電渣熔鑄（電渣熔鑄）

簡介

電渣熔鑄(electroslag casting)

該技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來的一種特種冶煉技術(shù)，最早應用該項技術(shù)的是蘇聯(lián)、美國。我國在1959年由北京科技大學(當時的北京鋼鐵學院)將該項技術(shù)引入，并取得大圣科研成果。目前，國內(nèi)外電漁熔鑄技術(shù)應用于生產(chǎn)各種類型的實心休、空心休、包括札棍、軸、桿、管、環(huán)、盤、模塊、閥休、輪坯、容器等產(chǎn)品。輕至幾克的假牙，重達幾百口屯的核電站轉(zhuǎn)子軸、直徑六米的輪箍、耐壓一千大氣壓的高壓容器?？傊?，電渣熔鑄技術(shù)已廣泛應用于許多領域并起著極其重要的作用。電漁熔鑄技術(shù)的優(yōu)越性休現(xiàn)在以下幾方面: 1.產(chǎn)品的性能高，達到或超過帆件水平。

原理

電渣熔鑄過程與電渣重熔基本相同。如圖l所示，來自短網(wǎng)的電流通過自耗電極進入渣池，產(chǎn)生電阻熱將渣加熱至高溫，自耗電極的頂部被渣池逐漸加熱熔化形成金屬熔滴，金屬熔滴從電極端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池，由于水冷結(jié)晶器的冷卻作用，液態(tài)金屬在銅制異型水冷結(jié)晶器內(nèi)逐漸形成異型鑄件。

冶金特點

電渣熔鑄過程具有以下冶金特點：(1)反應溫度高達1900℃左右；(2)渣池強烈攪拌；(3)水冷模強制冷卻；(4)渣池冒口加熱和金屬熔池可起補縮作用；(5)電毛細振蕩，隨著交流電周期性變化，鋼渣界面有微細振動，可強化精煉過程；(6)鋼一渣充分接觸。

電渣熔鑄的冶金特點決定了該技術(shù)具有以下優(yōu)越性：(1)金屬純潔。電渣熔鑄過程是提純精煉過程，鋼渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物為熔渣吸附和熔解，有效地去除鋼中有害元素(S、P、Pb、Sb、Bi、Sn等)和有害氣體(N、H、O)；一般氣體含量可降至0.002%左右；夾雜物總量達0.004%～0.006%，可見熔鑄金屬相當純凈。(2)金屬組織致密。由于電渣熔鑄金屬純凈且采用強制冷卻，因此電渣熔鑄金屬比普通鑄造金屬的密度提高O．33%～1．37%。(3)鋼的成分和組織均勻。(4)鋼的結(jié)晶細化。(5)鑄件表面光潔。由于電渣熔鑄件表面包裹一層薄薄的渣衣，鑄件表面光潔，無需機加工。

設備

電渣熔鑄的基本設備包括電渣爐、結(jié)晶器，電源變壓器；輔助設備包括熔化及澆注渣裝置，裝配及焊接自耗電極設備等與電渣重熔完全相同。惟有其結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)與電渣重熔的結(jié)晶器差別很大，通常在電渣熔鑄中也稱之為鑄模。它具有兩種功能：一是不斷地消耗自耗電極金屬而聚集液態(tài)金屬；二是將金屬液凝固鑄造成型。它的形狀、尺寸及復雜程度根據(jù)具體零件的形狀、尺寸及選定的電渣熔鑄工藝方案來決定，歸納起來可分為4類：

(1)異型結(jié)晶器電渣熔鑄。熔融金屬直接在鑄型內(nèi)熔煉和結(jié)晶，如同典型的電渣重熔那樣，金屬電極和鑄件是同軸的，鑄件與結(jié)晶器相對不動，用白耗電極熔化的金屬充填異型結(jié)晶器。

(2)帶熔合坯的電渣熔鑄。如圖2所示，該結(jié)晶器適用于熔焊結(jié)合電渣熔鑄：以預先用其他方法(鑄或鍛)準備好的鋼坯零件作為被熔合坯料，把它插到結(jié)晶器(鑄模)相應的位置上，然后在鑄模中熔化這些零件的連接部分。

(3)金屬轉(zhuǎn)注結(jié)晶器的電渣熔鑄。自耗電極熔化的鋼液聚集在活動熔化室中，熔化室中的液態(tài)金屬部分或全部地轉(zhuǎn)移澆注到結(jié)晶器(鑄模)型腔，通常稱為金屬轉(zhuǎn)注電渣熔鑄法或簡稱電渣轉(zhuǎn)注。自耗電極與鑄件不在同一軸線上，熔鑄過程中熔化裝置相對于固定的鑄模移動，直到鑄模中充滿電渣金屬為止。用此方法可以獲得復雜的異型鑄件，不受自耗電與鑄件之間截面比等條件的限制，而且可能制造雙金屬或多層金屬鑄件。

(4)空心錠和管坯電渣熔鑄。如圖3所示形成鑄件空腔芯棒的上部分處于電極下面的渣池內(nèi)，熔鑄過程芯棒垂直向上移動，而水冷鑄模(結(jié)晶器)相對于鑄錠固定，即電渣穿孔法熔鑄空心錠或管坯。

產(chǎn)品

電渣熔鑄是生產(chǎn)異型機械部件毛坯、實現(xiàn)以鑄代鍛的重要方法，電渣熔鑄已被廣泛地應用于石油化工、造船、軍工等機械部門生產(chǎn)高質(zhì)量零件毛坯(見表)。選擇電渣熔鑄產(chǎn)品有3條原則：(1)該產(chǎn)品用其他方法無法生產(chǎn)；(2)現(xiàn)有方法生產(chǎn)的產(chǎn)品毛坯需花費相當多的材料和勞力；(3)產(chǎn)品毛坯形狀復雜，而且要求具有高質(zhì)量、高性能水平，同時兼顧提高金屬收得率。

產(chǎn)品的鑄態(tài)性能編輯本段回目錄電渣熔鑄過程中，金屬的熔化、精煉、結(jié)晶、成型等幾道工序是在異型水冷結(jié)晶器(鑄模)內(nèi)同時進行的，由于金屬材料受合理渣系有效的精煉，使金屬中的非金屬夾雜物、有害元素、有害氣體大量去除，從而獲得高純度的熔鑄件。同時由于鑄件在水冷鑄模內(nèi)快速冷卻順序結(jié)晶，金屬的組織致密、成分均勻，消除了機械和物理性質(zhì)的異向性，低倍組織得到改善，一般鑄件中常見的發(fā)紋、疏松、縮孔、夾渣、偏析等缺陷基本被消除，鑄件性能提高。電渣熔鑄件的特點是不需要熱變形而采用熱處理就可以使之具有鍛件性能，這是因為電渣熔鑄金屬化學成分均勻，組織致密，沒有樹枝偏析和帶狀偏析等缺陷，即使在晶界分布少量而均勻的雜質(zhì)對其結(jié)構(gòu)也沒有影響。研究證實，只要對電渣熔鑄件在熱處理時增加一次均勻退火處理就可以消除電渣熔鑄鋼固有的“鑄態(tài)斷口”，從而發(fā)揮電渣熔鑄鋼性能潛力。