技術(shù)發(fā)展

把平爐、轉爐、電弧爐或感應爐冶煉的鋼鑄造或鍛壓成為電極，通過(guò)熔渣電阻熱進(jìn)行二次重熔的精煉工藝，英文簡(jiǎn)稱(chēng)ESR。美國霍普金斯(R.K.Hopkins)于20世紀40年代首先提出這種精煉方法的原理。其后蘇聯(lián)和美國相繼建立工業(yè)生產(chǎn)用的電渣爐。60年代中期由于航空、航天、電子、原子能等工業(yè)的發(fā)展，電渣重熔在蘇聯(lián)、西歐、美國獲得較快的發(fā)展。生產(chǎn)的品種包括：優(yōu)質(zhì)合金鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金以及鋁、銅、鈦、銀等有色金屬的合金。1980年世界電渣重熔鋼生產(chǎn)能力已超過(guò)120萬(wàn)噸。

工作過(guò)程

在銅制水冷結晶器內盛有熔融的爐渣，自耗電極一端插入熔渣內。自耗電極、渣池、金屬熔池、鋼錠、底水箱通過(guò)短網(wǎng)導線(xiàn)和變壓器形成回路。在通電過(guò)程中，渣池放出焦耳熱，將自耗電極端頭逐漸熔化，熔融金屬匯聚成液滴，穿過(guò)渣池，落入結晶器，形成金屬熔池，受水冷作用，迅速凝固形成鋼錠。在電極端頭液滴形成階段，以及液滴穿過(guò)渣池滴落階段，鋼-渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。鋼中有害元素（硫、鉛、銻、鉍、錫）通過(guò)鋼-渣反應和高溫氣化比較有效地去除。液態(tài)金屬在渣池覆蓋下，基本上避免了再氧化。因為是在銅制水冷結晶器內熔化、精煉、凝固的，這就杜絕了耐火材料對鋼的污染。鋼錠凝固前，在它的上端有金屬熔池和渣池，起保溫和補縮作用，保證鋼錠的致密性。上升的渣池在結晶器內壁上形成一層薄渣殼，不僅使鋼錠表面光潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導，有利于鋼錠自下而上的定向結晶。由于以上原因，電渣重熔生產(chǎn)的鋼錠的質(zhì)量和性能得到改進(jìn)，合金鋼的低溫、室溫和高溫下的塑性和沖擊韌性增強，鋼材使用壽命延長(cháng)。

設備

電渣設備簡(jiǎn)單，投資較少，生產(chǎn)費用較低。電渣重熔的缺點(diǎn)是電耗較高，目前通用的渣料含CaF2較多，在重熔過(guò)程中，污染環(huán)境，必須設除塵和去氟裝置。

最大的爐

1980年4月，一臺200噸級的大型電渣爐在上海重型機器廠(chǎng)試制成功。它是中國最大，也是世界上最大的一臺電渣重熔爐。

大型電渣爐建設是一項重大工程。整個(gè)工程由副總工程師林宗棠負責領(lǐng)導和組織，北京鋼鐵學(xué)院朱覺(jué)教授任顧問(wèn)，上海重型機器廠(chǎng)和北京鋼鐵學(xué)院共同開(kāi)發(fā)研制。重熔工藝和車(chē)間設計由劉椿林負責；電渣重熔設備由皇甫埏負責設計；高壓和低壓電氣由蘇燁和談家寶負責設計；土建和公用部分由上海機電設計研究院設計。從1972年11月起到1974年12月止，劉椿林和北京鋼院教師劉海洪帶領(lǐng)試驗小組在上重廠(chǎng)和有關(guān)工廠(chǎng)先后進(jìn)行了多項試驗，以確定電渣爐設備的設計參數、重熔和抽錠工藝參數。這臺三相三搖臂雙極串聯(lián)式的大型電渣爐由三個(gè)小機架呈等邊三角形布置構成。每個(gè)小機架有一根18米高的立柱。三根立柱的底部固定在地基上，中部和頂部用曲梁連結，構成電渣爐本體。在中部曲梁上安放直徑2.8米的銅襯鋼殼水冷結晶器。每根立柱的上部通過(guò)傳動(dòng)裝置裝有可以上下運動(dòng)又能左右旋轉的搖臂。搖臂的一端裝有電極夾持機構，可以?shī)A持相互絕緣而串聯(lián)的兩根電極。三個(gè)搖臂共懸掛六根電極。每?jì)筛姌O由一臺單相變壓器供電。這樣六根電極便組成三相雙極串聯(lián)回路。電極直徑為500毫米，每根重約5噸。結晶器下部有一臺帶水冷卻底板的電動(dòng)平車(chē)，平車(chē)載重可達300噸。平車(chē)放在能沿三根立柱上下運動(dòng)的活動(dòng)平臺上。重熔開(kāi)始前，活動(dòng)平臺上升使水冷底板將結晶器下部封住，然后在結晶器內造渣和重熔電極。六根鋼電極同時(shí)進(jìn)行重熔，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間電極重熔將盡，三個(gè)搖臂輪流地換上新的電極，以便熔煉出一個(gè)大的電渣錠。隨著(zhù)鋼電極的重熔，結晶器的渣液面便不斷上升，達到一定高度后便進(jìn)行抽錠操作，即在渣液面上漲的同時(shí)不斷將水冷底板向下緩慢降落，以得到有一定長(cháng)度和所需噸位的大型電渣錠。鋼錠煉成后，平臺下降，鋼錠便從結晶器內抽出，電動(dòng)平車(chē)載著(zhù)鋼錠沿著(zhù)軌道開(kāi)出爐外。

這臺電渣爐有以下特點(diǎn)：雙極串聯(lián)供電，可以減少回路感應，提高電功率因數；采用三相電源，有利于外網(wǎng)絡(luò )電壓平衡；三搖臂輪換電極，用小截面電極重熔大鋼錠，有利于控制電極成分偏析；采用抽錠操作，能用短結晶器重熔長(cháng)的鋼錠。

用它重熔鋼錠制成的鍛件，1982年通過(guò)國家鑒定，同意用這臺電渣爐為中國第一臺核電站——秦山30萬(wàn)千瓦核電站生產(chǎn)安全一級壓力容器用鋼錠。接著(zhù)為核電站的蒸發(fā)器和穩壓器提供了所需的全部大型電渣錠。其中最大的兩只電渣錠單重分別為205噸和207噸。

后還用這臺電渣爐重熔了火電鍛件和化工容器用的大型電渣錠。它生產(chǎn)的大型電渣錠經(jīng)過(guò)國家鑒定，表明電渣鋼純度高，成份均勻，性能良好，韌性特別優(yōu)良。從而為中國優(yōu)質(zhì)大型鍛件的制造開(kāi)辟了一條新的途徑。