多年来,我国电渣冶金技术得到了不断发展,截至目前,我国拥有工业电渣炉近500台,年生产能力超过80万吨。
传统电渣重熔技术存在生产效率低、电耗高、氟化物污染环境、电渣过程吸气、大型钢锭偏析严重等问题,东北大学从电渣冶金技术诞生早期就开始进行电渣冶金工艺理论和设备方面的研究,并取得了一系列的研究成果。
电渣连铸大幅提高生产效率
传统电渣重熔采用一次重熔一个钢锭的间歇式生产方式,不仅生产效率低,而且后步锻造或初轧开坯过程中钢锭头尾去除量大,成材率低,导致生产成本较高。另外,传统电渣重熔由于电流路径存在局限,电极熔化速度受到很大限制(当重熔直径小于300毫米钢锭时,生产效率极低,生产成本相当高)。
从2002年起,东北大学钢铁冶金研究所开始进行电渣连铸技术研发。电渣连铸技术兼具电渣冶金和连铸的技术优势,主要采用双极串联、交换电极、Cs137液面检测与控制、连续拉坯以及在线切割等技术。
由于采用了T型结晶器,双极串联渣池的高温区主要集中在两个电流的导电端头,改变了传统电渣重熔的热场分布,使金属熔池深度与输入功率基本无关。此外铸锭自T型结晶器中抽出,在空气中受空气对流冷却(而固定式结晶器重熔时,铸锭收缩与结晶器内壁形成气隙,对冷却不利)。
工业试验表明,电渣连铸比传统电渣重熔可提高熔化速度1倍~3倍,电耗下降20%~30%,成材率提高8%~12%,铸坯表面、内部质量均与传统电渣锭相当,实现了提高质量和生产效率,降低成本的目的。同时,电渣连铸技术在国内2家钢铁企业也得到了成功应用,图2是采用电渣连铸技术生产的300×340mm方坯、Φ600mm圆坯和280×325mm方坯。
特厚板坯电渣重熔技术满足高端需求
随着国民经济的发展,高端特厚板需求量旺盛(如高端模具钢、锅炉容器钢、核电用钢等)。电渣重熔厚板坯具有以下优越性:一是电渣锭组织致密,成分均匀,在宽阔的温度区间内,具有良好的加工塑性,可以允许更小的加工压缩比(如用700毫米厚的电渣扁锭可生产350毫米厚板)。二是电渣重熔扁锭可省去开坯工序,直接上厚板轧机,降低锻压比,节省工时。三是电渣重熔锭轧制钢板性能优良,与普通钢板比较,横向塑性、韧性大大提高,显著改善了各向异性、断裂韧性、缺口敏感性和低周波疲劳等指标。四是电渣重熔钢板可焊性良好。由于焊缝热影响区缩小,可以省去大型焊接结构件(高压容器、锅炉、反应堆壳体)焊接后正火处理工序。五是具有良好的的低温抗冷脆性。六是与模铸相比,电渣重熔生产特厚板产品质量好,成材率可提高9%~18%,足以抵消全部重熔费用;省去了开坯工序,降低了实际生产成本。
2006年至2009年,东北大学为某钢厂陆续成功建设了世界上最大的3台40吨板坯电渣炉,最大锭重达47吨,断面尺寸为950毫米×2000毫米。3台电渣炉投产以来,已成功开发了厚度为640毫米、760毫米、960毫米3种规格的P20、WSM718R、980、2.25Cr1Mo、16MnR(HIC)、20MnNiMo等10多个钢种。为提高产品质量水平,东北大学先后采用了冷却控制、结晶器锥度调整、渣系优化、干燥空气保护等先进工艺技术措施,月产量可达650吨/台以上,吨钢电耗1100千瓦时~1300千瓦时(处于国际上领先水平)锭-材成材率达85%(比普通钢锭成材率提高12%左右)。轧后板材的探伤指标,均符合SEL072-77和JB/T4730.3-2005的Ⅰ级标准。
(来源:钢铁产业)