【正文】 過(guò)程作為“凈化劑”的熔渣對(duì)非金屬夾雜物進(jìn)行吸附，從而使鋼中的夾雜物大為降低。渣中 SiO2的含量對(duì)夾雜物尺寸及夾雜物中 SiO2的比例影響是很明顯的，見圖 58，因此一般情況下應(yīng)在溶渣中把 SiO2含量控制在低限。 圖 57 添加 CaO 與 Al2O3對(duì) CaF2渣系脫硫能力的影響 [6] 10 ⑤爐渣對(duì)電渣工藝的影響：熔渣是作為熱源的電阻發(fā)熱體。如圖 59所示，隨著渣中 Al2O3含量的增加，爐渣導(dǎo)電度下降，爐渣阻值增大，爐溫提高。 爐渣中 2CaF 對(duì)熔渣年度的影響是很明顯的，實(shí)驗(yàn)證明： 2= 1 .7 4 0 .0 2 %C a F? （） （ 512） 式中 ? 熔渣粘度（泊）。 由式 （ 512）和圖 510 可知，在 2 2 37 0 % 3 0 %C a F A l O? 渣系中， 如果 2CaF 每降低 10%，其黏度大約提高 泊 （ 1550℃下測(cè)定）。 11 在電渣熔鑄過(guò)程中， 2CaF 的降低往往伴隨著渣中 CaO、 SiO2的增加。這樣使得爐渣的綜合物化性能變壞，以致嚴(yán)重的影響熔鑄件的表面質(zhì)量。對(duì)熔鑄產(chǎn)品試驗(yàn)進(jìn)行回歸分析得知： 2N= （ 51３） N = 7 . 2 0 . 0 8 1 ( C a O + SiO 2 ) （ 51４） 式中 N－熔煉鑄件表面質(zhì)量等級(jí)（１～５級(jí)，５級(jí)最差）； CaO、 SiO 2CaF －爐渣組元成分（％）。 由上面兩式可知， 2CaF 增加有利于產(chǎn)品表面質(zhì)量改善。而 (CaO+SiO2) 增加則不利于表面質(zhì)量的改善。 此外，爐渣組元的變化對(duì)基本冶煉參數(shù)也有影響。 在同一電流、電壓下，增加渣中 23AlO ，提高了渣阻，電極在爐渣中的埋入深度就要增加。 綜上所述，爐渣組元的選擇 對(duì)電渣重熔的冶金特性以及工藝性的影響是十分明顯的。 12 （２）渣系的選擇： ①首先了解所煉鋼種及合金的物理和化學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)品的質(zhì)量要求。從而確定其熔鑄的主要任務(wù)。所煉金屬的物理性質(zhì)包括熔點(diǎn)、比熱、導(dǎo)熱性及黏度等?；瘜W(xué)性質(zhì)主要指它所含元素的抗氧化能力，所含成分與規(guī)格要求的差距。在此基 礎(chǔ)上提出重熔的技術(shù)要求，如硫、磷、去氣、去夾雜、成分的控制、鋼錠表面質(zhì)量的要求。以此選定有相應(yīng)能力的渣系。 ②所用渣系必須有足夠的比電阻，使之有足夠的熱量以滿足冶金反應(yīng)的需要。一般渣 的電阻率為 ～ 歐姆厘米。 ③熔渣在冶煉過(guò)程中應(yīng)有良好的流動(dòng)性（黏度）。在 1550～ 1600℃，爐渣粘度一般在 泊以下都可用。粘度過(guò)大對(duì)鋼錠質(zhì)量不利。 ④熔渣中變價(jià)不穩(wěn)定氧化物含量應(yīng)盡量控制得低些（如 FeO2,SiO2,MnO 等），以保證重熔鋼錠成分的穩(wěn)定性。 ⑤熔渣應(yīng)具有良好的脫硫、去氣、去 除非金屬夾雜的能力。所以，在選取渣 13 的時(shí)候應(yīng)注意它的堿度、表面張力以及透氣性。 ⑥為保證鋼錠成型性良好，需要注意所選取渣系的熔點(diǎn)。實(shí)踐證明，所選渣系的熔點(diǎn)比所重熔鋼的熔點(diǎn)低 100～ 200℃為宜。為了保證爐渣在熔煉時(shí)的穩(wěn)定性，還應(yīng)注意爐渣要有較低的蒸氣壓。 ⑦選取爐渣時(shí)還要注意經(jīng)濟(jì)性和安全性，盡量避免選用稀缺和昂貴的材料，要根據(jù)我國(guó)資源特點(diǎn)，因地制宜。 歸納起來(lái)不外乎 CaF Al2O CaO、 MgO、 TiO2等氟化物與氧化物的配合。