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电渣冶炼原理

发布时间:2018/3/20

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        电渣冶金是生产特殊钢和高温合金的重要方法。电渣冶金凭借其诸多的优点,如所冶炼的金属性能的优异性(包括纯净度高、组织致密、成分均匀、表面光洁)、经济的合理性(设备简单、操作方便、生产费用低于真空电弧重熔、金属成材率高)以及工艺的稳定性、灵活性和可控性,所以世界各国都致力于开发、研究和发展该技术。虽然经过一段衰减期,但随着各个国家国防及高新技术领域对特殊要求的高性能钢材的需求,近几年来这项技术又开始受到热捧,并开始迅速发展起来。特别是中国的高速发展和国防现代化的需求,对特殊需求的高质量钢材更加强烈,如航母、潜水艇,大型航空发动机等元部件不能从国外发达国家获得的情况下,急需自己研发。目前的电站冶金已经从最初的一个专利研发开始,发展成为一门跨行业、跨专业的新学科,并开拓出了不少新分支,如电渣重熔、电渣熔铸、电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接、电渣复合等,但电渣重熔技术仍是电渣冶金的主要分支和核心技术。因此有人说,电渣冶金的发展也许是中国人由钢铁大国走向钢铁强国的桥梁。

       虽然电渣冶金的发展以及非常成熟,但与其相关的一些物理化学问题还有待研究。从其冶炼的功能追溯和总结其各个功能的冶炼原理,是自然界“理论-实践-理论-….”循环的发展规律,从这一规律出发,目前电渣冶金学科的技术理论,发展到第几个循环已经不重要了,重要的是需要有理论工作者的不断总结,以利于循环的延续和再循环!电渣冶金的精炼过程夹杂物是如何去除的,硫、氧、氢是如何脱除的?还有待从冶金物理化学原理的角度进行更加系统的研究。
       用物理化学原理对电渣过程夹杂物的去除和分散机理、脱硫、脱氧及脱氢的热力学进行了研究。通过分析电渣冶金过程夹杂物在钢的溶化-液膜-熔滴-金属熔池形成过程的行为及伴随着钢渣间界面积的大小变化的关系,进一步支持了夹杂物的去除主要发生在母电极端头液滴形成低落前理论;从夹杂物-渣-钢液间的界面张力的分析,提出了夹杂物去除过程自由能变化的关系式。将电渣冶金脱硫过程分为“钢液的硫进入熔渣”和“熔渣中的硫进入气相”两个阶段,用热力学原理分别分析了这两个阶段影响脱硫的因素;推断多数硫的脱除是在自耗电极初始溶化形成液膜-聚合成为液滴滴落前的阶段,这是由于高温和非常大的单位质量的表面积的原因;利用分子理论提出了熔渣脱硫所需的自由 CaO 的计算公式。 通过研究氧在电渣过程的为,推断钢液中的溶解氧的脱除发生在金属熔池与熔渣间,提出有利于脱氧的条件是渣中低的 FeO 的活度和相对浅薄的金属熔池。用热力学方法研究了电渣过程水蒸气中进入钢液的形成氢的机理和不同温度、压强下水蒸气、气相中氢气与钢液平衡溶解氢的浓度间的关系。
 

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