电渣重熔生产优质模具钢（H13）的工艺转变试验

通过直接浇注双实锭作重熔电极以及筛选渣系，转变原来重熔H13模具钢的工艺，达到了降低重熔成本和提高电渣H13钢质量的目的。     

莱钢H13模具钢的研究开发

介绍了莱钢研究开发高品质H13热作模具钢的过程，采用电炉→LF、VD精炼→钢锭→电渣重熔→锻造工艺生产的H13钢在做了大量检验分析后，质量性能优良。     

21世纪电渣冶金的新进展

电渣技术经过46年的发展，已形成“电渣冶金”新学科，包括电渣重熔(ESR)、电渣熔铸(ESC)、电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接和电渣复合等。目前世界电渣钢年生产能力120万t，用于生产低合金高强度钢、轴承钢、工模具钢、不锈耐热钢和高温合金。最大电渣锭重200t，正在设计建造360t电渣重熔炉。高压电渣重熔(PESR)和真空电渣重熔(VacESR)使重熔金属质量达到高纯水平。电渣热封顶生产的大型电渣锭成本是普通电渣锭生产成本的1／4，具有技术和经济上的潜在优势。述评了优质大型电渣锭制备，真空电渣重熔、高压电渣重熔，快速电渣重熔技术的进展和电渣重熔炉型的发展趋势。     

电渣重熔酸性渣的研究及应用

对发展的电渣重熔酸性渣系的物理化学性能进行了研究。用该酸性渣电渣重熔Si－Ca、Si－Fe脱氧GCr15钢自耗电极的结果表明，可以使钢中夹杂物控制为以硅酸盐为主的塑性夹杂物，提高了钢的疲劳寿命。     

全封闭Ar气保护电渣重熔GH4169合金

上海五钢采用ALD 5t全封闭Ar气保护电渣重熔炉 ESR(Ar)冶炼了GH4 16 9合金锭 ,分析结果表明 ,ESR(Ar)电渣锭氧、硫含量和锭头尾碳、铝、钛之差远低于一般ESR工艺 ;VIM(真空感应熔炼 ) +ESR(Ar)工艺冶炼合金中平均氧含量 6× 10 - 6 远低于VIM +VAR(真空电弧重熔 )工艺冶炼合金中平均氧含量 13× 10 - 6 ,所以ESR(Ar)工艺脱氧效果优于VAR工艺     

电渣重熔高温合金渣系对冶金质量的影响

 电渣重熔渣系的组成直接关系到高温合金的冶炼质量和表面质量。分析了高温合金电渣重熔渣系选择的基本要求和组成特点,确定了高温合金电渣重熔常用渣系的基本类型。通过研究高温合金电渣重熔渣系对冶金质量的影响可知：高碱度渣系具有较好的脱硫效果;为了降低渣料中的不稳定氧化物,应在使用前对萤石进行提纯;可以采用改变渣系组元和加入铝粉的方法,从而减少铝、钛等易氧化元素的烧损;选择低熔点渣系,可有效减少和避免含钛高温合金在电渣重熔过程中易出现的锭身表面渣沟、腰带缺陷、锭身分流眼等表面缺陷。提出的高钛低铝型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：CaF2 65%～70%、[Al2O3]12%～15%、[CaO]12%～15%、[MgO]3%～8%、[TiO2]2%～5%。高铝低钛型高温合金电渣重熔渣系配比（质量分数）为：[CaF2]60%～65%、[A12O3]15%～20%、[CaO]15%～20%、[MgO]0～5%、[TiO2]0%～2%。     

CaF2-Al2O3-CaO渣系电渣重熔过程形成的渣皮结构及成分

分析了9.5 t热作模钢H13重熔锭在380 kg 60CaF₂-30Al₂O₃-10CaO三元渣的重熔过程中渣头和渣皮的结构和成分。结果表明,电渣锭生产过程的渣皮呈现明显的分层结构,自外侧向内,依次为急冷层、氧化铝析出层和内部返熔层;渣头中CaF₂含量普遍低于初渣值,而渣皮中CaF₂含量高于初渣值;铝氧化物在渣头外缘比重最高;重熔后渣的氧含量明显高于初渣。     

真空电渣重熔炉发展前景的探讨

真空电渣重熔炉是在真空电弧重熔炉和气体保护电渣炉的基础上发展起来的一种冶炼高性能合金的特殊真空重熔冶金装备。真空电渣重熔炉冶炼的钢种和合金有优质合金钢,高温合金,精密合金,耐蚀合金,铝、钛、银等合金。介绍了真空电渣重熔炉的工作原理,冶金特点,比较了真空电弧重熔、普通电渣重熔和真空电渣重熔的钢材的冶炼成本、冶金质量和性能,并讨论了真空电渣重熔炉的应用前景。     

工艺参数对电渣重熔锭质量和电耗的影响

针对热作模具钢电渣重熔锭生产过程中存在的质量不稳定、电耗大、成品率不高的问题,分析了电渣重熔过程中几个重要技术参数对电渣重熔钢质量和电耗的影响.通过试验和生产实践,提出了工艺改进措施并取得了良好的效果.     

