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第43卷第10期
Vol 43 No 10
Iron and Steel
电渣重熔过程中氢含量的控制
耿鑫,姜周华,刘福斌
(东北大学材料与治金学院,辽j沈阻10004)
摘要:电渣重熔钢锭中的氢主要来源于自耗电枚中的原始氯、电渣重熔用渣料带入的水分及其水合物和电渣重
熔过程中气氛中的水分,所以为了有效地控制电渣锭中的含量,必须対制造白耗电极的原始钢水进行脱气处理,
严格烘烤电渣重熔用渣料以及降低电渣重熔过程中气氛中的水分压。
关键词:电渣重熔;氢含量;炉
中图分类号:TF744文献标识码:A文章编号:0449749X(2008)10(0038-04
Control of Hydrogen Content in ESR Process
GEN G Xin JIAN G Zhou-hua LIU Fu-bin
School of Matcrials and Mctallurgy, Northca stern Univcrsity, Shenyang 1 10004, Liaoning, China)
Abstract: The primary source of the hydrogen in ESR ingots is the hydrogen in the electrodes, flux moisture, and water
apor in the atmo sphere during remelting. The hydrogen content of ESR metal can be reduced mainly by degasification of
the stccl for clcctrodcs, calcining the fluxes and reducing the partial pressurc of watcr vapor in at mo hcrc
Key words: ESR; hydrogen content; slag
电渣重熔技术作为冶炼优质钢錠的一种于段
钢种: ASTM A387Gr
以其优良的治金反应条件及特殊的熔烁结晶方式有
板厚:278mm
着其它生产艺所不能替代的优越性。但在电渣重
O超声探伤尤缺陷
熔过程中,氢含量对其产品性能的影响极为敏感,要
0.8
白点缺陷
求其锭中气含量越低越好。
氢是金属材料中极为有害的气体,一般要求不
超过3×10-(质量分数,下同),?于大截而金属制
件,则不容许超过2×10的氢,钢中氢含量达倒
定值([H]=1~2cm2/100g)后,能显著降低钢材
的力学性能一づ?生氢脆缺陷;会使钢液流动性下
表面1/4中心14表面
降;可导致钢材的强度柲限下降,塑性亦ド降。而且
厚板中的位置
钢中氢是白点产生的主要原肉,M. Nishiwaki等り
图1氢含量对白点缺陷的影响
指出在电渣重熔截面为510mm×2400mm的板
Fig 1 Effect of hydrogen content on la ke defects
锭吋,氢含量人」1×10-°即可出现白点缺陷,实验
结果如图1所示。
重熔验时指出:高氢含暈(如3.1×10)自耗电
1电渣重熔过程中的来源以及对钢经电更熔其钢中氢合量降全(1.9~20X
锭中氢含量的影响
含量有所提高,其氢主要米源丁渣料和气氛中。李
电渣重熔锭中氢的来源很复杂,经研究认为慧等通过实验也验证了高氢含量的自耗电极经电
电渣锭中気含量主要与自耗电极中的原始氢含量、渣軍熔后其钢锭中氢量会下降的观点,实验测定
电渣重熔用渣料带入的水分及其水合物利电渣重熔了22Mmr13Cr5Ni0.25N奥氏体钢电渣重炌前后
过程中气氛中的水分有关。
氢含量变化,发现其氢含量从6×10-降至3.5
1.1自耗电极中的原始氢含量
106。L. Rohde和D.Lohr?在电渣重熔直径为
明等?用不同氢含量的自耗电极进行电渣1340mm的电渣锭时发现,釆用严格烘烤后的渣料
作者简介:耿鑫(1979),男、博上生; E-mil: jang zhouhua(263.ne;修订日期:2008-03-06
1c1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
第10期
耿鑫等:电渣重熔过程中氢含量的控制
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在保护气氛下进行电渣軍熔,錠中氢含量与自耗电达倒一半衡值。
极中的原始氢含量几乎完全相等,其实验结果见表
Yutaka Hiro se?等通过实验发现,在900Cド
所
烘烤6h的重熔渣中氢量远低于未经烘烤的渣中
表1不同钢种的电极,BSR锭中氢含量(质量分数
氢含量,而返回渣中氢含量低于烘烤过的渣中氢含
able 1 Hvdrogen content of electrodes
量,其实验结果如图3所示。
ESR ingots of different steel grades 10
70
到种
电极中
金属熔池中
新渣及其锭中氢含量
60
轧辊用钢
△返回渣及其锭中氢含量
钆锟用钢
9
1.9
50
保护气氛下的返回渣
及其锭中氢含量
Ca. %al 5NI
如廿恻
40
从以上的资料可以看出,虽然各个研究者的研
20
究结果有所不同,但其结论大致是相同的,即自耗电
l?
中的原始氢大部分被保留在i电渣锭中。
8A°
1.2电渣重熔用渣料带入水分引起的电渣锭增氢
下燥前干燥后01000200300400
电渣重熔用渣料若烘烤不严格,就会带入大量
化渣后距钢底部距离mm
的水分如渣料中的石灰通常含有4%~6%的水
图3新渣与返回渣中氢含量的比较
分。N.M. Chuiko]等通过实验和理论分析认为
Fig3 Comparison of hydrogen content
电渣重熔用渣料组分所带入的水分是电渣従中氢
in fresh and recycled slags
主要来源之一。
井明等通过实验得出以下结论,实验结果1.3电渣重熔过程中气氛中水分的影响
如图2中所小。
氛山的水蒸气败附渣层表面,进而渗透
渣层,又扩散入金属熔池,造成钢锭增氢。在电渣重
新渣系
返回渣
熔初期,由炉料带入的水分引起的钢锭增氢很快降
6
低,而斤钢锭中氢含量进入较低的稳定态,此时钢锭
中氢含暈主要受重熔过程中气氛中的P,o控制,经
研究2?,对于一定的钢种、一定的渣系,其锭中氢
新渣
浓度与气氛中、h1成正比,如图4所示(图4中f
2004006008000200400600800
为重熔速度)。
钢锭的高度/mm
609oCaF,-25%6AI,O,-159CaO
图2ESR过程中氢含量的变化
fl00 kg/h
Fig 2 Change of hydrogen content dur ing ESR
从图2中可以看出,用经过800~900C烘烤后
的渣