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pressure ESR
简介
一种在密闭系统中和高压气氛(通常为氮气)下进行的电渣重熔。氮是一种奥氏体稳定元素，它能够显著地增加奥氏体不锈钢的屈服强度及抗张强度并改善其疲劳性能。例如，对于AISI 304不锈钢，当钢中含氮0.8%时，屈服点从不含氮的200 N/mm2增至600 N/mm2;当钢中含氮1.5%时，疲劳强度从200 N/mm2增至500 N/mm2。氮在钢中的溶解度，取决于钢液面上氮的分压。为了提高氮在钢中的溶解度，需提高钢中固溶的氮含量，必须使钢液面上有高的氮压力，高压电渣重熔，就是为提供这一条件而发展起来的。高压电渣重熔与普通电渣重熔的差别在于渣面以上的熔炼空间是密闭的，熔炼在高压下进行，渣料及合金料的添加也是在密闭条件下进行的。(见图)
德国于1980年建成一台高压电渣重熔设备，该炉可生产直径1m、重达14t的锭子，熔炼室氮气压力为4.2 MPa。这台炉子建立的背景是：新一代核电站发电设备需要屈服强度为1420N/mm2的无磁护环，用大气熔炼的含C0.5%、Mn18%、Cr4.5%和N0.1%的奥氏体钢远远不能满足要求。为了解决这一问题，一种办法是改用价格较贵的A—286(相当于中国的GH132)时效硬化奥氏体高温合金，另一种办法是建一台专用设备，生产高氮不锈钢。综合考虑，德国采用了后一种办法，建成了上述高压电渣重熔炉，重熔出了含Mn18%、Cr12%和N0.85%及1.05%的奥氏体不锈钢，只用20%的冷加工量，其屈服强度便可高于1500N/mm2，从而满足了核电设备的要求。高氮不锈钢在大幅度提高屈服强度的同时，韧性及热加工性能的降低不大。这一点也很重要。
高压电渣重熔示意图
1—导电接头;2—密封装置;3—丝杆传动;4—合金及渣料仓;5—导电杆;6—电极卡头;7—合金及渣加料系统;8—自耗电极;
9—水冷炉壳;10—渣池;11—铜结晶器;12—铸锭;13—水套;14—冷却水进口
与高压电渣重熔生产高氮不锈钢工艺类似的，尚有高压感应熔炼及高压等离子熔炼，但高压感应熔炼仅限于实验室规模，高压等离子熔炼也只发展到半工业规模，锭重1t多。(见彩图插页第16页)