陳 青

東北特鋼集團(tuán)大連基地搬遷指揮部電渣項(xiàng)目組，遼寧 大連 116031

東北特鋼大連基地特冶廠5t電渣爐考察發(fā)現(xiàn)，根據(jù)在特種冶煉廠1#，2#，5#爐考察的鋼渣接觸條件的比較：

電渣重熔過程液態(tài)金屬和熔渣充分接觸發(fā)生在3個階段：

1）電極熔化末端：自耗電極端頭，在熔渣內(nèi)受熔渣的電阻熱，沿表面逐層熔化，熔化金屬沿錐頭形成薄膜，金屬細(xì)流沿錐面滑移，在端頭匯聚成滴，金屬流內(nèi)可能產(chǎn)生湍流，不斷更新表面；

2）金屬熔滴滴落：電極端頭金屬滴在重力和電磁引縮效應(yīng)作用下，脫離電極滴落，穿過液態(tài)渣池，過渡到金屬熔池，滴內(nèi)金屬可能產(chǎn)生環(huán)流；

3）金屬熔池：金屬熔池上表面始終在渣層下和熔渣長時間相接觸。

反映接觸條件有兩層含義，即接觸面積和作用時間。

由表1可見，電渣重熔在電極熔化末端鋼渣接觸面積達(dá)4220mm2/g，在熔滴過渡階段，鋼渣接觸面積達(dá)62.8mm2/g，這是其它冶金爐達(dá)不到的，如煉鋼廠30t電弧爐，鋼渣接觸面積僅0.34 mm2/g。

由于金屬熔池作用時間為1003s，一般考慮夾雜物浮生來研究夾雜物的去除是不對的，因?yàn)殡姌O錐頭和金屬熔滴的鋼渣反應(yīng)的比面積是4220mm2/g與62.8mm2/g遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于0.34mm2/g的金屬熔池的接觸比面積。

圖1

以上為電渣重熔電極錐頭面積對氧化物評級的影響：

橫坐標(biāo)為電極錐頭面積×103，mm2，縱坐標(biāo)為氧化物評級。

由圖1可看出不同的電極錐頭面積，重熔去除非金屬夾雜物的效果有顯著不同，電渣重熔去除鋼種非金屬夾雜物主要發(fā)生在電極熔化末端熔滴形成的過程中。

1）自耗電極沿表面熔化，沿錐面形成薄膜厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比熔滴半徑及金屬熔池深度小，其鋼渣接觸面積又比熔滴大，而且在逐漸熔化的過程中，任何部分夾雜物都可能和熔滴接觸和渣進(jìn)行反應(yīng)；

2）自耗電極由于熔化端頭呈錐形，其尖端在熔滴形成的末端，由于電磁引縮效應(yīng)，在端頭形成縮頸，所以端頭電流密度最大，有尖端放電的特征，也能論證這個區(qū)域溫度為最高；

3）電極熔化末端熔滴形成的時間比熔滴滴落的時間長，見表1，盡管不如金屬熔池存在時間長，但是從動力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，將接觸面積和作用時間綜合考慮，可看出電極熔化端頭熔滴形成過程依然是夾雜物去除最有利過程；

4）電極熔化末端熔滴形成過程是最先和熔渣接觸并發(fā)生反應(yīng)部分，鋼中原始夾雜物含量最高，無疑可大量去除夾雜物。

電極端頭提純反應(yīng)可分為單個階段：第一，電極端頭未熔化高溫區(qū)，鋼中非金屬夾雜的分散和擴(kuò)散；第二，電極熔化錐頭液態(tài)薄膜層內(nèi)非金屬夾雜物的流動；第三，電極熔化端頭，鋼渣界面，爐渣對非金屬夾雜的溶解和同化。

特冶廠重熔G20CrNi2MoA鋼，電極端頭固態(tài)受熱區(qū)，鋼中夾雜物總含量由0.065%～0.075%降至0.035%～0.045%，夾雜物尺寸顯著細(xì)化，但顆粒增多，這是由于在高溫1000℃以上的鋼液中不穩(wěn)定夾雜物分解。分解的氧部分溶入鋼液中并向液態(tài)金屬薄層擴(kuò)散，部分氧和鋼中合金元素化合形成新生細(xì)小夾雜物。溶解的氧由固相向液相擴(kuò)散，這是由于氧在液相具有大的多的溶解度，固態(tài)電極中過飽和的氧依次由上向下端液態(tài)金屬薄層內(nèi)轉(zhuǎn)移，并構(gòu)成一個典型的區(qū)域提純。電極熔化錐頭液態(tài)薄膜層內(nèi)，金屬沿錐頭向下流動，鋼液中非金屬夾雜物一方面由于絮流擴(kuò)散由鋼液內(nèi)部向外層鋼渣界面轉(zhuǎn)移；另一方面受到重力作用，夾雜物上浮，部分抵消了擴(kuò)散作用。所以不是鋼中所有非金屬夾雜都能與爐渣接觸，這樣就影響了去夾雜效果，構(gòu)成過程中限制性環(huán)節(jié)。

電極熔化速度越小，液態(tài)金屬層就越薄，非金屬夾雜物尺寸越大，對去除夾雜物越有利。

所以在冶煉對夾雜物要求高的鋼種尤其是軸承鋼而言，簡單的為了提高產(chǎn)量，而把渣系由三元改為四元，這樣雖然提高了渣的電阻比熱提高了熔化速度，但是對鋼中的夾雜物去除是有很大影響的。

電渣重熔后鋼中殘留夾雜物相當(dāng)一部分事金屬熔池冷卻及凝固過程二次氧化形成的新生夾雜，它的析出和分布與結(jié)晶條件有關(guān)系。底水箱，結(jié)晶器的水冷作用，渣況，補(bǔ)縮期間的合理配電工藝等等都是影響到金屬熔池冷卻過程中是否有合理的結(jié)晶走向。再者，在電渣冶煉前期的煉鋼階段最好有完善的起，浮，和，聚的細(xì)小夾雜變大尺度夾雜的過程，因?yàn)槌藠A雜物本身性質(zhì)的影響外，隨自耗電極原始夾雜物的平均尺寸的增大，電渣重熔非金屬夾雜物的去除率也是顯著提高的。

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