[发明专利]一种电渣重熔渣及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种电渣重熔渣及其生产工艺。

背景技术

电渣重熔（ESR）技术是生产高等级热作模具钢的一种特殊熔炼方法，它是利用电流通过熔渣时产生的电阻热做为热源来重熔自耗电极的二次精炼法。在自耗电极熔化、金属滴液形成、滴落过程中，钢渣之间发生一系列的物理化学反应，从而去除钢中的非金属夹杂及有害物质。同时电渣重熔过程自上而下的结晶过程可以明显改善钢锭的凝固质量，提高热作模具钢的各向异性。

由于重熔电熔钢锭具有组织致密、成分均匀、表面光洁、成材率高等优点。因此，从电渣重熔技术产生以后，就成为生产某种特殊材料的重要手段。长期以来，虽然有许多研究者通过建立数学模型的方法描述电渣重熔的过程，并探索最新的工艺，但仍有很多需要研究的问题。电渣重熔技术产生以后，开发了许多渣系用于电渣重熔生产，但往往耗电较高，目前国内某钢厂电渣重熔冷轧锟用钢时吨钢耗电1500~1600KWh。同时，在电渣重熔的生产铸件经常会因为出现白点而导致报废。白点又称发纹或氢脆，是钢中氢引起的一种内部缺陷。白点能显著降低钢的力学性能，尤其是降低钢的塑形与韧性，破坏了钢的连续性，在钢中起内部缺口的作用。在冷轧锟生产中氢往往是冷轧锟产生疲劳纹的发源地，有时会造成冷轧钢工作锟由于氢致脆性而发生突然事件。电渣钢锭通常需要进行长期的扩氢处理，以降低钢锭中的含氢量。

电渣重熔渣系以二元渣系（CaF₂~Al₂O₃）为主，二元渣系综合工艺性能较好，能适应不同的工艺条件，具有一定的脱硫及去夹杂能力。但是，这种渣系，熔点高，导电率高，重熔电耗高。常用渣的基本形态是以CaF₂为基础，配入适当的CaO、Al₂O₃、MgO、SiO₂、TiO2等氧化物组成的，各组元成分在渣中有各自的作用。渣中的CaF₂能降低渣的熔点、粘度和表面张力，但电导率相对较高，而且渣中CaF₂含量高，在熔炼过程中易放出有害气体和烟尘，造成环境污染；渣中Al₂O₃能明显降低渣的电导率，减少电耗，但是渣中Al₂O₃增加，将使渣的熔化温度和粘度升高，并将降低渣的脱硫效果，另外会使重熔过程难以建立和稳定；CaO能增大渣的碱度，提高脱硫效率，并且能降低渣的电导率，但同时CaO吸水性强，极易吸潮粉化，烘烤后生成的OH^-难以去除，或去除后在入炉过程中与大气接触又再次迅速吸潮；即使只有1%石灰水化，也会使熔渣增氢70ppm；渣中含有适当的MgO将会在渣池表面形成一层半凝固莫，可防止渣池吸氧及防止渣中变价氧化物向金属熔池传递供氧，从而使铸锭中氧、氢、氮含量降低，同时可以渣的热损失，但是MgO容易使熔渣的粘度提高。不同的渣系组元不同，熔渣的性能也会有区别。申请号为201510660951.6的专利明公开了一种电渣重熔用渣系，成分及质量百分比为：CaF₂：50~60%，CaO：5~20%，SiO₂：20~35%，Al₂O₃：5~15%，其余为不可避免的杂质。该发明渣系降低CaO和Al₂O₃含量，增加SiO₂百分含量，渣透气性低，有利于防止增氢，提高钢的疲劳性能。该渣系着眼于钢增氢问题，通过合理调节组元的含量，取得了很好的效果。申请号为201410405518.3的专利公开了一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系，该渣系组成和重量百分比为：CaF₂30%~40%，Al₂O₃30%~35%，CaO22%~30%，SiO₂6%~10%，MgO2%~5%，所述渣系熔点为1200~1250℃，在1600℃时粘度为0.1~0.13Pa·s，在1600℃时电阻0.35~0.37Ω·cm，该发明渣系用于双相不锈钢抽锭电渣重熔所得板坯表面和内部质量良好，没有明显重皮、夹渣等缺陷，未发现疏松、偏析、白亮带、皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡、非金属夹杂物及夹渣、异金属夹杂物等缺陷。该渣系着眼于解决双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔过程中出现的内部夹渣、表面漏钢、漏渣等问题，并取得了良好的效果。公知的，本领域的钢种类繁多，每种钢的性能也存在或大或小的区别，电渣重熔渣对钢材的性能也存在直接地影响，而这种影响作用并不是单一的，通常是多种因素相互作用导致的，例如渣系的性能、重熔工艺过程控制和设备条件等。在实际生产中，电渣重熔炼钢不仅必须严格完成工艺规程的要求，而且必须评定区域气候条件、季节性甚至复杂的车间内部状况对冶炼过程的可能性影响。