多年來,我國電渣冶金技術(shù)得到了不斷發(fā)展,截至目前,我國擁有工業(yè)電渣爐近500臺,年生產(chǎn)能力超過80萬噸。
傳統(tǒng)電渣重熔技術(shù)存在生產(chǎn)效率低、電耗高、氟化物污染環(huán)境、電渣過程吸氣、大型鋼錠偏析嚴重等問題,東北大學從電渣冶金技術(shù)誕生早期就開始進行電渣冶金工藝理論和設(shè)備方面的研究,并取得了一系列的研究成果。
電渣連鑄大幅提高生產(chǎn)效率
傳統(tǒng)電渣重熔采用一次重熔一個鋼錠的間歇式生產(chǎn)方式,不僅生產(chǎn)效率低,而且后步鍛造或初軋開坯過程中鋼錠頭尾去除量大,成材率低,導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。另外,傳統(tǒng)電渣重熔由于電流路徑存在局限,電極熔化速度受到很大限制(當重熔直徑小于300毫米鋼錠時,生產(chǎn)效率極低,生產(chǎn)成本相當高)。
從2002年起,東北大學鋼鐵冶金研究所開始進行電渣連鑄技術(shù)研發(fā)。電渣連鑄技術(shù)兼具電渣冶金和連鑄的技術(shù)優(yōu)勢,主要采用雙極串聯(lián)、交換電極、Cs137液面檢測與控制、連續(xù)拉坯以及在線切割等技術(shù)。
由于采用了T型結(jié)晶器,雙極串聯(lián)渣池的高溫區(qū)主要集中在兩個電流的導(dǎo)電端頭,改變了傳統(tǒng)電渣重熔的熱場分布,使金屬熔池深度與輸入功率基本無關(guān)。此外鑄錠自T型結(jié)晶器中抽出,在空氣中受空氣對流冷卻(而固定式結(jié)晶器重熔時,鑄錠收縮與結(jié)晶器內(nèi)壁形成氣隙,對冷卻不利)。
工業(yè)試驗表明,電渣連鑄比傳統(tǒng)電渣重熔可提高熔化速度1倍~3倍,電耗下降20%~30%,成材率提高8%~12%,鑄坯表面、內(nèi)部質(zhì)量均與傳統(tǒng)電渣錠相當,實現(xiàn)了提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低成本的目的。同時,電渣連鑄技術(shù)在國內(nèi)2家鋼鐵企業(yè)也得到了成功應(yīng)用,圖2是采用電渣連鑄技術(shù)生產(chǎn)的300×340mm方坯、Φ600mm圓坯和280×325mm方坯。
特厚板坯電渣重熔技術(shù)滿足高端需求
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,高端特厚板需求量旺盛(如高端模具鋼、鍋爐容器鋼、核電用鋼等)。電渣重熔厚板坯具有以下優(yōu)越性:一是電渣錠組織致密,成分均勻,在寬闊的溫度區(qū)間內(nèi),具有良好的加工塑性,可以允許更小的加工壓縮比(如用700毫米厚的電渣扁錠可生產(chǎn)350毫米厚板)。二是電渣重熔扁錠可省去開坯工序,直接上厚板軋機,降低鍛壓比,節(jié)省工時。三是電渣重熔錠軋制鋼板性能優(yōu)良,與普通鋼板比較,橫向塑性、韌性大大提高,顯著改善了各向異性、斷裂韌性、缺口敏感性和低周波疲勞等指標。四是電渣重熔鋼板可焊性良好。由于焊縫熱影響區(qū)縮小,可以省去大型焊接結(jié)構(gòu)件(高壓容器、鍋爐、反應(yīng)堆殼體)焊接后正火處理工序。五是具有良好的的低溫抗冷脆性。六是與模鑄相比,電渣重熔生產(chǎn)特厚板產(chǎn)品質(zhì)量好,成材率可提高9%~18%,足以抵消全部重熔費用;省去了開坯工序,降低了實際生產(chǎn)成本。
2006年至2009年,東北大學為某鋼廠陸續(xù)成功建設(shè)了世界上最大的3臺40噸板坯電渣爐,最大錠重達47噸,斷面尺寸為950毫米×2000毫米。3臺電渣爐投產(chǎn)以來,已成功開發(fā)了厚度為640毫米、760毫米、960毫米3種規(guī)格的P20、WSM718R、980、2.25Cr1Mo、16MnR(HIC)、20MnNiMo等10多個鋼種。為提高產(chǎn)品質(zhì)量水平,東北大學先后采用了冷卻控制、結(jié)晶器錐度調(diào)整、渣系優(yōu)化、干燥空氣保護等先進工藝技術(shù)措施,月產(chǎn)量可達650噸/臺以上,噸鋼電耗1100千瓦時~1300千瓦時(處于國際上領(lǐng)先水平)錠-材成材率達85%(比普通鋼錠成材率提高12%左右)。軋后板材的探傷指標,均符合SEL072-77和JB/T4730.3-2005的Ⅰ級標準。
(來源:鋼鐵產(chǎn)業(yè))