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自熔模电渣重熔(core remeIting)

以冲成中空的钢锭作结晶器进行电渣重熔的电渣冶金过程。该工艺用经过重熔的钢液填充锭子中心可以改善钢锭心部的质量，也可获得双金属钢锭。普通方法浇铸的钢锭在凝固过程中，由于选分结晶，金属中的各种合金元素逐渐地向钢锭中未凝固的金属液中富集，同时由于钢锭中未凝固金属液的流动，在钢锭中心区域会出现各种偏析带；而金属的凝固收缩又使钢锭中心会出现疏松、缩孔。这种偏析、疏松、缩孔等缺陷在钢锭凝固中不可能完全避免，并且钢锭的吨位越大，钢锭的尺寸越大这些缺陷越严重。钢锭中存在的这些缺陷使得用这些钢锭生产的产品质量受到影响，严重时会造成产品报废。所以在生产钢锭时要采取措施尽量减轻中心区域所出现的偏析、疏松、缩孔等缺陷。对于大型钢锭，自熔模电渣重熔是改进其中心区质量的有效方法之一。据报道，已生产出直径3556mm的340t自熔模电渣重熔锭。

自熔模电渣重熔源于连接大型钢坯的电渣焊技术。1965年密多瓦•赫彭斯托尔公司(Midvale—Heppen   Stall   Company)利用电渣焊设备在锻造的管坯中进行电渣重熔填充管心使之成为实心钢锭，1971年这一工艺首先在美国获得专利。1972年克勒克纳公司(Klocknel•WerkeA．G．)在此基础上对该工艺又进行了系统的实验研究，使其趋于完善。取这两个公司名称的字头，自熔模电渣重熔工艺又称为MHKW工艺。

自熔模电渣重熔工艺流程见示意图。将用普通工艺浇铸的钢锭(a)加热到一定温度，沿钢锭的轴向冲孔（b)，冲孔后的钢锭毛坯(c)放置在电渣炉上，以用作充填材料的金属作电极进行电渣重熔(d、e)，直至将整个钢锭心部填充完毕(f)。重熔过程包括弧化渣、重熔和补缩3个阶段。

自熔模电渣重熔

自熔模电渣重熔的工艺特点有4：(1)可以改善钢锭中心的质量。经过轴向冲孔将普通钢锭特别是大型钢锭中心存在的偏析、疏松、缩孔等缺陷大部分去除，再采用电渣重熔的方法填充，由于电渣重熔过程所具有的良好凝固条件使钢锭获得了成分均匀、结构致密的中心组织。(2)可对金属提纯精炼。由于电渣重熔过程具有良好的钢渣反应条件，在自熔模电渣重熔过程中，通过选择不同的渣系，去除钢中有害元素及钢中非金属夹杂物予以提纯；另一方面由于良好的钢一渣反应条件，在自熔模电渣重熔过程中也会造成钢中合金元素的氧化烧损。(3)可利用小型设备生产大型钢锭。对于生产同样直径的钢锭，自熔模电渣重熔与常规电渣重熔相比所需的电功率要小得多，这样采用较小的设备容量就可生产较大的钢锭。同一台电渣炉j进行自熔模电渣重熔所生产的钢锭直径可以比常规电渣重熔生产的钢锭直径大2倍以上，质量大4～5倍。(4)可生产双金属钢锭。在重熔过程中采用与钢锭金属不同的金属电极，可生产出钢锭外部是一种金属，钢锭心部是另外一种金属的双金属复合钢锭，这样可以根据不同的需要获得心部和表面具有不同性能的产品。

自熔模电渣重熔可以影响钢锭的组织及化学成分。

钢锭组织的变化     钢锭经过冲孔，缺陷最多的中心部分被去掉，经过电渣重熔使钢锭中心具有了电渣钢锭的凝固组织——致密的结晶组织和发达的柱状晶结构。该柱状晶与冲孔钢锭毛坯原有的柱状晶能够很好地熔合，成为一体。实验数据表明电渣重熔后钢锭横截面上的熔合区可达整个横截面积的53％，而钢锭的自zi冲孔面积仅占整个横截面积的13％。在电渣重熔过程中钢锭毛坯熔化的金属和电极熔化的金属间的相互熔合使钢锭中心区域横向及纵向的成分偏析均减小。同时钢锭毛坯的再熔化，又使其原有的非金属夹杂物被熔渣吸收排除，提纯了钢水，使钢锭中的非金属夹杂物减少。同时，在重熔过程中冲孔钢锭毛坯内部熔化区和外表面温差很大，在钢锭毛坯内会产生很大的热应力，这样对某些热应力较敏感的钢种在重熔过程中熔合边界区域会出现微裂纹。

钢锭化学成分的变化自熔模电渣重熔过程中会造成易氧化元素如Si、Mn等的烧损，使这些元素的含量发生变化。例如当采用50％CaF₂、20％CaO、30％Al₂O₃渣重熔时钢中si的含量会由0．2％降至0．05％～0．04％，Mn的含量由0．29％～0．22％降至0．14％。当采用碱性渣重熔时脱硫率很高，钢中的S含量由重熔前0．027％～0．011％降为0．01％～0．006％，脱硫率可达50％以上。

钢中氢的控制自熔模电渣重熔过程中要特别注意钢中氢含量的控制，氢对钢锭特别是大钢锭会产生很大的危害。自熔模电渣重熔是在大气下进行，没有脱气条件，同时重熔时金属温度较高，氢的溶解度增大，很容易吸氢造成钢锭中氢含量增加，所以防止重熔过程中金属吸氢是防止钢锭中氢含量增加的关键。在重熔过程中氢的来源是水气(H₂O)，它主要存在于渣料中，故渣料在使用前充分烘烤，去除凝结水及结晶水是减少重熔时金属吸氢的重要措施，必要时也可以在重熔时采用干燥空气保护。