模具钢电渣重熔工艺介绍 模具钢电渣重熔有哪些步骤
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作者:13963813331
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发布时间: 2019-09-25
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模具钢电渣重熔的作用几乎所有行业内人士都清楚，是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其目的是提高金属纯度，改善铸锭结晶。而电渣重熔的工艺究竟有哪些需要注意的地方，什么类型的模具钢需要进行电渣，什么类型的模具钢没有很大必要进行电渣呢？今天东启特钢就为大家介绍下电渣工艺的基本知识。
模具钢电渣重熔的作用几乎所有行业内人士都清楚，是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其目的是提高金属纯度，改善铸锭结晶。而电渣重熔的工艺究竟有哪些需要注意的地方，什么类型的模具钢需要进行电渣，什么类型的模具钢没有很大必要进行电渣呢？今天东启特钢就为大家介绍下电渣工艺的基本知识。
一、原理
电渣重熔是金属及其合金的一种特殊的冶炼方法，虽然电渣冶金可划分出多种技术方法和应用于不同的领域，但其基本和核心的技术是电渣重熔(Electroslag Remelting，简称ESR)。
电渣重熔的基本原理是：在铜制水冷结晶器中加入固态或液态的炉渣，将自耗电极的端部插入其中。当自耗电极、炉渣和底水箱通过短网与变压器形成供电回路时，有电流从变压器输出通过液态熔渣。由于在上述供电回路中熔渣的电阻相对较大，占据了变压器二次电压的大部分压降低，从而在渣池在产生大量的热，使其处于高温的熔融状态，由于渣池的温度远大于金属的熔点，从而使自耗电极的端部逐渐加热熔化，熔化的金属汇聚成液滴，在重力的作用下金属熔滴从电极的端头脱落，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
电渣重熔的产品品种多，应用范围广。其钢种有：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多个钢种。此外，可用电渣法直接熔铸异形铸件，可以铸代锻，简化生产工序，提高金属的利用率。
其主要目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭。经电渣重熔的钢，纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。电渣钢的铸态机械性能可达到或超过同钢种锻件的指标。电渣钢锭的质量取决于合理的电渣重熔工艺和保证电渣工艺的设备条件。
电渣熔铸工艺从根本上解决了一般铸造工艺的主要矛盾，它综合了电渣重溶-获得高冶金质量的金属和铸造-浇铸异型零件精化毛坯的长处，并具有与普通冶炼的变形金属相近的致密组织以及无各向异性的特点。与普通锻件相比，电渣熔铸件的各项性能指标完全达到同钢种的变型金属指标，甚至还避免了锻件的一些不足之处。
三、电渣重熔工艺的要素
由于电渣重熔的独特的优势，近些年来，在合金模具钢的生产中大量被应用。但在其生产工艺方面，应注意以下几个方面：
①电力制度
重熔时的电流大小的变化将影响熔化速度和电力消耗，也直接影响钢锭的结晶状态。这三个因素是相互关联的，如增大充填比后，为避免熔速过快，使熔池过深而影响冶金质量，就应降低输入功率。但为保证稳定的熔炼过程，一般均采用较低的工作电压。正确地选用电力制度十分重要。
②渣系及渣量
炉渣在电渣冶金中十分重要，炉渣不但能起到发热剂的作用和精炼作用，而且是在电极熔化末端，熔滴形成和下落，在渣池与金属熔池界面上，熔渣与金属液之间要发生一系列的物理化学反应，如脱硫、去气和吸收非金属夹杂物，钢中的活泼元素的氧化或某些氧化物的还原等反应，从而对钢的纯净度和化学成分的控制产生重要的影响。在模具钢的冶炼中大部分的品种采用二元系，即CaF2-Al2O3系，这也是电渣重熔常用的渣系，一般比例为70%/30%。也有用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系和CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元渣系的。
渣的用量一般视锭重而定。
③充填比
所谓的充填比是指电极截面积的大小和结晶器截面积之比。充填比与电渣熔炼时的熔池的大小，深度和形状等有很大的关系，从而影响电渣钢的质量。加大充填比会降低电耗，加深熔池的深度，但过大会带事操作的不便。小的充填比有利于夹杂物的去除，并且有利于钢锭良好的结晶组织。
四、电渣对模具钢的作用
电渣重熔后，模具钢的组织和性能有显着提高，主要表现在以下几个方面：
1、改善钢的低倍组织。在电渣重熔时，由于钢液的快速凝固，其结晶的方向发生了变化，比普通的模铸钢锭相比有明显的改善。重熔时树枝状晶的晶间距离缩小了，如H13(4Cr5MoSiV1)钢材的中心部分检查发现，模铸钢锭为750μm，而电渣锭生产时为490μm，细化的枝晶有利于组织和成分的均匀化。
2、降低钢中的非金属夹杂物的含量。经电渣重熔后，钢中的非金属夹杂物的含量显着降低，尤其是硫化物夹杂在形态和数量上都有明显的变化和减少，硅酸盐夹杂也大量被去除，氧化物多为Al2O3，但数量也明显减少。日本JIS标准的SKD61（相当于GB的4Cr5MoSiV1），有不同的冶炼方法生产的钢材的病例杂物水平，通过电渣重熔后钢的纯洁度明显提高。
