电渣重熔渣系物理化学性能的基础研究1 - 刘立 - 图文(2)

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2.4.2 实验结果 ........................................................................................................ 19 2.5 实验结果的分析 ................................................................................................... 22 2.5.1单组分对电渣重熔炉渣熔化温度的影响 ..................................................... 24 2.5.2二元组分对电渣重熔炉渣熔化温度的影响 ................................................. 27 2.5.3单组分对电渣重熔炉渣熔化速度的影响 ..................................................... 34 2.5.4 二元组分对电渣重熔炉渣熔化速度的影响 ................................................ 38 2.6 本章小结 ............................................................................................................... 44 3 电渣重熔渣粘度、密度、表面张力、电导率的实验研究 ..................................... 45 3.1 粘度的实验研究 ................................................................................................... 45 3.1.1 粘度的测定原理 ............................................................................................ 45 3.1.2 粘度的测定方法 ............................................................................................ 46 3.1.3 实验结果及分析 ............................................................................................ 48 3.2 密度的实验研究 ................................................................................................... 51 3.2.1 密度的测定原理 ............................................................................................ 51 3.2.2 密度的测定方法 ............................................................................................ 52 3.2.3 实验结果及分析 ............................................................................................ 53 3.3 表面张力的实验研究 ........................................................................................... 56 3.3.1 表面张力的测定原理 .................................................................................... 56 3.3.2 表面张力的测定方法 .................................................................................... 57 3.3.3 实验结果及分析 ............................................................................................ 58 3.4 电导率的实验研究 ............................................................................................... 61 3.4.1 电导率的测定原理 ........................................................................................ 61 3.4.2 电导率的测定方法 ........................................................................................ 62 3.4.3 实验结果及分析 ............................................................................................ 62 3.5 本章小结 ............................................................................................................... 64 4 电渣重熔渣系物相研究 ............................................................................................. 67 4.1 实验的主要设备和材料 ....................................................................................... 67 4.1.1 实验的主要设备 ............................................................................................ 67 4.1.2 实验的主要材料 ............................................................................................ 67 4.2实验过程及实验结果 ........................................................................................... 68 4.2.1实验过程 ......................................................................................................... 68

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4.2.2实验结果及讨论 ............................................................................................ 68 4.3本章小结 ............................................................................................................... 69 5 结论 ............................................................................................................................ 71 5.1结论 ....................................................................................................................... 71 5.2下一步的工作 ....................................................................................................... 72 致 谢 .............................................................................................................................. 73 参考文献 ........................................................................................................................ 75 硕士期间发表论文 ........................................................................................................ 79

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1绪 论

1.1电渣重熔概述

1.1.1 国内外电渣重熔研究发展状况

电渣重熔法（Electroslag Remelting）是在水冷结晶器中，利用熔渣的电阻发热来重熔自耗电极，生产高质量的合金和钢的一种方法[1]。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[1-3]。同时，电渣冶金具有生产灵活性高、工艺稳定性好、过程的可控性好、质量与性能的再现性高、过程控制参量较少、目标参量易达到并便于自动化控制等特点。广泛应用于高质量优特钢的生产，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、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。

电渣冶金最初的工作是1935年美国的霍普金斯（R·K·Hopkins）进行渣中的自耗电极熔化实验，于1940年获得电渣熔炼专利，从此电渣冶金工艺越来越受到全世界冶金工作者的关注[4,5]。前苏联的电渣电渣重熔法是在1954年由乌克兰科学院巴顿电焊研究所的巴顿院士根据电渣焊接的原理提出来的，并与1954-1955年间建立了第一台电渣重熔装置[6]，德国也是电渣重熔技术发展较快的国家之一，它的实验研究开始于上世纪60年代中期，并与1971年在律希林-布尔巴赫公司的伏克林根工厂建立了一座容量为160 t的电渣重熔炉，英国在1964-1965年出现了第一台电渣重熔炉，由设菲尔德的菲尔斯-布朗公司将一台7t的真空自耗电弧炉改装成电渣重熔炉。瑞典的电渣冶金技术起步较晚，在上世纪60年代中期，一部分冶金生产企业就建立了电渣重熔设备，个别炉容量达到20t以上。波兰于1979年投产了一台大型电渣炉，可以重熔200t的钢锭，奥地利的百乐公司卡普芬堡厂，装有生产钢锭质量为23t的电渣重熔炉，卢森堡的布尔巴赫埃希、迪德南日联合钢铁公司，拥有生产钢锭质量为11t的电渣炉，Kellogg公司用来生产高速钢及高温合金

[7]

。从世界范畴论，电渣重熔工业生产已经历了50多个春秋。

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图1.1电渣重熔过程示意图

电渣重熔在20世纪60年代得到飞速发展[8]。当时，除前苏联、美国和中国外，英国、奥地利、德国和日本等国也对电渣冶金技术进行了深入的研究。世界各国纷纷成立电渣技术研究中心，著名的有乌克兰巴顿电焊研究院、俄罗斯电热设备科学院、美国联邦矿业局Albany冶金研究中心、加拿大哥伦比亚大学电渣实验室、德国Maxplank研究所、东北大学钢铁冶金研究所、钢铁研究总院冶金工艺所等。电渣冶金应用领域已扩展到电渣重熔（ESR）、高压电渣重熔（PESR）、真空电渣重熔（Vac ESR）、电渣熔铸（ESC）、电渣浇铸（ESP）、电渣转铸（ESMPC）、电渣离心浇铸（CESC）、电渣热封顶（ESHT）、快速电渣（ESRR）、电渣焊（ESW）、电渣复合（E.S.Cladding）、电渣喷射成形（ESO Spray）、电渣直接合金化（Direct ESM）等方面。

我国的电渣冶金技术起步较早[9]，自耗电极电渣重熔始于1959年,北京钢铁学院朱觉教授与冶金部钢铁研究总院曾乐、李正邦等合作，首次用直径40mm的自耗电极在水冷结晶器中电渣重熔航空滚珠实验获得成功。1960年，北京钢铁学院与北京钢厂合作在北京钢铁学院建成了我国第一台150kg工业性电渣炉，生产了航空用滚珠钢等。1960年5月，冶金部在北京钢铁学院召开全国现场会议，推广电渣重熔工艺，傅杰教授在大会上作了“电渣炉冶炼无钒高速钢”的技术报告。会后，钢铁研究总院电渣冶炼研究组李正邦教授等赴重庆二钢，北京钢铁学院电渣小组傅杰教授等赴大冶钢厂、大连钢厂、抚顺钢厂、上钢五厂等单位推广电渣重熔技术，并与1960年在重庆特钢厂及大冶钢厂建立电渣重熔车间[10]，同时帮助大连钢厂、抚顺钢厂、上钢五厂等建立电渣重熔车间，使我国在电渣重熔技术方面较早的实现了工业化。

经过30多年的发展，我国在电渣重熔理论研究及应用方面，如夹杂物去除机

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