其基本形態(tài)是以氟化鈣為基礎(chǔ)，配入上述氧化物。 （ 3）電渣熔鑄過(guò)程中熔 渣成分的控制： ①保證電極的良好脫氧及表面除銹。 ②冶煉過(guò)程添加必要的脫氧劑。但要防止過(guò)量加入，影響鋼的成分，原則為少量多次加入。 ③在冶煉過(guò)程中采取換渣。實(shí)踐證明，每次換渣量為 15～ 20%為佳。對(duì)抽錠冶煉中、低碳鋼時(shí)，結(jié)晶器直徑 300～ 400 毫米，冶煉 10 個(gè)小時(shí)以后換渣，此后每?jī)蓚€(gè)小時(shí)左右換一次渣。 ④將 CaF2+Al2O3 以及脫氧劑和石灰水、食鹽拌成糊狀，刷在電 極表面烘干，可以減少渣組元及渣量的變化。 ⑤氬氣保護(hù)。 14 2 渣量的選擇 （ 1）渣量對(duì)冶金質(zhì)量及冶金效率的影響：渣量的大小實(shí)際上是作為爐渣電阻大小的標(biāo)志。如果爐渣厚度增加，則如果厚度增加，則電極插入深度增加，減少了電極的氧化，從而使鋼中氧化物夾雜降低，見圖 514。然后，渣厚進(jìn)一步增加，電極與金屬熔池間 的有效電阻也增大。如果電力制度仍保持與正常渣厚相同，則渣池溫度必然降低，熔渣粘度增加，這不利于夾雜物的浮升和熔渣對(duì)它的吸附。正如圖 514 所示的那樣，渣厚增加到一定值后，氧化物夾雜的評(píng)級(jí)反而增高。 15 圖 516 渣厚對(duì)生產(chǎn)率、電耗的影響 圖 517 渣厚 與極間距離之間的關(guān)系 渣池的深淺與結(jié)晶器冷卻水帶走熱量密切有關(guān)。圖 516 表示在結(jié)晶器、電極尺寸一定的條件下隨著渣厚的增加，生產(chǎn)率降低而電耗增加。 （ 2）渣量的確定：渣量對(duì)各方面因素的影響，就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是渣層厚度起作用，特別對(duì)一些異型截面的產(chǎn)品，關(guān)鍵是確定渣層厚度。所以，渣量的確定關(guān)鍵是渣 16 層厚度的確定。渣量的計(jì)算公式如下： 渣渣結(jié)渣 ?? HDG 24? （ 518） 式中 渣G — 渣量（千克）； 結(jié)D — 結(jié)晶器直徑（厘米）； 渣H — 渣層厚度（毫米）； 渣? — 熔渣比重（克 /厘米3），對(duì)于2 2 37 0 % 3 0 %C a F A l O? 渣系，一般取 ，其它見表 52 上式的關(guān)鍵在確定 渣H 。目前還沒(méi)有 渣H ， 的理論公式，普遍還是采用經(jīng)驗(yàn)值。由 圖 519 可以看出，渣池的深度是隨結(jié)晶器的直徑增加而增加的，但不是按某一斜率成比例的增加，而是隨結(jié)晶器直徑的增加而有所變化。將渣池深度隨結(jié)晶器直徑變化的斜率稱為渣深系數(shù)（ 渣深f ）。將斜率與對(duì)應(yīng)結(jié)晶器直徑繪制成圖520。 17 由圖 520可知，當(dāng)結(jié)晶器直徑小于 400 毫米，渣厚 12HD?結(jié)渣。當(dāng) D結(jié) ≥ 400～700 毫米， 13HD?結(jié)渣；當(dāng) D結(jié) ≥ 700 毫米， 14HD?結(jié)渣。 其比較準(zhǔn)確地方法是： 渣池深度可按如下公式計(jì)算： 結(jié)渣深渣 DfH ?? (519) 式中 渣深f — 渣深系數(shù)。 綜合（ 518）， (519)兩式，可以得出較為準(zhǔn)確的計(jì)算渣量的公式： 渣渣深結(jié)渣 ?? ??? fDG 34 （ 520） 式中 渣G — 渣量（公斤）； 結(jié)D — 結(jié)晶器的直徑（厘米）； 渣深f — 渣深系數(shù)； 渣? — 熔渣比重。 18 式（ 520）適用于固定或抽錠式電渣爐，也適用于簡(jiǎn)單幾何形狀和異型結(jié)晶器。