国外电渣重熔概况东北特钢集团0522.doc
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1、东北特殊钢集团有限责任公司J东北特钢集团欢迎您!iirmHIjn器窕喲魏眞圆信息卵心空留念冬曲份宥風创?!GJmiJiiiii iiiR J I Sii国外电渣重熔概况及我国由港番熔的发展方向1 前言电渣冶金起源于美国,霍普金斯在一九三五年进行了渣 中自耗电极熔化实验,并于一九四0年取得了发明专利。 而现代电渣冶金技术是由前苏联发展起菜的。乌克兰巴 顿电舞研究院在电渣焊韵墓础上弄変出电渣冶金義术。 一九五八车,乌克兰德義泊尔特钢广建成了世界第一台 05t工业电渣炉,使电渣冶金进入了工业化生产进程。 五十多年来国内外电渣冶金取得了突飞猛进的发展,新 工艺、新技术层出不穷,形成了一个跨专业、跨行业
2、的 新学科。目前,世界上最大的电渣炉是我国上海重型机 器厂的200吨电渣炉及德国萨尔钢厂的165吨电渣炉。国 外最大的电渣钢生产厂家是乌克兰德聂泊尔特钢厂,该 厂拥有22台(2t以上)电渣炉和年产10万吨电渣钢的生 产能另。働东北特钢集团一二口亠刖O钢特渣上的国油及节纯锭。 六违满电、表我石以环属钢机 九大北国团代着、,多金、生 一*后我集为随造业诸虫八小勃 。钢其,钢厂。制行等以性勃 一特随来特钢力车多速钢异出 乙顺紧年北冶实汽诸提渣向现 豕抚。多东大术、等车电咎罡 国、产十以及技海造列。属步 的厂投五。以的航制、求金一 早钢成。势钢强天械代买、进 较殊建产态特很航机换的匀, 步特后投展宁出
3、新高均点 起冶先風发西示展施更越分特 金大炉建的、显发设品A-成竽 冶.渣继盛司都的核产越、高 渣厂电相旺公,进、出密率 电钢的炉着钢家猛设展提致材 上殊厂渣持五厂飞建发量织成 界特五电保团产突站的质组及 世庆钢业终集生术电业的、洁 是重上工始钢钢技、事钢高光 国,、等金宝渣学工工对度匕 我年厂钢冶海电科化军都净表 In働东北特钢集团1 前言东北特钢集团由北满、抚顺及大连三个特殊钢厂组成, 三个基地生产电渣钢都有近5 0年的历史。东北特钢现 有电渣炉35台,具有年产10余万吨电渣钢的生产能力。 是世界上最无的电渣钢生产套血之一。可生产九芜类, 小到几百公斤,大到26. 5t几十种锭型规格的
4、电渣锭。目前东北特钢的三个基地基地还有多台电渣炉正在设计 和建造当申O为了把东北特钢建设成为世界上最先进的电渣钢生产基 地,连亲北蒔钢大连基地的搬迁改造过程申,将引进一 台20t单相、双妒头、双熔彳立、抽锭式及固定式两用的 保护性气氛电渣炉和一台100t单相、双炉头、单熔位、 抽锭式及固定式两用的保护性气氛电渣炉。働东北特钢集团1 前言东北特钢抚顺基地除引进一台6t保护气氛电渣炉外(已与 ALD公司签订合同),近期还将引进一台12t和一台30t保 护性气氛电渣炉。为了对世界上最先进的电渣炉及电渣重 熔的工艺技术有更加深入全面的了解,出于对引进电渣炉 选型和确定工艺的需要,东北特钢先后与乌克兰科
5、学院巴 顿电焊研究所及世界上著名的CONS ARC (康萨克) 公司、ALD公司及I NT ECO (因泰克)公司等特种 冶金设备制作厂家分别进行了几轮技术交流。派专家到德 国和奥地利的电渣钢生产厂家和电渣冶炼设备设计制作厂 家进行了实地考察。并与因泰克公司正式签订了 20t和 100t两台气密型保护气氛电渣炉的订货合同。働东北特钢集团2国外电渣重熔新技术国外电渣重熔新技术国外电渣重熔有很多新技术,比如电弧渣重熔、 电渣热复合、真空电渣重熔、快速电渣重熔、 导电结晶器、高压电渣重熔及液态电渣浇铸等。下面仅就实用性强、易于推广的几项新技术进 行一下简单的介绍。 2. 1快速电渣重熔(ESRR)快
6、速电渣重熔与传统的电渣重熔相比,有明显区别,一是 采用T型结晶器,二是电流流经两个回路(如图1、2)。 大约70 - 90 %的电能通过渣池和T形结晶器上的导电元件 返回到电源。只有1030%的电能通过金属熔池和电渣锭 传输。这种导电方式决定了渣池可以为快速电渣重熔提供 足够高的温度和热量,而熔池温度和形状与输入功率无关, 即便在渣池温度高,熔化速率快的情况下,金属熔池仍然 可以保持较低的温度,使凝固易于控制。尤其是电渣锭的 断面尺寸较小,在结晶器的强制水冷的作用下,可以获得 细晶、致密及无偏析的组织结构。快速电渣重熔的优点是,在保证质量的前提下,熔化速 率是传统电渣重熔的3 10倍,具有很高
