電渣重熔渣系相關介紹
概念
電渣重熔渣系(slags electrosla gremelting)是一種含有CaO、CaF2、Al2O3、MgO、SiO2等成分，在高溫下具有適當電導率并具有脫硫、脫磷、去除非金屬夾雜物等能力的堿性物體。
功能
作為重熔熱源
它把電能轉化為電阻熱，金屬電極依靠熔渣的電阻熱進行熔化，并滿足熔煉溫度的需要。
作為凈化劑
重熔過程中熔化的金屬形成金屬熔滴穿過渣池時，渣與金屬液滴接觸面積很大，利用渣的化學特性可以有效地去除鋼中有害元素硫、磷等，去除有害氣體氫、氧、氮等，吸收、溶解熔融金屬與渣界面的非金屬夾雜物，使金屬得到提純、凈化。
作為保護劑
它在鑄錠和結晶器間形成一層渣皮，這層渣皮起到了絕緣、隔熱、潤滑作用，使金屬不與結晶器直接接觸，防止了電分流，使熱流主要向底水箱方向傳導，結晶趨向縱軸方向，并有利于鑄錠和結晶器壁的相對運動。另外，在金屬熔池上方的熔融渣池使金屬液避免直接與大氣接觸，起到了防止金屬氧化及貯熱保溫作用。在電渣重熔過程中，金屬始終在渣的包覆下熔化、凝固。
渣的選擇
電渣重熔渣配比和渣量的選擇對電渣鋼的冶金質量、熔煉技術經濟指標以及環境保護具有重大的影響。為了滿足各項技術經濟指標的要求，必須從熔點、電導、黏度、堿度、表面張力、比熱、蒸汽壓、透氣度等各項物理化學性質進行綜合考慮，才能選出合理的渣型。
熔點
渣的熔點應低于重熔金屬熔點，熔渣成分力求選在低熔共晶點附近，這樣可以減少渣皮凝固時的偏析，防止渣成分的變化造成工藝參數難以穩定的現象。通常渣的熔點應比重熔金屬的熔點低100～200℃。
電導率
熔渣應具有適當的電導率，以產生足夠的熱量，保證金屬熔化、過熱及精煉的進行，并提高電渣重熔的電效率，降低電耗。一般要求在2000℃時，熔渣的電導k≤3Ω-1•cm-1。
黏度
熔渣應有適當的黏度，并且在高溫下黏度值隨溫度變化越小越好。具有良好流動性的渣才能保證高溫下渣池熱對流，使鑄錠徑向溫度均勻，利于去氣脫硫等物化反應的進行，利于形成薄渣皮，提高鑄錠表面質量。一般熔渣在1800℃時，黏度η≤0.5Pa•s。
堿度
為了保證重熔過程脫硫良好，熔渣應具有較高的堿度，一般堿度B>1，B=CaO/(SiOz+1/2Al2O3)。
表面張力
熔渣與熔融金屬之間應有足夠大的表面張力，以有助于渣殼分離，防止熔渣卷入金屬內；而熔渣與非金屬夾雜物之間的表面張力越小越好，以利于熔渣對非金屬夾雜物的浸潤、吸附和溶解。
渣的組元
常用渣的基本形態是以CaF2為基礎，配入適當的CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2等氧化物組成的，各組元成分在渣中有各自的作用。
CaF2：能降低渣的熔點、黏度和表面張力。但和其他組元相比，CaF2的電導率較高，純CaF2在1650℃時電導率達4.54Ω-1•cm-1；渣中CaF2含量高，熔煉中易放出有害氣體和煙塵，造成環境污染。
CaO：渣中加入CaO將增大渣的堿度，提高脫硫效率，在CaO加入量為40%情況下，脫硫率最高可達到85%；而且ca0的加入能夠降低渣的電導率。但是Ca()吸水性強，易帶入氫和氧，造成鋼增氫增氧。
Al2O3：能明顯降低渣的電導率，減少電耗，提高生產率。例如(CaF290%+AAl2O310%，在1650℃時，電導率降為3.44Ω-1•cm-1；如果Al2O增加到30%，電導率將降為1.75Ω-1•cm-1。但是渣中Al2O3增加，將使渣的熔化溫度和黏度升高，并將降低渣的脫硫效果，另外會使重熔過程難以建立和穩定。一般Al2O3的含量不大于50%。
MgO：渣中含有適當的MgO將會在渣池表面形成一層半凝固膜，可防止渣池吸氫及防止渣中變價氧化物向金屬熔池傳遞供氧，從而使鑄錠中氧、氫、氮含量降低。同時，這層凝固膜可減少渣表面向大氣輻射的熱損失。但是MgO容易使熔渣的黏度提高，所以渣中含MgO一般不超過15%。
SiO2：渣中加入少量SiO2，可以降低渣的熔點，提高渣的高溫塑性，使鑄錠表面光潔，而且也能降低渣的電導率。SiO2的加入還可以改變鋼中夾雜物的形態，由鋁酸鹽夾雜變為硅酸鹽夾雜，使鋼材易于加工變形。但是渣中SiO2含量過多，則有反應2CaF2+SiO2=2CaOS+SiF4↑發生，造成渣中CaF2的揮發損失，另外SiO2高還將使金屬中SiO2含量增加。
TiO2：在重熔含Ti的鋼及合金時，渣中加入一定量的TiO2，可以抑制鋼中鈦的燒損；另外，常采用CaF2-TiO2型導電渣作引燃劑；TiO2是變價氧化物，它對金屬熔池起傳遞供氧作用。
常用渣系
最廣泛使用的渣系是CaF2-TiO2渣，其代表成分是CaF270%+Al2O330%。這種渣綜合工藝性能較好，適應不同工藝條件，具有一定的脫硫及去夾雜能力，適用于重熔滾珠軸承鋼、合金結構鋼、高速工具鋼、模具鋼及不銹耐熱鋼等。
缺點及措施
電渣重熔渣系存在著一些缺點，如渣成分不在低熔共晶點上，熔點偏高；渣的電導率高，重熔電耗高；渣中CaF2含量高，熔煉中易污染環境；鋼中夾雜物以脆性鋁酸鹽及剛玉為主，影響鋼的塑性和韌性等。
為了避免上述缺點，近年來開發了CaF2-CaO-Al2O3三元渣系，CaF2-CaO-Al2O3-MgO四元渣系及CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系等。這些渣系的成分基本選擇在三元共晶線上，渣的熔點較低，渣皮凝固時偏析現象較輕微，渣成分穩定，鑄錠表面光潔，成型良好。而且這些渣系具有較低的電導率，提高了電效率，因渣中CaF2減少，造成的污染也有所減輕，渣中含少量MgO或SiO2，防止了鋼液吸氣，使鑄錠表面光潔。
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