不銹鋼鑄件夾渣是怎么形成的

【專家解說】：電渣重熔是利用電流通過熔渣時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行熔煉的方法。其主要目的是提純金屬并獲得潔凈組織均勻致密的鋼錠。經(jīng)電渣重熔的鋼，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學(xué)成分均勻。電渣鋼的鑄態(tài)機(jī)械性能可達(dá)到或超過同鋼種鍛件的指標(biāo)。電渣鋼錠的質(zhì)量取決于合理的電渣重熔工藝和保證電渣工藝的設(shè)備條件。 電渣重熔的產(chǎn)品品種多，應(yīng)用范圍廣。其鋼種有：碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、模具鋼、高速鋼、不銹鋼、耐熱鋼、超高強(qiáng)度鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金、電熱合金等400多個(gè)鋼種。此外，可用電渣法直接熔鑄異形鑄件，可以鑄代鍛，簡化生產(chǎn)工序，提高金屬的利用率。 電渣熔鑄工藝從根本上解決了一般鑄造工藝的主要矛盾，它綜合了電渣重溶-獲得高冶金質(zhì)量的金屬和鑄造-澆鑄異型零件精化毛坯的長處，并具有與普通冶煉的變形金屬相近的致密組織以及無各向異性的特點(diǎn)。與普通鍛件相比，電渣熔鑄件的各項(xiàng)性能指標(biāo)完全達(dá)到同鋼種的變型金屬指標(biāo)，甚至還避免了鍛件的一些不足之處。 近些年來，電渣熔鑄新工藝逐漸引起了國內(nèi)外工程技術(shù)界的重視，許多工業(yè)部門在加緊研究和使用電渣熔鑄產(chǎn)品。在發(fā)展這項(xiàng)新工藝方面，原蘇聯(lián)、日本和美國的研究成果較多，其次是西德、捷克斯洛伐克、英國、瑞典和法國。我們東北大學(xué)電冶金研究室在發(fā)展電渣熔鑄新工藝以及研制使用它的異型件方面取得了以下成果： 電渣熔鑄冷軋輥、閥體、三通管、厚壁中空管、石油裂解爐管、齒輪毛坯、各種模具(包括沖壓模具)和柴油機(jī)曲軸等。 目前，國外著名的電渣爐制造廠家，如美國的CONSARC、德國的ALD和奧地利的INTECO等公司均采用基于PLC和工控機(jī)的2級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)重熔過程的設(shè)備和工藝的全自動控制。 東北大學(xué)從20世紀(jì)90年代開始研制以液壓傳動或滾珠絲杠傳動為核心的新型機(jī)械設(shè)備，以工控機(jī)和PLC為硬件，以專家控制為軟件的智能化計(jì)算控制系統(tǒng)的新一代電渣爐，目前已有近20臺設(shè)備成功應(yīng)用于國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)中，使用效果良好。 把平爐、轉(zhuǎn)爐、電弧爐或感應(yīng)爐冶煉的鋼鑄造或鍛壓成為電極，通過熔渣電阻熱進(jìn)行二次重熔的精煉工藝，英文簡稱ESR。美國霍普金斯(R.K.Hopkins)于20世紀(jì)40年代首先提出這種精煉方法的原理。其后蘇聯(lián)和美國相繼建立工業(yè)生產(chǎn)用的電渣爐。60年代中期由于航空、航天、電子、原子能等工業(yè)的發(fā)展，電渣重熔在蘇聯(lián)、西歐、美國獲得較快的發(fā)展。生產(chǎn)的品種包括：優(yōu)質(zhì)合金鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金以及鋁、銅、鈦、銀等有色金屬的合金。1980年世界電渣重熔鋼生產(chǎn)能力已超過120萬噸。中國1960年建成第一座電渣爐,其后得到很大發(fā)展。最大的是上海重型機(jī)器廠電渣爐，鋼錠重達(dá)200噸.大連遠(yuǎn)東工具的電渣重熔鋼生產(chǎn)能力已經(jīng)進(jìn)入國內(nèi)領(lǐng)先水平。 簡易電渣重熔基本過程： 在銅制水冷結(jié)晶器內(nèi)盛有熔融的爐渣，自耗電極一端插入熔渣內(nèi)。自耗電極、渣池、金屬熔池、鋼錠、底水箱通過短網(wǎng)導(dǎo)線和變壓器形成回路。在通電過程中，渣池放出焦耳熱，將自耗電極端頭逐漸熔化，熔融金屬匯聚成液滴，穿過渣池，落入結(jié)晶器，形成金屬熔池，受水冷作用,迅速凝固形成鋼錠。在電極端頭液滴形成階段,以及液滴穿過渣池滴落階段,鋼-渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。鋼中有害元素（硫、鉛、銻、鉍、錫）通過鋼-渣反應(yīng)和高溫氣化比較有效地去除。 液態(tài)金屬在渣池覆蓋下，基本上避免了再氧化。因?yàn)槭窃阢~制水冷結(jié)晶器內(nèi)熔化、精煉、凝固的，這就杜絕了耐火材料對鋼的污染。鋼錠凝固前，在它的上端有金屬熔池和渣池，起保溫和補(bǔ)縮作用，保證鋼錠的致密性。上升的渣池在結(jié)晶器內(nèi)壁上形成一層薄渣殼，不僅使鋼錠表面光潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導(dǎo),有利于鋼錠自下而上的定向結(jié)晶。由于以上原因,電渣重熔生產(chǎn)的鋼錠的質(zhì)量和性能得到改進(jìn)，合金鋼的低溫、室溫和高溫下的塑性和沖擊韌性增強(qiáng)，鋼材使用壽命延長。 電渣重熔設(shè)備簡單，投資較少，生產(chǎn)費(fèi)用較低。電渣重熔的缺點(diǎn)是電耗較高，目前通用的渣料含CaF□較多，在重熔過程中，污染環(huán)境，必須設(shè)除塵和去氟裝置。