電渣熔煉，以電流通過作為電阻體的電渣使電能轉化為熱能來熔鍊金屬或合金的火法精煉方法。
基本介紹
- 中文名：電渣熔煉
- 外文名：electric slag smelting
- 熔劑：CaF2-Al2O3基電渣
- 又常稱為：電渣重熔
方法簡介
因多採用經電弧爐、感應爐及其他熔煉爐熔鑄的錠坯為自耗電極，或其碎塊廢料作爐料，以CaF2-Al2O3基電渣為熔劑，在水冷銅質坩堝中和電渣保護下進行重熔，故又常稱為電渣重熔。這種方法的特點是在整個熔鑄過程中，金屬始終是在電渣的保護、加熱和精煉作用下得到提純和淨化的。
自20世紀40年代霍普金(R．K．Hopkins)提出電渣熔煉的原理以來，電渣熔煉便很快在鋼鐵冶金中得到套用。電渣熔煉在工業上多用於重熔一些重要的高溫合金、精密合金、耐蝕合金及不易加工的銅、鎳、鋁、鈦等有色金屬合金。20世紀60年代中期，蘇聯、美國、中國相繼建造了生產用電渣爐及電渣技術研究中心。中國於20世紀70年代首先開發了有襯電渣爐熔煉技術，以耐火坩堝代替水冷結晶器。這種有襯電渣爐熔煉技術除可節約能耗30%～40%外，還便於調控合金成分和熔煉溫度，以及可澆注複合冷軋輥及曲軸等鑄件。目前世界最大電渣爐的生產能力已達220t，正向三相三極生產三個錠坯和連續熔鑄錠坯、動態程式控制、虹電diarl吸注渣快速引弧、活性有色金屬重熔技術等方面發展。如採用含少量金屬鈣的Ca—CaF2渣系，熔煉鈦及其合金，得到了不氧化或與原料含氧水平相同的鈦錠。最近採用氦氣強化錠坯的冷卻技術來提高生產率和錠坯質量。利用充氮的電渣熔煉可得到高氮合金；在電渣中加入稀土及硼、鋯等金屬作變質劑，可得到純度更高和結晶組織細密的錠坯。
電渣爐按電極的不同，分為自耗式電渣爐和非自耗電渣爐兩種。兩者區別在於：前者的自耗電極為熔煉原料，在熔化過程中不斷熔化；後者則為不熔電極。電渣爐主要由電源及調控系統、結晶器或坩堝、電極、加料器、錠坯的升降機構及水冷系統等所組成。熔煉時先將少量需重熔的合金碎塊料和電渣粉料置於結晶器底部，然後將電極下降與合金爐料相接觸而起弧。自耗電極端面和電渣及起弧爐料在電弧加熱作用下，很快被熔化並逐漸形成金屬熔池和覆蓋在其上面的渣池。起弧後，隨著自耗電極的熔化和縮短，須定期加入定量的電渣，以得到一定深度的渣池且見不到電弧。
電渣爐結構簡單，無需龐大的真空系統，既可用直流電，也可用交流電；既能生產大型錠坯，也可生產管坯等異型鑄件；既可用自耗電極作爐料，也可用水冷非自耗電極及散裝爐料；既可重熔鋼鐵，也可熔煉有色金屬。電原理自耗電極或爐料在電渣的電阻熱作用下熔化成液滴，並在重力、電磁力及電渣液沖刷力作用下，連續地穿過渣池下落到金屬熔池，在結晶器周壁的冷卻下逐漸凝固成錠坯。由於渣的密度較小，在熔煉過程中始終覆蓋於金屬熔池上面，不僅有過濾淨化穿過的金屬液滴、防止金屬氧化等作用，還能起化學造渣、脫硫精煉、熔化和保溫等作用。渣池和金屬熔池一樣，在周邊結晶器的冷卻作用下，優先在結晶器壁面冷凝一薄層渣殼，起絕緣和保護作用，可防止金屬熔體與結晶器材料發生相互作用，使電流和熱量主要由結晶器底部定嚮導出，有利於錠坯自下而上的定向結晶，得到補縮良好、緻密度高、表面光潔、純度和塑韌性高的錠坯。
主要影響因素電渣的性質、成分和用量以及電壓和電流等，對重熔金屬或合金質量有著重要影響。具有高的抗氧化和精煉能力、較低的熔點和密度以及適當的電阻和粘度的電渣，可以得到更好的熔煉效果。採用較高工作電壓及大電流密度，適當的渣量，能提高渣池溫度，細化金屬液滴，有利於精煉過程和軸向結晶。採用較大填充比，對降低電耗、提高生產率及錠坯表面質量有利。
