electroslag remelting furnace
简介
利用电流通过高电阻熔渣产生的热能对金属进行再熔炼的电阻炉，简称电渣炉。电渣重熔一般是在大气压力下进行的，根据需要，也可配置真空机组进行真空精炼。
电渣重熔炉的用途广泛，采用不同渣料可用于精炼各种合金结构钢、耐热钢、轴承钢、锻模钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、高强度青铜以及其他铝、铜、钛、银等有色金属的合金;采用不同形状的结晶器可以直接生产大直径钢锭、厚板坯、中空管坯、大型柴油机曲轴、轧辊、大型齿轮、高压容器、炮管等优质铸钢件。
电渣精炼方法是美国R. K. 霍普金斯 (R. K.Hopkins)于1939年依据埋弧加热的原理首先提出的。1954～1955年，苏联巴顿(Paton)电焊研究所根据电渣焊接的原理成功地开发了电渣重熔工艺与设备， 开创了电渣重熔炉的工业应用。60年代中期，由于航空、航天、原子能等工业的发展，电渣重熔炉在苏联、西欧各国和美国得到较快发展。1980年世界电渣重熔钢的产量已超过120万t。中国于1960年建成第一座电渣炉，其后，有很大发展。最大的电渣炉在上海重型机器厂， 可生产重达200 t的钢锭。
原理 如图所示， 自耗电极由被熔炼材料本身制成，其下端插在渣池中(见电弧炉电极)。电流流过熔渣产生的电阻热(见电阻加热)使电极端部逐渐熔化。在熔滴形成并穿过渣层进入金属熔池的过程中， 熔滴与熔渣发生强烈冶金反应， 使金属中的非金属夹杂物得以有效清除， 使金属得到精炼。熔滴在水冷铜坩埚(又叫结晶器) 中汇集成熔池并逐渐凝固成铸锭。
渣料成分随所炼金属种类而异。炼钢用的渣料多数含大量氟化钙 (为50%～95%)， 其熔点为1200～1450℃， 渣液密度为2.5～3.3g/cm3， 电阻率在1600℃时为0.15～1.00 Ω·cm。
特点和用途 与真空电弧炉和电子束熔炼炉 (见电子束加热)比，电渣重熔炉有以下特点：①由于存在熔滴与熔渣的冶金反应，去除非金属夹杂物效果好，重熔后金属纯度高、热塑性好;②一般用交流电，不需要真空，设备简单、投资少、生产成本低;③更适宜于生产大直径铸锭和异型铸锭。但电渣熔炼不适宜于精炼钛、锆、钼等易氧化的金属;对环境污染较大，须有除尘和去氟装置。
电渣重熔炉原理示意图
设备 由炉体、供电系统、控制系统和必要的辅助设备组成。炉体包括电极立柱和升降机构、电极夹头、水冷铜坩埚、底水箱和冷却水系统等。供电系统包括电炉变压器、开关柜和供电线路。控制系统包括电极升降调节装置、冷却水压力与温度监控系统等。辅助设备主要是化渣炉和排烟除尘装置等。
所用自耗电极由其他熔炼炉炼制的金属材料制造或锻造而成， 一般要用机械加工或酸洗的方法去除其表面氧化皮和污垢， 并在表面涂上保护涂料。
结晶器制成两种型式：一种底部固定;另一种底部连接抽锭机构， 可往下抽动， 制取长的铸锭。
电渣炉通常用交流供电，有单相，也有三相;根据铸锭的形状可只用一根电极，也可用两根、三根或多根电极，多根电极在炉内对称布置。为降低线路电抗，提高功率因数，采用双线制的往返导体(见短网)，或用低频(如3～10 Hz)交流供电，也有用直流供电的。电炉变压器的二次电压为80～130 V，分级(5～8级)或连续可调，炉子的工作电流每100 mm坩埚直径为1500～3000 A，并可在大范围内调节。炼钢的电耗为700～1800 kW·h/t。
控制系统的主要任务是调节电压与和电流的大小、电极下降速度、抽锭速度等，以获得平坦宽阔的熔池，使金属晶粒尽可能沿轴向生长，获得优质铸锭。