7、的生产率。可 以用交换电极的方法,用大断面电极坯料连续生产出各种小断面规格的电渣钢圆型材、方型材及六角材。由于具有抽锭功能,并配备了切割装置,在拉坯过程中,电 渣锭的长度可以根据用户需求进行切割,具有很强的生 产灵活性)产品趋于近终成形。另外)电渣钢的成材率 高于传统的电渣重熔。图为因泰克公司为意大利瓦尔布 鲁纳公司制作的快速电渣重熔设备。(见图14 )。働东北特钢集团图1快速电渣重熔的两个回路图2 T形导电结晶器働东北特钢集团I 图3 INTECO公司开发的 快速电渣重 熔设备(意大利瓦尔 布鲁纳钢铁公司)働东北特钢集团国外电渣重熔新技术働东北特钢集团国外电渣重熔新技术MARTENSITIC
8、 STEEL AISI 410AUSTENITIC STEEL AISI 304L働东北特钢集团国外电渣重熔新技术图4快速电渣重熔法拉出的马氏体和奥氏体钢坯 2. 2导电结晶器(CCM)导电结晶器是因泰克公司及乌克兰巴顿电焊研究所开 发研制的。此项新技术采用双路电源供电,不仅可以像 传统电渣重熔的供电方式一样,用一个电源变压器,由 变压器-金属电极-渣池-金属熔池-电渣锭-底水箱 构成回路。还可以用另一个电源变压器,使电流不经过 金属电极)仅通过渣池和结晶器上的导电元件构成回路(见图5),使渣池保持获得良好的钢锭表面所需的温 度。既可控制熔化速率,又可控制渣池温度及液态金属 的凝固速度。使电渣
9、重熔在熔化速率极低的情况下也可 以进行。働东北特钢集团ESR with two power circuit -ESR TC图51电极2熔池3钢锭4渣池5电流导电环6绝缘材料7水冷结晶器国外电渣重熔新技术传统的电渣重熔受渣池温度和钢锭表面质量的影响,熔 化速率、熔池深度及钢锭的凝固速度的控制受到很大的 限制。熔化速率偏低,电渣锭表面质量就会出现问题。而当今很多质量要求高的产品,需要低的熔化速率,浅平的金属熔池及快的结晶速度,这些要求是传统的电渣 重熔无法实现的。比如传统的电渣重熔生产含珞23% 的轧辐扌昆坯合格率很高。 而生产含珞5 %的轧扌昆车昆坯,由于熔化速率不能控制在 理想的低的范围内)金
10、属熔池深.凝固速度慢)极易产 生碳化物偏聚及斑点等缺陷,废品率较高。扌昆坯的珞含 量与辐坯的使用寿命密切相关,但珞含量越高,车昆坯的 质量越难保证。导电结晶器新技术的研发成功,使生产 含珞12 %的高质量轧扌昆车昆坯成为现实。据介绍,用导电 结晶器生产直径约600mni的电渣锭,金属熔池的深度仅 在70mm左右,可以避免出现碳化物偏聚的现象。而用传 统的电渣重熔法生产的直径600mm的电渣锭)金属熔池 的深度都在2 0 0mm以上。 2. 3高压电渣重熔(PER)高压电渣炉主要用于重熔含氮钢,重熔含氮钢的关键是保证过饱 和的氮溶解到钢中,防止凝固过程中析出。重熔的用于核电站发 电机护环的高氮奥
11、氏体不锈钢,要求无磁性,在大气中冶炼,氮 难以溶入钢中,钢中氮含量一般只能控制在0.4-0.65%左右。性 能无法达到要求。在高压电渣炉中重熔,熔炼室氮的压力高达4. 2 MPa,可使钢中氮含量提高到1. 05%o 1980年德国建成了第一台高 压电渣炉,生产出直径1叫 重量为16t的电渣锭。1996年德国又建 成两台高压电渣炉用于生产含氮轴承不锈钢和含氮高速钢。近年 来奥地利、保加利亚、美国也相继建成高压电渣炉,使高压电渣 重熔技术得到进一步推广。另外,我国的东北大学也建立了一台 实验型高压电渣炉,最高压力可达到7MPa,可使钢中氮含量达到 1. 2%。图6为ALD公司制作的16t最大压力为
12、16bar的高压电渣炉。働东北特钢集团国外电渣重熔新技术国外电渣重熔新技术-ALD公司制作的高压电渣炉图616t高压电渣 2. 4液态电渣浇铸技术过去李正邦院士曾经对电渣浇铸技术.电渣热复合技术 进行过介绍。研发电渣浇铸和电渣热复合技术的目的在 于提高产品质量.成材率和使用寿命,以及降低生产成 本。存在问题是钢的缩孔和疏松难以解决,产品的质量 不稳定。液态电渣浇铸技术是原有电渣浇铸技术.电渣热复合技 术与导电结晶器新技耒韵一种结合和发展。使电渣浇铸 技术和电渣热复合技术更加成熟和完善。目前,东北大 学姜周华教授正在南京钢厂推广液态电渣浇铸新技术。图79为用液态电渣浇铸的方法生产电渣锭,中空锭和