转炉冶炼热作模具钢H13的生产实践

H13(4Cr5MoSiV1)钢是一种应用广泛的热作模具钢,是制造热锻模、热挤压模和压铸模的主要材料.H13钢通常由特殊钢厂采用电炉冶炼、电渣重熔和锻压工艺生产,质量较为稳定.但该制造工艺复杂、生产周期长、成本高、产量低.介绍了通过大型转炉冶炼和初轧轧制流程开发H13的新工艺,解决了生产过程中存在的一些质量问题,并对H13的实物质量水平进行了评估,各项性能指标接近国外先进水平.     

电渣重熔过程中渣成分变化及钢中氧含量预测

利用XRF和XRD技术分析了电渣重熔过程中不同时间所取渣样的化学成分和物相结构。XRF分析得到电渣重熔过程中渣中Al2O3、CaF2、CaO、SiO2、FeO等成分含量随熔炼时间的动态变化。XRD分析表明:凝固的渣中存在11CaO·7Al2O3·CaF2、12CaO·7Al2O3、CaSiO3等高熔点物质,导致炉渣性质发生变化。根据熔渣化学成分,参考CaF2-CaO-Al2O3渣系的等电导率图和等黏度图,得到了电渣的比电阻和黏度随冶炼时间的变化情况。采用炉渣结构共存理论建立了温度为1 923和1 973K时与渣中Al2O3平衡的钢液中[Al]-[O]平衡关系图。计算结果显示,针对实验研究的钢种,当钢中酸溶铝含量w[Al]s在0.000 1%~1%范围内时,钢液中溶解氧含量随着w[Al]s的增加先减小后增大,当钢中w[Al]s达到0.25%时,钢液中w[O]最小。在实验条件下,因渣成分变化导致的钢中w[O]的波动范围是0.25×10-6~0.48×10-6。     

Fe-20Cr-5Al不锈钢加稀土元素La合金化工艺对La收得率的影响

研究了50kg真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼Fe-20Cr-5Al不锈钢(/%:0.004~0.006C,0.18Si,0.08Mn,20.25~20.28Cr,5.06~5.17Al)时的加La合金化方法对La回收率的影响。结果表明,采用真空感应炉熔炼(VIF)Fe-20Cr-5Al母合金+稀土氧化物La₂O₃(/%:50CaF₂-20CaO-30La₂O₃)电渣重熔(ESR)La合金化时,钢中La的平均含量为0.003%,加稀土氧化物电渣重熔La合金化不明显;真空感应炉母合金La合金化(含0.38%La)+70%CaF₂-30%Al₂O₃电渣重熔后钢中平均La含量为0.066%;真空感应炉母合金La合金化(含0.34%La)+50%CaF₂-20%CaO-30%La₂O₃电渣重熔后钢中平均La含量为0.032%,说明含La母合金在电渣重熔过程La烧损较大,但30%Al₂O₃较30%La₂O₃更有利降低母合金在电渣重熔过程中La的烧损。     

新型热作模具钢H13Ni3Al的研究

依据钢的强韧化设计原理,采用中频感应+电渣重熔冶炼工艺,在H13钢的基础上,通过加入沉淀硬化元素Ni和Al,研究了退火、淬火、回火温度与时间对H13Ni3Al钢的硬度、拉伸强度、延伸率等性能的影响.并与H13的性能进行对比分析.结果表明,合金H13Ni3Al的室温和高温综合力学性能明显优于H13.     

