高氮鋼電渣工藝研究

       電渣重熔（ESR）是特種鋼冶煉的重要環(huán)節(jié)，在不銹鋼冶煉過程中也占有越來越重要的地位。通過電渣重熔工藝可以使生產(chǎn)的金屬更純凈、成分和組織更均勻、結(jié)構(gòu)更致密。然而，在實(shí)際操作過程中，高氮不銹鋼電渣重熔后鋼錠卻存在不同程度的氮損失現(xiàn)象。針對(duì)存在的問題，太鋼技術(shù)人員在中試車間進(jìn)行了高氮鋼的電渣重熔試驗(yàn)，對(duì)電渣重熔前后鋼錠進(jìn)行氮含量的分析，以便在實(shí)際生產(chǎn)中采取進(jìn)一步的優(yōu)化措施。

 

       在中試500kg圓形結(jié)晶器上進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)電渣重熔試驗(yàn)。電坯、渣料和引弧屑均取自現(xiàn)場(chǎng)，其中電坯尺寸規(guī)格為Φ220mm×160mm，結(jié)晶器直徑Φ290mm，變壓器容量400kVA。采用25kg三元渣系，渣系組成為40%CaF2、30%CaO和30%Al2O3，引弧屑材質(zhì)為普通不銹鋼。將電坯切下兩片2～3cm鋼片用作引弧底板和引弧環(huán)，將加工好的引弧屑放入引弧環(huán)內(nèi)。使用拆袋時(shí)對(duì)渣料在烘烤爐內(nèi)進(jìn)行200℃恒溫4～5h烘烤處理。

    將電坯焊接至假電上，固定在結(jié)晶器上方，罩上氣體保護(hù)罩。充10L/min氮?dú)?0min左右，接通電流，然后加入渣料。對(duì)試驗(yàn)結(jié)束后電渣錠進(jìn)行取樣檢測(cè)分析，其中在電渣錠中心軸線對(duì)稱的側(cè)表面分別取底部、中部和頂部鋼樣。對(duì)電渣后的鋼錠表面及內(nèi)部氮含量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：

     （1）高氮鋼電渣重熔過程同一水平高度方向上關(guān)于電渣錠圓心的同心圓上熱量的分布對(duì)氮含量偏差影響不大。

     （2）結(jié)晶器內(nèi)的空氣、含氮低的普通不銹鋼屑和電渣起弧溫度過高是造成高氮奧氏體不銹鋼電渣底部氮損失較大的原因。分析認(rèn)為這主要是因?yàn)橐环矫娴獨(dú)獗Ｗo(hù)的進(jìn)氣口和排氣口位于結(jié)晶器上端口，由于氮?dú)獾南鄬?duì)密度為28，而空氣的相對(duì)密度為29，很難將結(jié)晶器內(nèi)部與電坯之間的空氣排凈，因此在電渣重熔的開始，金屬熔池中的氮一部分?jǐn)U散至氣相而造成損失。隨著電渣重熔過程的進(jìn)行，氣相中氮含量升高，這方面的影響逐漸減弱。另外，電渣試驗(yàn)引弧時(shí)溫度較高，而隨著鋼液溫度的升高，氮在鋼液中的溶解度降低，故會(huì)有部分氮脫離鋼液進(jìn)入氣相。液相渣池形成后，溫度、熔速緩慢降低，使得鋼液中氮的溶解度逐漸升高，因此電渣錠底部氮含量損失大。隨著電渣錠高度的增加，氮含量逐漸升高，但頂部氮含量低于中部氮含量，這是由于電渣過程中溫度和渣的成分發(fā)生變化所致。

     （3）冷卻水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)電渣重熔過程的冷卻強(qiáng)度影響較大，冷卻水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不合理是造成高氮鋼電渣重熔過程氮損失的原因之一。
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