姜周华：高品质特殊钢电渣重熔技术的开发和应用
《钢铁》副主编、东北大学冶金学院姜周华教授
高品质特殊钢电渣重熔技术的开发和应用
姜周华，董艳伍，耿鑫，刘福斌
(东北大学冶金学院， 辽宁 沈阳 110819)
电渣钢具有成分均匀、组织致密、夹杂物细小弥散分布以及优异的力学性能，使电渣重熔技术成为制备多种特殊钢的重要手段。然而，随着高端装备制造行业的高质量发展对特殊钢质量的要求越来越高，传统电渣重熔技术其固有的特点使其无法满足高端特殊钢的高质量生产要求，在此背景下，东北大学经过十余年的潜心研究，突破传统电渣重熔固有模式，在已有成果基础上进一步深挖，针对电渣钢中气体、夹杂物、易氧化元素烧损及成分偏析等方面开展了大量的研究工作，创新提出了“全参数过程稳定的洁净化理论”和“超快冷和最佳熔速下浅平熔池均质化凝固理论”，根据炉型结构特点和目标产品要求，攻克了动态密封、电极称重、熔速控制、氧浓度监控、结晶器高效水冷多锥度结构设计等多项关键核心技术，研发了全密闭可控气氛电渣重熔、特厚板坯和特大型电渣重熔以及半连续电渣重熔空心和实心钢锭工艺、技术和装备，研发了高品质预熔渣制备及电渣生产废气除氟装备和技术，并在特钢企业得到了广泛推广应用，解决了中国重大工程和高端装备多种高端材料的“卡脖子”制备难题。主要针对上述2个理论和创新成果进行系统介绍，对相关新技术的原理和技术思想及新技术制备的典型产品应用效果进行简单介绍，最后对电渣重熔技术所取得的进展及未来发展进行总结和展望。
电渣重熔；洁净度；凝固质量；特殊钢；高端装备
电渣重熔技术从1958年工业化至今已经经历了近65年的发展历程，由于电渣钢具有金属纯净、组织致密、力学性能优异等特点，逐渐成为多种高端材料的终端冶炼工艺，其产品广泛应用于航空航天、军工、能源、交通、海工、环保和石化等高端装备制造领域。然而，传统的电渣重熔技术采用单相回路单侧供电且在大气下熔炼，存在元素氧化，铸锭容易增氧、短网长损耗大，磁场分布不均匀、一炉一锭，熔炼效率和成材率低、熔速不可控导致成分和组织偏析严重，另外，传统电渣重熔技术无法制备高质量大单重特厚板坯、百吨级高合金钢锭和大尺寸空心铸锭，严重制约了中国重大装备的发展，已成为制约高端装备制造的“卡脖子”技术。鉴于此，东北大学牵头国内十余家特殊钢企业开展创新研究，项目组历经十余年产学研合作研究，构建新的电渣理论体系，攻克系列核心技术和装备，研发出绿色高效电渣重熔成套装备、工艺和系列高端产品，形成了中国特色的新一代电渣冶金技术。
中国的电渣重熔技术经过多年的发展，在高端电渣重熔工艺技术和装备设计水平方面已经取得了长足的进步，在电渣重熔炉的炉型结构、锭型尺寸、装备设计和电渣工艺以及电渣产品开发与应用等多方面达到世界先进水平，甚至国际领先水平，解决了中国重大工程和重大装备所需高端特殊钢材料制备的“卡脖子”难题，摆脱了某些发达国家对中国高端产品的技术封锁，实现中国电渣重熔技术从跟跑、并跑到领跑的跨越。
但中国电渣钢生产企业众多，电渣炉装备总数超过1000台，很多是小型民营企业，发展水平包括设备、工艺和产品质量均参差不齐，尤其是电渣产品的质量稳定性较差。不具备同轴导电、电极称重、保护气氛的悬臂式电渣炉(属于传统第1代设备)仍然是中国电渣冶金企业的主流装备。因此，中国电渣炉装备、工艺和产品质量的提升仍然任重道远。
（跳转官网免费下载PDF全文）
来源｜《钢铁》2023年第9期 东北大学建校100周年·钢铁关键共性技术专刊
推荐阅读