降低工模具钢电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷的工艺实践

通过控制结晶器进水温度40℃,出水68℃;计算机自动补缩模型控制;自动补缩结束时,90 s内完成自耗电极至石墨电极切换,53 V,3 000 A通电熔炼3~5 min,冉切换成自耗电极,50 V,4 000 A,通电6 min等工艺措施,使电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷深度由100 mm降低至30 mm。生产实践表明,补缩工艺操作简单易行,优化工艺生产的工具钢9Cr2Mo,Φ280 mm×1 000 mm,480 kg电渣钢锭210支;热作模具钢H13,420 mm×1 400 mm,1 500 kg电渣钢锭60支,没有再出现因钢锭顶部缺陷而造成锻造坯料报废,钢锭成材率显著提高。     

电渣重熔用预熔渣的开发和应用

预熔渣是电渣重熔生产高质量和高端合金材料的必要造渣原料..实验研究了新渣料和预熔渣在湿 度90%大气下存放的增重率;新渣料中石灰含量对渣料吸潮性能的影响;新渣料和预熔渣对重熔过程钢中氢含量 的影响。应用结果表明,用电熔法制成预熔渣进行电渣重熔,吨钢电耗降低100 -200 kWh,钢锭成材率提高3%以 上,电渣锭无损探伤合格率大幅提高,显著降低钢中氢含量和改善钢锭表面质量。     

Effect of initial large-sized inclusion content on inclusion removal during electroslag remelting of H13 die steel

The current paper focuses on the influence of initial large-sized inclusion content in the consumable electrode on inclusion removal during electroslag remelting (ESR) of H13 die steel. Considering the relationship between the inclusion size and the interfacial energy change of the slag/inclusion/steel system during the inclusion transfer across the steel/slag interface, the thermodynamic conditions for inclusion removal from steel to the slag were put forward. The results showed that the content of large-sized inclusions in final ESR ingot was decreased by approximately 13.66% with the increase in large-sized inclusion content in the consumable electrode from 11.36?mg/10?kg to 16.50?mg/10?kg. The interfacial energy change of the slag/inclusion/steel system decreases with the increase in inclusion radius during the absorption process of inclusions by slag, which is beneficial for inclusion removal.     

电渣重熔大型冷轧辊用钢的工艺研究

电渣重熔（ESR）钢所生产的冷轧辊能显著改善冷轧辊质量,提高轧辊使用性能。通过对电渣重熔工艺的系统研究,在国产10 t大型电渣重熔炉上开发了以递减功率模型为核心的钢锭结晶质量控制、渣皮厚度控制和防止增氢等先进工艺技术。采用该技术的重熔电耗为1400 （kW·h）/t,所生产的产品质量稳定,各项性能指标达到比国家标准更为严格的企业内控标准,得到用户好评。     

电渣重熔精炼过程数值模拟研究进展

摘要：电渣重熔技术在高品质特殊钢的生产中占据重要地位。由于电渣重熔过程的复杂性以及现场测量条件的限制,数值模拟已成为解析其过程现象和机制的必要手段。主要综述了电渣重熔过程数值模拟的研究进展,包括电磁场、流场、传热、凝固、宏观偏析、精炼反应和夹杂物去除等,还涉及到了导电结晶器、旋转电极、加压电渣重熔、电渣接续制备双合金和电渣重熔回收不合格电解金属锰等电渣冶金新技术的数值模拟研究。利用数值模拟可以准确掌握重熔过程中多物理场的耦合作用规律,进而预测电渣锭成分分布,优化电渣锭质量,推动电渣冶金技术的发展。     

电渣重熔过程电源频率对电渣锭洁净度的影响

 电渣重熔采用低频供电可以提高功率因数、降低电耗,并实现电力系统的三相平衡。然而,其对电渣锭冶金质量特别是洁净度的影响还缺乏足够的数据支撑。为了研究电源频率特别是低频操作对电渣重熔锭洁净度的影响,采用实验室小型低频电渣重熔炉,以304奥氏体不锈钢、GCr15轴承钢为研究对象,详细分析了不同的电源频率对电渣锭化学成分、气体含量、夹杂物分布的影响规律。研究结果发现,与工频电渣重熔相比,不论是不锈钢还是轴承钢,当采用低频电源(2、1、0.4、0.1 Hz)电渣重熔后(在其他工艺参数如渣系、渣量、电流、电压、气氛等完全相同的情况下), 电渣锭中的氧质量分数(0.010%～0.013%)大幅增加,对氮含量影响很小。电渣锭中的铝含量明显增加,而其他化学成分变化很小。与此相对应,低频电渣重熔锭的夹杂物数量也明显增加,且增加的夹杂物主要以氧化铝为主,但是夹杂物主要以小于10 μm的细小夹杂为主,大颗粒夹杂物略有增加,但是数量较少。氧含量增加的主要原因是低频电源的直流倾向增大,使重熔渣池中的氧化铝发生了电解(30%Al₂O₃+70%CaF₂渣系),在钢中氧含量增大的同时,铝含量也明显增加;氧化铝电解形成的铝和氧进入金属熔池造成电渣锭全氧含量增加。氧和铝随着金属熔池的降温及凝固形成氧化铝夹杂残留在电渣锭中。工业生产过程中低频电源的直流电解效应还有待进一步分析。