我国电渣冶金技术从引进至今已有50年的发展历史,无论在工艺理论、生产技术、装备水平和产品开发等方面都取得了巨大成就,为我国航天航空、军工国防、国民经济等诸多领域的建设和发展均作出了巨大贡献。
多年来,国外电渣冶金已不满足于一般电渣锭的生产,而在工业技术成熟的基础上向着更深更广的领域发展,形成了一个跨专业、跨行业的新学科。该领域已开发出的工艺技术有电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复合熔铸及快速电渣重熔等。其产品包括几十克重的不锈钢假牙齿、几十吨重的发电机转子,甚至重量超过百吨的水泥回转窑炉圈等,品种多样,应用广泛。
我国是世界上电渣冶金起步较早的国家之一。40多年来,我国的电渣冶金始终保持着旺盛的发展趋势。随着我国科学技术的发展,航天航海、汽车制造、石油化工、电站建设、核设施、机械制造等诸多行业,以及军工事业的发展、产品更新换代、火车提速等诸多因素都对钢的质量提出越来越高的要求。电渣钢以其金属纯净度高、组织致密、成分均匀、金属各向异性小、钢锭表面光洁及成材率高等特点,进一步显现出勃勃生机。
电渣冶金的技术装备发展现状
电渣重熔(ESR)是利用电流通过液态熔渣产生电阻热来加热和精炼金属的一种特种熔炼方法。其目的是在初炼的基础上进一步提纯钢水并改善钢锭的结晶组织,从而获得高质量的钢锭。其产品性能优越、纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀。
电渣冶金主要的设备是电渣炉,其具有生产灵活、操作方便、工艺稳定、经济合理、过程可控等优点,生产钢种涉及碳素钢、合金结构钢、轴承钢、模具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢、超高强度钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、电热合金等400多个品种,产品遍及国民经济的各个行业,在航空、航天、军工、汽车工业、石油化工、铁路部门、能源工业、轻工业等诸多领域都有着广泛的应用。
目前,全世界电渣钢的年生产能力约为300万吨。我国大部分特殊钢厂都建有电渣重熔车间,拥有工业电渣炉300多座,年生产能力可达80万吨~100万吨,而且我国电渣钢的产量每年正以20%~30%的速度递增。国外有关专家曾乐观预计,世界电渣钢产量可占钢材总产量的1%,表明电渣钢仍具有很大的发展空间。
近年来,电渣钢供不应求,电渣冶金技术不断发展。国际上以乌克兰、奥地利、美国有关公司为代表,研发了一系列新设备、新技术。在国内,有关单位相继开发了电渣连铸(ESCC)、超大型板坯电渣炉、高压电渣炉、保护气氛恒熔速电渣炉等新设备和新炉型。国内有关冶金企业也相继应用了电渣热封顶、电渣离心浇注等新技术,开发了超大型板坯电渣炉、保护气氛恒熔速电渣炉等新炉型。
电渣热封顶技术,即电渣热补缩有两种类型:一是大型铸锭的电渣热封顶,二是大型铸件的电渣热封顶,其功效都在于减小缩孔深度,消除疏松和偏析,提高铸锭及铸件的成材率。大型铸锭的电渣热封顶是将一般方法冶炼的钢液浇入盛有渣料的钢锭模,由于融渣的比重大大小于钢液,因此在锭模内钢液上面迅速形成一个渣池,将金属电极或石墨电极插入渣池,适量输入电能即可进行热封顶。