电渣重熔技术新进展.pptxVIP

Borys I. Medovar院士29/03/1916-19/03/2000电渣重熔的起源Borys E. Paton院士电渣重熔的起源B.E. Paton, B.I. Medovar, 1952: first ESR ingot at PWIESR: 发展历程的简要回顾1952-1958: 实验室研究1958: 在前苏联和中国工业化1963: 开始在西方国家工业化1967: 召开第一国际会议1970-1980: 在全世界推广应用1980-1990: 保护气氛和加压电渣炉1990- 稳定发展期2000: ESR LM, ESRR? ,ESCC（电渣连铸）???传统电渣重熔不足生产效率低：熔化速度低、单件生产，成本高电耗高：1400～1700kWh/t氟的污染：传统渣系中含70%CaF2产品洁净度低：大气下重熔，元素易氧化、气体含量高大钢锭凝固偏析严重：凝固控制不能定量化特大型板坯电渣重熔技术不过关，尤其是我国技术路线1.电渣连铸（ESCC)——生产效率ESCC：将熔化和结晶的热过程分离，使熔化速度与金属熔池深度几乎不相关;将连铸思想引入电渣过程。传统ESR：熔池深度与电极熔化速度成正比，为保证钢锭结晶质量，熔化速度与锭直径之比不超过1。1.电渣连铸——理论分析传统ESRESCC渣池及铸锭中的温度场分布1.电渣连铸——实验室研究电渣连铸实验装置（东北大学） 电渣连铸坯的低倍组织 Macrograph on longitudinal sectionMacrograph on transversal section1.电渣连铸——工业应用世界最大断面的电渣连铸设备（兴澄特钢公司） 1.电渣连铸——产品300×340mm合金钢方坯 Φ600×6000mm合金钢圆坯 世界最大断面的电渣连铸坯（兴澄特钢）电渣连铸技术的不断完善1.电渣连铸——流程的变革（意义）传统流程：钢锭单件生产效率低、成材率低、电耗高 新流程：实现电渣生产高级特殊钢的连续化、高效化和低成本化2.低渗透率节能型低氟渣系大型钢锭的氢控制，节能减排测定电渣重熔渣系的氢渗透率，找出与渣成分的关系,使氢的控制定量化；应用后节能减排效果显著：吨钢节电200kWh，钢中基本不增氢并明显减少氟的排放。不同渣系氢含量在重熔过程的变化（ALD）起始阶段是氢含量最高的区间2.低渗透率节能型低氟渣系测定了电渣重熔渣系的氢渗透率式中：JH2—渗过渣层单位时间内钢中增氢量，mol·min-1；l— 渣层厚度，cm；S — 渣层截面积，cm2；PH2—熔渣中氢的渗透率, mol·cm-1·min-11-刚玉管；2-MgO坩锅；3-石墨坩锅；4-熔体；5-加热部件；6-保护气氛；7-控温和测温热电偶；8-温度计；9-恒温水浴；10-气体 氢渗透率测定实验装置示意图电渣重熔渣系的氢渗透率渣编号L0L1L2L2-1L2-2L3氢渗透率，×10-6mol.cm-1.min-10.482.380.982.184.222.36钢液中氢随时间变化曲线 2.低渗透率节能型低氟渣系氢在气、渣和金中的行为机理氢在渣中的存在形式：H2O作为两性氧化物，在硅酸盐熔渣中的存在形态取决于渣碱度或硅氧阴离子的聚合程度。 在酸性渣中， H2O与桥氧结合形成羟基OH；在碱性渣中， H2O与硅氧阴离子的非桥氧结合，使硅氧阴离子聚合并生成氢氧根离子OH-；在强碱性渣中， H2O与渣中的自由氧离子结合并形成OH-。水汽在ESR渣中的溶解度与渣成分关系：CaF2-CaO-Al2O3三元系中CaO含量越高，渣中的氢含量也越高；适当加入SiO2 有利于降低渣中的氢含量，但过高且相反。渣系大气湿度%水气分压Pa备注L2-320328保护气氛L2-4203282.1kg返回渣+0.9新L2-536626预熔渣L2-645737预熔渣＋炉底烘烤采用保护气氛、返回渣及预熔渣的实验结果预熔渣是减少钢中氢含量的有效手段（2）低渗透率节能型低氟渣系低渗透率节能型低氟渣系设计思想不采用传统的ANF-6渣（70%CaF2-30%Al2O3），虽然其氢渗透率最低，但存在氟污染严重、电耗高的问题；采用CaO、MgO部分替代CaF2减少氟的污染问题，适当添加SiO2以降低氢的渗透率；低导电率的低氟五元渣系CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2 有利于降低电耗和改善钢锭凝固质量。应用效果节能减排效果显著：工业应用后取得了吨钢节电200kWh以上的显著效果，同时保证了钢中基本不增氢并明显减少了氟的排放。3.保护气氛电渣重熔技术大气下ESR过程的化学反应保护气氛ESR主要作用可以完全避免电极和炉渣的氧化Ti, Zr, Al, Si等元素的氧化烧损可以基本避免, 特别有利于含Al, Ti高温合金的窄成分控制可以获得高洁净度的钢锭用Ar保护时可以防止钢的吸氮和吸氢