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(guò)程中熔化的金屬形成金屬熔滴穿過(guò)渣池時(shí)，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(rùn)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(duì)運(yùn)動(dòng)。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(guò)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(duì)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(xiàng)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(xiàng)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(shí)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(guò)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(shí)，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(dòng)性的渣才能保證高溫下渣池?zé)釋?duì)流，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(shí)，黏度η≤0.5Pa•s。
堿度
為了保證重熔過(guò)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(duì)非金屬夾雜物的浸潤(rùn)、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(shí)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(shí)，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(huì)使重熔過(guò)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(huì)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(jià)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(shí)，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(guò)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(guò)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(shí)，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(jià)氧化物，它對(duì)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(lái)開(kāi)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(shí)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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