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一

介绍

电渣重熔是金属及其合金的一种特殊的冶炼方法，电渣冶金虽然可分为多种技术方法，应用于不同的领域，但其基本、核心技术是电渣重熔（电渣重熔，简称ESR）。电渣重熔的基本原理是：在铜水冷结晶器中加入固态或液态炉渣，自耗电极端部穿入其中。当短路网络与变压器组成供电回路时，电流通过液态炉渣从变压器输出，由于上述供电回路中炉渣的电阻较大，占据了变压器二次电压的大部分压降，从而产生大量的热量，使其处于高温熔融状态。由于渣池温度远高于金属的熔点，自耗电极端部逐渐被加热熔化，熔融的金属聚集成液滴，在重力作用下运动。熔融的金属滴从电极端部落下，穿过渣池，进入金属熔池，由于水冷结晶器的强制冷却，液态金属逐渐形成钢锭。

二

电渣重熔的特点

电渣重熔是金属及其合金的一种特殊的冶炼方法，电渣冶金虽然可分为多种技术方法，应用于不同的领域，但其基本、核心技术是电渣重熔（电渣重熔，简称ESR）。电渣重熔的基本原理是：在铜水冷结晶器中加入固态或液态炉渣，自耗电极端部穿入其中。当短路网络与变压器组成供电回路时，电流通过液态炉渣从变压器输出，由于上述供电回路中炉渣的电阻较大，占据了变压器二次电压的大部分压降，从而产生大量的热量，使其处于高温熔融状态。由于渣池温度远高于金属的熔点，自耗电极端部逐渐被加热熔化，熔融的金属聚集成液滴，在重力作用下运动。熔融的金属滴从电极端部落下，穿过渣池，进入金属熔池，由于水冷结晶器的强制冷却，液态金属逐渐形成钢锭。

三

电渣重熔工艺的要素

由于电渣重熔具有独特的优点，近年来在合金模具钢生产中得到广泛的应用。但就其生产工艺而言，应注意以下几个方面：

① 电力系统

重熔时电流的变化会影响熔炼速度和电耗，也直接影响钢锭的结晶状态，这三个因素是相互联系的，例如，增加填充比后，为避免熔炼速度过快，熔池深度过深而影响冶金质量，应降低输入功率。但为保证熔炼过程稳定，一般采用较低的工作电压。正确选择电源系统非常重要。

②渣系及渣量

炉渣在电渣冶金中十分重要，炉渣不仅起加热剂和精炼作用，而且在电极熔化结束时起熔滴形成和坠落作用。在渣池与金属熔池的界面处，炉渣与金属液紧密相连，与钢发生脱硫、脱气和吸收非金属夹杂物、钢中活性元素的氧化或某些氧化物的还原等一系列物理化学反应，影响钢的纯净度和化学成分。在模具钢的冶炼中，多数品种采用二元体系，即CaF2-Al2O3体系，这也是电渣重熔常用的炉渣体系，一般比例为70%/30%。也有用CaF2-Al2O3-CaO三元炉渣体系和CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元炉渣体系。炉渣的用量一般根据钢锭的重量而定。

③填充率

所谓填充比，是指电极截面积与结晶器截面积之比。填充比与电渣冶炼时熔池的大小、深度、形状有很大关系，从而影响电渣钢的质量。增加填充比，会降低电耗，加深熔池，但填充比过大，操作不便。填充比小，有利于夹杂物的去除和铸锭良好的晶体组织。

四

结论

经过电渣重熔后，模具钢的组织和性能得到明显改善，主要表现在以下几个方面：

1、改善钢的宏观组织。电渣重熔时，由于钢水凝固速度快，其结晶方向发生改变，较普通压铸锭有明显改善。晶体晶间距离减小。如对H13（4Cr5MoSiV1）钢中心部位检查发现，压铸锭与电渣锭中心距离为750μm，而压铸锭与电渣锭中心距离为490μm。细化枝晶有利于组织和成分的均匀化。

2、降低钢中非金属夹杂物含量。电渣重熔后，钢中非金属夹杂物含量明显降低，特别是硫化物夹杂在形态和数量上有明显的变化和减少。硅酸盐夹杂也大量去除，氧化物多为Al2O3，但数量也明显减少。日本JIS标准SKD61(相当于国标4Cr5MoSiV1)，有不同冶炼方法生产的钢种杂质含量见表2-11。从表中可以看出，电渣重熔后钢的纯净度明显提高。