當(dāng)采用異型結(jié)晶器時(shí)始終的 結(jié)D 為等效圓面積的直徑。 根據(jù)（ 519）和（ 520）兩式繪制出圖 521，以便與參考。應(yīng)當(dāng)注意，在熔鑄異型產(chǎn)品時(shí)，對(duì)于變截面，應(yīng)按期相應(yīng)等效結(jié)晶器直徑增加或減少渣量，以免渣池深度過(guò)厚或過(guò)薄而影響電渣過(guò)程的穩(wěn)定性。 3 電制度對(duì)冶金質(zhì)量和效率的影響 冶煉電流、電壓、功率這些基本控制參數(shù)對(duì)熔鑄產(chǎn)品冶金質(zhì)量的影響很大的。這里僅對(duì)元素?zé)龘p、氣體、夾雜物的去除以及對(duì)低倍、表面質(zhì)量的影響等進(jìn)行討論。 （ 1）元素?zé)龘p：由圖 522 看出，在同一試驗(yàn)條件下，電壓一定，隨著工作電流的增加，母材中的稀土 [Ce]含量燒損增加。這主要是由于電流增加，是渣溫相應(yīng)增高， 對(duì)渣池傳氧動(dòng)力學(xué)條 件有利。因此，使稀土的燒損量增加。當(dāng)渣溫升高，傳氧動(dòng)力學(xué)條件未達(dá)到一定程度之前，元素?zé)龘p量隨電流增加反而有所減少。如圖 523 所示。這是由于電流增加，電極埋入深度相應(yīng)增加，改善了電極被氧化的條件所致。二電流繼續(xù)增加，(如圖 523 的條件下電流超過(guò) 4000 安培以后 )氧的傳遞更為方便，因此，元素?zé)龘p量反而增加。 19 電流對(duì)元素的燒損量的影響也有類似情況，電壓增加，電極埋入深度減少。因此，電極中的易氧化化元素容易被燒損。 圖 524 中的鋁的燒損就是這樣。但在鋼中 Al、 Ti 并存的條件下，原素?zé)龘p的情況就較復(fù)雜。 Al、 Ti 燒損規(guī)律相反，是由于 Al、 Ti 鋼中的或度相互影響的結(jié)果?？傊卦谥厝圻^(guò)程中被燒損的因素絕不是單一的，就其本質(zhì)而言，它與溫度場(chǎng)、傳氧邊界條件、氧的遷移率以及元素在鋼中的活度等因素有關(guān)。所以，工作電流、電壓、渣系氣氛保護(hù)等條件對(duì)元素的燒損都是不應(yīng)該忽視的。 （ 2）夾雜物：夾雜物在重熔過(guò)程中的去除主要靠爐渣的吸附作用以及夾雜物的浮升作用。電流、電壓、德俄提高，加強(qiáng)了爐渣去除夾雜物的動(dòng)力學(xué)條件。而且是熔滴重量 減小，增加了鋼渣的接觸面，有利于夾雜物被熔渣吸附去除。所以，雖電流、電壓的增加鋼中的夾雜物降低，如圖 52圖 526 所示。 但是，這種降低是有一定限度的。電流進(jìn)一步提高，金屬熔池加深，其結(jié)果必然使得鋼液冷卻速度減慢。高溫爐渣加速了氣體向熔池遷移，產(chǎn)生新生夾雜物的可能性增加。圖 525 就反映了這一過(guò)程。電壓提高本來(lái)有利于夾雜物的去除，但是電壓增加，電極埋入深度減少，增加了電極的氧化條件。正如圖 526 所示，電壓過(guò) 20 高，鋼中的夾雜物反有所增加之趨勢(shì)。 （ 3）低倍及表面質(zhì)量：電流、電壓的大小，直接影響了 金屬熔池的深度和冶煉速度，而這些因素對(duì)鋼錠結(jié)晶、表面質(zhì)量又有直接的影響。如果功率過(guò)大，由于熔池加深，鋼錠冷卻慢，結(jié)晶方向接近于徑向。從而易造成地被偏析等缺陷。相反，功率過(guò)小，熔化率極低熔池深度很小，對(duì)地被組織也不利，如圖 527 所示， 34CrNi3Mo 鋼錠的直徑為 240 毫米，冶煉功率過(guò)低，熔池只有 10 毫米左右，熔化率僅為 83 公斤 /小時(shí)（正常應(yīng)為 160~190 公斤 /小時(shí)）。結(jié)果，造成元素的嚴(yán)重?zé)龘p（原始 Si為 %，重熔后鋼種 Si僅為 %），低倍試片呈嚴(yán)重的晶間裂紋，甚至造成空洞。 由于電制度 匹配不同，造成不同的冶煉速度。