模具钢电渣重熔工艺

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1、http://www.mysteels.com.cn模具钢电渣重熔工艺电渣重熔是金属及其合金的一种特殊的冶炼方法，虽然电渣冶金可划分出多种技术方法和应用于不同的领域，但其基本和核心的技术是电渣重熔(ElectroslagRemelting，简称ESR)。电渣重熔的基本原理是：在铜制水冷结晶器中加入固态或液态的炉渣，将自耗电极的端部插入其中。当自耗电极、炉渣和底水箱通过短网与变压器形成供电回路时，有电流从变压器输出通过液态熔渣。由于在上述供电回路中熔渣的电阻相对较大，占据了变压器二次电压的大部分压降低，从而在渣池在产生大量的热，使其

2、处于高温的熔融状态，由于渣池的温度远大于金属的熔点，从而使自耗电极的端部逐渐加热熔化，熔化的金属汇聚成液滴，在重力的作用下金属熔滴从电极的端头脱落，穿过渣池进入金属熔池，由于水冷结晶器的强制冷却，液态金属逐渐形成钢锭。1．电渣重熔的特点电渣重熔属于二次精炼方法，自耗电极是其原料，自耗电极可由其他的冶炼方法获昨，如电弧炉、感应炉、真空感应炉和真空自耗炉等制备。电渣重熔的目的是在初炼的基础上进一步提纯钢、合金和改善钢锭的结晶组织，从而获得高质量的金属产品，与其他的冶金方法相比，具有以下的特点：①金属的熔化、浇注和凝固在一个较纯净的环境

3、中实现，减少了钢液的污染。②具有良好的冶金反应的热力学和动力学条件，电渣重熔过程中渣池温度通常在1750℃以上，电极下端至金属熔池中心区域的熔渣温度可达1900℃左右，钢液的过热度可达450℃左右，高温熔池促进了冶金物理化学反应。良好的动力学条件表面在电渣重熔过程中钢渣能进行充分接触，同时由于电磁力的搅拌作用，不断更新了钢渣打的接触面，强化了冶金反应，促进了有害杂质和非金属夹杂物的去除。③自上而下的顺序凝固条件保证了重熔金属锭结晶组织均匀致密。在电渣重熔过程中电极的熔化和熔融金属的结晶是同时进行的。钢锭上端始终有液态金属溶池和发热

4、的渣池，既保温又有足够的液态金属填充凝固过程中因收缩而产生的缩孔，可以有效的消除一般钢锭的疏松和缩孔，现时金属液中的气体和夹杂物也易于上浮，所以钢锭的组织致密、均匀。④在水冷结晶器与钢锭之间形成的薄而均匀的渣壳，保证了重熔钢锭的表面光洁。2．电渣重熔的工艺要素：由于电渣重熔的独特的优势，近些年来，在合金模具钢的生产中大量被应用。但在其生产工艺方面，应注意以下几个方面：①电力制度重熔时的电流大小的变化将影响熔化速度和电力消耗，也直接影响钢锭的结晶状态。这三个因素是相互关联的，如增大充填比后，为避免熔速过快，使熔池过深而影响冶金质量，

5、就应降低输入功率。但为保证稳定的熔炼过程，一般均采用较低的工作电压。正确地选用电力制度十分重要。②渣系及渣量炉渣在电渣冶金中十分重要，炉渣不但能起到发热剂的作用和精炼作用，而且是在电极熔化末端，熔滴形成和下落，在渣池与金属熔池界面上，熔渣与金属液之间要发生一系列的物理化学反应，如脱硫、去气和吸收非金属夹杂物，钢中的活泼元素的氧化或某些氧化物的还原等反应，从而对钢的纯净度和化学成分的控制产生重要的影响。在模具钢的冶炼中大部分的品种采用二元系，即CaF2-Al2O3系，这也是电渣重熔常用的渣系，一般比例为70%/30%。也有用CaF2

6、-Al2O3-CaO三元渣系和CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元渣系的。渣的用量一般视锭重而定。http://www.mysteels.com.cn③充填比所谓的充填比是指电极截面积的大小和结晶器截面积之比。充填比与电渣熔炼时的熔池的大小，深度和形状等有很大的关系，从而影响电渣钢的质量。加大充寺紫会降低电耗，加深熔池的深度，但过大会带事操作的不便。小的充填比有利于夹杂物的去除，并且有利于钢锭良好的结晶组织。电渣重熔后，模具钢的组织和性能有显著提高，主要表现在以下几个方面：1、改善钢的低倍组织。在电渣重熔时，由于钢液的快速凝固

7、，其结晶的方向发生了变化，比普通的模铸钢锭相比有明显的改善。重熔时树枝状晶的晶间距离缩小了，如H13(4Cr5MoSiV1)钢材的中心部分检查发现，模铸钢锭为750μm，而电渣锭生产时为490μm，细化的枝晶有利于组织和成分的均匀化。2、降低钢中的非金属夹杂物的含量。经电渣重熔后，钢中的非金属夹杂物的含量显著降低，尤其是硫化物夹杂在形态和数量上都有明显的变化和减少，硅酸盐夹杂也大量被去除，氧化物多为Al2O3，但数量也明显减少。日本JIS标准的SKD61（相当于GB的4Cr5MoSiV1），有不同的冶炼方法生产的钢材的病例杂物水平

8、见表2-11，从表中可以得知，通过电渣重熔后钢的纯洁度明显提高。