13、为轧扌昆扌昆坯表面复合耐磨金属材料o働东北特钢集团国外电渣重熔新技术働东北特钢集团国外电渣重熔新技术Scheme of ElectroSlag Remelting/Refining by Liquid Metal (ESR LM) for Manufacturing of Solid Ingots or Semicontinuous CastingPouring furnaceSlagp00l Water-cooledmold。| 口-JiSolid ingot働东北特钢集团国外电渣重熔新技术Pouring furnaceCladded layermMetal=Scheme of Electr
14、oSlag Surfacing by Liquid Metal(ESS LM)RollSlagpool Water-cooled mold働东北特钢集团国外电渣重熔新技术働东北特钢集团国外电渣重熔新技术Scheme of Hollow Ingots Manufacturing by ESR LM MethodPouringfurnaceWater-cooled mandrelMetal poolSlagp00| Water-cooledmoldLn Hollow ingot働东北特钢集团3国外先进电渣炉的基本特点和电渣 钢的生产情况働东北特钢集团国外先进电渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况国外先
15、进电渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况图10 我国传统的单相双支臂电渣炉图11我国传统的三相双支臂电渣炉国外先进电渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况o东北特钢集团国外先进电渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况图12 ALD公司的车架式电渣炉图13 INTECO公司的车架式电渣炉国外先进电渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况o东北特钢集团康萨克公司A型结构电渣炉国外先进电渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况当前,国外先进的电渣炉都配备了可以控制熔化速率和 冶炼全过程的全计算机控制系统和带有高精度重力传感 器的称重系统、带看四根导也立柱和采用滑动触头导电 的同轴导电系统.气密型保护气氛系统.高精度X-Y电 极调整
16、系统.电极坯料预热装置、渣料自动加入器、合 金及脱氧剂自动加入器、节水系统等。由于大型电渣锭冶炼时间长,为了防止有些钢种电渣锭 尾部因相变而产生裂纹,大型抽锭式电渣炉还配备了电 渣锭热屛蔽装置。肴的固定式电渣炉配备了底水箱加热 装置。另外,很多电渣炉都设有安全自锁装置,比如冷却 水不接通送不上电;冷却水温度超过设定值报警, 超过允许值自动切断电源;地坑内惰性气体超标) 氧含量低于安全设定值自动报警等。国外电渣炉基本上都是单相电渣炉,一般多熔位(工位)的电渣炉居多。不仅有单炉头、单熔位电渣炉和单炉头、双熔位的电渣炉)还有双炉头、双熔位,双炉头三熔位及三炉头四熔位韵电渣炉。働东北特钢集团国外先进电
17、渣炉的基本特点和电渣钢的生产情况多熔位电渣炉的主要优点是提高电渣炉的生产率。一是 可以减少电渣炉的热停时间,在电渣锭模冷期间,可以 在另一个熔位继续进行生产;二是可以根据锭型的不同 合理安排生产。不仅可以用两个炉头采取交换电极的方 灵,雀中心熔位重熔较大规格的电渣锭;还可以用两个 炉头分别在鬲个熔位同时生产出两个规扌各较小的电渣锭, 提高电渣炉的有效利用率和生产的灵活性。 国外电渣炉的另一个特点是,抽锭式电渣炉,或抽锭式 与固定式两用电渣炉较多。抽锭式电渣炉的主要优点是 交换电极迅速,并可以克服长电极坯瘠和长结晶器制怡 上d勺困难,用*交苑阳电权坯料和短结晶器即可生产占良 达6 m的电渣锭。下
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