每批自耗電極應單獨存放并標明鋼種廠家進料日期不得混鋼。2.1.3底墊(1)底墊
17、防止重熔初期底水箱被擊穿和將電流引入結晶器內部熔煉空間的一種安全墊。(2)特殊要求用客戶自帶底墊其他根據結晶器大小用鋼板代替。2.重熔前准備2.1設備檢查2.1.1檢查電極升降快慢速度系統支臂旋轉系統加緊系統是否靈敏底水箱移動是否正常。2.1.2電氣系統的各種開關儀表指示燈和交直流馬達正反轉是否正常。2.1.3檢查水循環系統水冷卡頭結晶器水冷底座底水箱等進出水管是否接對接牢有無滲漏折疊現象不低于0.4MPa水流暢通。2.1.4各種指示開關歸零。2.2生產前檢查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接牢焊口是否出現裂縫等。2.2.3底座清理后應與水冷底座接觸
18、嚴密不能抖動2.2.4結晶器是否座穩3生產過程操作3.1起弧造渣3.1.1引弧電極卡好后垂直入爐調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台上高壓電鈕合上調整好電流電壓給上自動待指示表上電流波動后即可加渣。3.1.2加渣時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致噴渣鑽渣。3.1.3造渣升溫實踐見表4表4錠型（直徑）mm加渣時間min升溫時間min化渣時間min240, 30081246203.1.4造渣電流電壓曲線見圖1電壓為58V4000A2000A510t3t3依據錠型定3.2正常熔煉3.2.1待溶渣升溫時間達到后立即將電極離開渣面
19、切斷高壓抬起電極移動台車換入自耗電極。根據熔煉要求迅速調整熔煉電流在10分鐘內逐漸轉為正常熔煉電流。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熔煉期間應經常觀察爐況調整電極至中心位置防止電極與結晶器打弧和其他意外事故的發生。3.2.3熔煉期間發生下列情況立即停電結晶器內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。斷電超過換電極規定時間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縮的自耗電極保証鋼錠頭部丰滿。3.3.2充填有兩種方法連續性充填其實質就是減少電流。重熔將近結
20、束時保持電壓不變陳電流從最大值依次降低每減以次停留數分鐘直到電流最小時保持5-10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也逐漸減小電流以達到補縮的目的。充填結果無凹心無鐵豆無二層皮。3.3.3各種錠型充填時間見表5表5錠型直徑240300充填時間1015min3.4模冷和脫模模冷電渣重熔完畢切斷電源電渣錠再結晶器中自然冷卻即為模冷模冷時間不宜太長待澆帽凝固即可。模冷期間不允許移動底水箱開動小車。模冷時間根據錠型來定240模冷時間為2030min脫模脫模前后准備好脫模工具准備好保溫罩。3.5鋼錠的緩冷退火為防止易炸裂鋼種產生炸裂及時消除應力降低硬度
21、鋼錠脫模后需進行緩冷要求退火的鋼種須及時退火。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。緩冷要求若不連續生產在第一爐生產時保溫罩應預熱。保溫罩上寫名保溫時間及保溫鋼種。嚴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. 消除鋼錠組織應力改善加工性能。b. 降低鋼種氣體減少白點裂紋。c. 降低鋼錠的硬度。3.5.3引弧劑的熔煉石墨電極和結晶器尺寸引弧劑配比引弧劑的熔煉引弧劑的重量引弧劑的工藝參數引弧劑重量電壓V電流A加渣時間熔煉時間模冷時間結晶器尺寸。加渣操作先加螢石50%熔清螢石+石灰氧化鈦粉熔清升溫停電模冷3.
22、5.4預熔渣的冶煉3.5.5電渣重熔過程中常見問題的處理。重熔初期跑渣原因A 渣料加熱不好渣料太潮B 渣料在爐中不均有成堆現象渣池溫度局部過熱C 加熱時一定要勤加少加均勻加入D 在換電極后電流一定慢慢升待底部有一定鋼液后可轉入正常電流控制不穩措施a. 適當增加設定電流降低電壓b. 適當增加渣量c. 減少電極直徑鋼錠表面質量不好措施a. 適當提高電壓b. 適當減少電流c. 適當減少渣量熔速過小增加電流增加電壓減少渣量熔速過大渣池太深減少電流減少電壓附表（我司鋼種電渣工藝要求）附表1渣類比例重量造渣電流熔煉電流熔煉時間（包括加渣）鈦白粉/氟化鈣1/150kg25003000300035003540附表二鋼種渣系造渣方式造渣電流熔煉電流補縮電流底墊材質304G0/316G03/7石墨電極或自耗電極3000550030002000304/316316LW3/7自耗電極造渣3000550030002000316316L30407/316075/5石墨或自耗電極造渣3000550030002000304/316304L1/304LS/316LC/316LS5/5自耗電極造渣3000550030002000304/316T91/174PH3/7石墨或自耗電極造渣3000550030002000T91/174備 注渣系=氧化鋁/氟化鈣（螢石粉）粒度只要小于2mm80目均可