重熔精煉過程是指金屬提純淨化的過程，國內外多數冶金工作者認為主要是渣洗作用，包括渣對鋼中夾雜物吸附和溶解。直接影響渣洗的因素是:渣系的成分和配比，夾雜物的成分及尺寸。如眾所周知，鋼中非金屬夾雜物的類型、成分、尺寸往往取決於冶煉終脫氧制度。
基本介紹
- 中文名：重熔精煉
- 外文名：Remelting refining
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：金屬提純淨化的過程
- 作用：渣洗
簡介,電渣重熔的三個階段,渣重熔過程,總結,
簡介
關於電渣重熔過程金屬提純淨化的本質，國內外多數冶金工作者認為主要是渣洗作用，包括渣對鋼中夾雜物吸附和溶解。直接影響渣洗的因素是:渣系的成分和配比，夾雜物的成分及尺寸。如眾所周知，鋼中非金屬夾雜物的類型、成分、尺寸往往取決於冶煉終脫氧制度。
經過電渣重熔質量都有所提高，然而提純效果相差十分懸殊，就重熔精煉後鋼中電解夾雜物總量和氧含量而言，混合稀土脫氧為最佳，除不加脫氧劑的外，以用Al脫氧為最差。由隨著終脫氧加Al量的增加，提純效果惡化，重熔金屬夾雜物總量(電解分析)，氧氣含量全面提高。原始夾雜物含量多少，對重熔金屬純潔性無重大影響，例如用稀土(Ce-La), Ca-Mn-Si及AMS脫氧，原始夾雜物含量很高，重熔後反而更為純淨。
電解分析氧化物夾雜總量和氣體分析氧含量基本上是相符的，而金相夾雜物總量和電解數據稍有差別，考慮這是分析方法差異所致。在放大115倍的情況下觀察金相，尺寸在2μ以下的夾雜物全被忽略。所以認為夾雜物電解分析較為準確，以下討論夾雜物的總量均以電解分析數據為根據。
電極及結晶器幾何尺寸，重熔電規範，渣成分及重量均不變，所以可以認為各爐試驗的鋼渣接觸面積，鋼渣接觸時間是相同的。致於電渣爐自耗電極不同終脫氧制度的影響，只能通過夾雜物性質對鋼渣反應的影響去考慮。
通過金相觀察發現:軸承鋼自耗電極冶煉，終脫氧加Al1公斤/噸以上，非金屬夾雜物以鋁氧土為主，呈碎屑狀，成群分布，夾雜物平均尺寸較小。而用Ca-Mn-Si, Ca及AMS終脫氧，夾雜物以鈣矽酸鹽，鋁矽酸鹽為主，鈣矽酸鹽呈球狀，尺寸較大。鋁矽酸鹽呈菱形，尺寸也較大。
電渣重熔的三個階段
電渣重熔過程中去除非金屬夾雜物主要發生在電極末端熔滴形成階段。電極端頭夾雜物去除過程可以精確劃為三個區段:
1.非金屬夾雜物從電極端頭液態金屬薄膜層內向鋼渣界面轉移；
2.鋼渣界面上非金屬夾雜物為爐渣所吸附和溶解；
3.夾雜物溶解產物離開鋼渣界面向渣池內部擴散。
電渣重熔時，電磁力作用引起渣池強烈攪拌，使溶解的非金屬夾雜物在渣池中劇烈運動，因而溶解的非金屬夾雜物的物質傳遞取決於對流擴散，防礙它運動的阻力很小，所以第三環節不是限制性環節。
由於界面能的作用，加上爐渣對夾雜的溶解，只要夾雜物和渣相接觸，就能被爐渣吸收，所以第二環節是自發過程，也不是限制性環節。
渣重熔過程
電渣重熔過程，電極端頭熔化的金屬，沿錐頭滑移，具有分層和波紋特徵，基本上屬於層流。液態金屬薄膜層厚50-200微米，遠大於夾雜物直徑。特別是夾雜物沒有自發由液態金屬薄層內向鋼一渣界面移動的動力。而且由於夾雜物在液態金屬層內浮升的作用，使夾雜物向內移動。顯然可以認為夾雜物由液態金屬層內向鋼一渣界面轉移是限制性環節。在液態金屬流沿錐頭向下滑移時，受重力作用，比重較鋼液輕的夾雜物會滯後於金屬流，如此增加了夾雜物和渣相接觸機率，夾雜物顆粒愈大滯後愈大，和渣相接觸機率也增大了，這就是為什麼低熔點大顆粒夾雜在電渣重熔過程比高熔點彌散分布的小顆粒夾雜更易為渣所吸收的原因。
重熔前後非金屬夾雜物類型、成分是不同的，這是由於大部分原始夾雜物在電渣重熔過程中電極端頭熔滴形成階段已去除，一部分殘留夾雜物隨金屬液態進入渣池，爐渣和夾雜物邊緣作用，導致夾雜物具有複雜結構。研究工作發現電渣鋼夾雜物中心和邊緣成分不同，這種複雜結構是電爐鋼夾雜物特徵。爐渣對電極中夾雜物化學活性愈大，夾雜物結構變化愈大。其次，還有一部分不穩定氧化物高溫分解，呈合金元素和[O]溶合。在金屬熔池中，隨溫度下降，鋼中[O]的溶解度下降，重新氧化，形成新生夾雜物。新生夾雜物成分由鋼中元素的活度及其與氧結合力所決定。如電渣重熔加Al1.5kg，重熔鋼中殘餘鋁高達0.07%，在金屬熔池凝固階段，細小分散的氧化鋁夾雜上浮困難，殘存鋼中。
關於不進行終脫氧重熔效果惡化的原因，可以認為是不穩定夾雜物MnO·FeO會增加鋼對夾雜物的潤濕作用。同時一部分夾雜物高溫分解，形成[O]溶於鋼中，無法通過渣洗作用去除。
總結
1.電渣重熔自耗電極原始夾雜物的類型、成分和尺寸對重熔提純效果具有重大影響，所以恰當選擇自耗電極冶煉方式和脫氧制度，可以有目的控制電渣重熔鋼純淨度及夾雜物成分及類型。
2.電渣重熔電極的冶煉若採用Ca-Mn-Si及AMS ( Al-Mn-Si)複合脫氧劑，形成的原始夾雜物是穩定的矽酸鹽，熔點較低，具有較大聚集趨向，經電渣重熔過程易去除。
3.用鋁終脫氧，特別當加Al量在1公斤/噸以上時，原始夾雜物為高熔點鋁礬土，細小分散，在電渣重熔過程難為渣中吸收。
4.自耗電極的冶煉若用稀土合金脫氧，重熔精煉效果優異，關於稀土元素電渣過程的冶金反應及稀土合金對電渣鋼質量的影響有待進一步深入研究。
