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利用實驗室規(guī)模電渣爐在大氣氣氛下重熔304不銹鋼,考察了不同電流強度(1500、1800、2100A)下電渣錠中夾雜物的特征及全氧含量、硫含量變化,并對鋼中硫化物的析出行為進行了熱力學(xué)分析。結(jié)果表明,電渣重熔過程可以有效去除鋼中的夾雜物,但隨著電流強度的增大,電渣錠的全氧含量和硫含量增加,夾雜物數(shù)密度及尺寸增大,電渣錠的潔凈度惡化。當(dāng)電流強度較低(1500A)時,電渣錠中夾雜物主要是以氧化鋁為核心、外表裹有硫化物的雙層結(jié)構(gòu),未發(fā)現(xiàn)單個的(Mn,Cr)S夾雜;而1800A和2100A重熔時,電渣錠中不僅有以Al-Si-Ca-Ti-Cr-Mn氧化物為核心、外圍包裹著(Mn,Cr)S的雙層結(jié)構(gòu)夾雜,而且由于電渣錠中硫含量高和凝固過程中殘余液相中溶質(zhì)的富集,其中還有單個(Mn,Cr)S夾雜物存在。本試驗條件下,在1500A下重熔更有利于提高304不銹鋼電渣錠的潔凈度。

非金屬夾雜物對鋼的性能有至關(guān)重要的影響,其分布于鋼中不僅破壞了基體的連續(xù)性,致使材料的塑性、韌性及疲勞性能下降,而且微孔和裂紋容易在夾雜物和鋼基界面形成,成為疲勞斷裂和其他缺陷的起源[1],因此,在煉鋼過程中必須對夾雜物加以控制。電渣重熔技術(shù)(ESR)能有效去除鋼中非金屬夾雜物并改善夾雜物在鋼中的分布,但隨著對鋼質(zhì)量要求的不斷提高,一般的重熔工藝已經(jīng)不能滿足潔凈鋼的生產(chǎn)要求。侯棟等[2]研究了電渣重熔中脫氧劑種類對爐渣脫氧的影響,結(jié)果表明,通過控制熔渣的氧化能力可達到降低鋼中氧含量及夾雜物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的目的。董艷伍等[3]發(fā)現(xiàn)利用不同渣成分重熔得到的電渣錠中夾雜物類型不同,且小填充比對提高鋼潔凈度更有利。賀鑄等[4]利用數(shù)學(xué)模型研究了電極插入深度對電渣重熔過程影響。李正邦[5-6]、傅杰[7]等研究指出,電渣重熔去除非金屬夾雜物主要發(fā)生在電極熔化末端熔滴形成階段。然而,目前關(guān)于電渣重熔過程中電流強度對鋼中夾雜物特性影響的研究還報道較少。基于此,本文利用實驗室電渣爐分別在1500、1800、2100A的電流強度下重熔304不銹鋼,通過對3組重熔錠中夾雜物數(shù)量、尺寸分布、類型的表征以及鋼中硫元素的檢測,考察了電流強度對電渣錠中夾雜物特征及電渣過程脫硫效果的影響,以期為制備高質(zhì)量電渣錠的工藝參數(shù)選擇提供依據(jù)。1 試驗以304不銹鋼作為自耗電極,尺寸為55mm×1600mm,化學(xué)成分如表1所示。重熔所用渣系為“三七渣”,其組成為70%CaF2和30%Al2O3(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。利用實驗室規(guī)模的電渣爐在開放性氣氛下重熔自耗電極,其中電渣爐銅結(jié)晶器的內(nèi)徑為120mm、高度為600mm,分別于1500、1800、2100A的交流電下進行3組重熔實驗,每組試驗用渣2.3kg,過程中用W3Re/W25Re熱電偶測量渣池溫度。