對(duì) CrNiMo 鋼電渣“柱狀晶” 端口有明顯的影響。由圖 528 可看出，隨冶煉速度的增加，“柱狀晶”斷口有所改善，纖維狀正常斷口的比例（ B 值）增大。但 V 熔 過(guò)大，使得 H 金 加深，則使纖維狀斷口比例有降低的趨勢(shì)。 21 電流、電壓對(duì)鋼錠表面質(zhì)量的影響是眾所周知的。電流、電壓過(guò)低。熔渣溫度降低，渣皮過(guò)厚造成鋼錠表面凹凸不平，電流、電壓的波動(dòng)都會(huì)引起鋼錠表面質(zhì)量的變化。電流與電壓相比，一般電壓對(duì)鋼錠表面質(zhì)量的影響更為明顯，圖529 為電壓對(duì)鋼錠表面質(zhì)量影響的統(tǒng)計(jì)圖。相差 5 伏電壓，鋼錠表面 質(zhì)量將變化一級(jí)。電流即使波動(dòng) 1/10，一般鋼錠表面質(zhì)量也不會(huì)有明顯的變化（但是低碳高合金鋼例外）。 電制度這些基本控制參數(shù) 是電渣熔鑄經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵，它主要體現(xiàn)在對(duì)電耗、熔化率等方面的影響。 一般說(shuō)來(lái)，隨著冶煉電流的增加，渣池溫度提高，熔化率增加而電耗降低，見圖 530。如果點(diǎn)六再進(jìn)一步增大，由于渣阻變小渣溫下降，熔化率降低，電耗反而增大。所以，在某一熔鑄條件下，電流應(yīng)在一點(diǎn)范圍。才可以獲得最佳的效率指標(biāo)。 22 電壓對(duì)冶煉效率指標(biāo) 的影響也是類似的，圖 531，隨電壓的增高熔化率提高，但電耗也有所增加。如果電壓再提高，熔化率增加的不多，而電耗卻大大提高。這是因?yàn)殡妷哼^(guò)高接近明弧狀態(tài)，高溫區(qū)在渣液面，由于輻射熱損失增加，因此電耗增加。 供電功率是工作電流與電壓的綜合參數(shù)，隨供電功率的增加，熔化率增加。圖 532 表示了這種關(guān)系。在圖示的功率范圍內(nèi)，二者的線性關(guān)系可接近為： ]19[ WV ??熔 （ 521） 式中： V 熔 —— 熔化率 （公斤 /小時(shí)）； W —— 表觀功率（千伏安）。 確定熔鑄電流，從理論上應(yīng)該以熱平衡為基礎(chǔ)，并根據(jù)有效渣阻計(jì)算出熔鑄工作電流但是目前這些數(shù)據(jù)不全，因此，無(wú)法進(jìn)行較為實(shí)用的理論的計(jì)算。 實(shí)踐證明，工作電流與電流熔鑄的條件 參數(shù) 結(jié)D 、 d 極 關(guān)系密切。而且，這兩 23 個(gè)條件參數(shù)對(duì)電流都有直接影響。 電流通過(guò)金屬電極和熔渣，應(yīng)有一個(gè)最佳的電流密度，并與其他條件相配合獲質(zhì)量良好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理的產(chǎn)品。但是，實(shí)際上是無(wú)法確定這樣一個(gè)最佳電流和電流密度的 。因?yàn)閷?duì)于某一鋼種、某一設(shè)備條件的最佳制度對(duì)另一條件來(lái)說(shuō)就不一定好。所以，只需求出某條件下穩(wěn)定的電渣過(guò)程所對(duì)應(yīng)的電流范圍即可。有了這樣一個(gè)基本范圍，電渣工作者就可針對(duì)自己的需要，對(duì)電流值作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其達(dá)到“最佳”。 在對(duì)國(guó)內(nèi)外大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的來(lái)源和條件雖然不同，但其規(guī)律性很強(qiáng)。這些規(guī)律對(duì)電渣工作者 是由參考價(jià)值的。 （ 1）電極直徑（ d 極 ）與電流的關(guān)系：電極直徑增加，電流密度則