近年來，國內(nèi)外的特鋼企業(yè)絕大多數(shù)都配備了電渣冶金設(shè)備，用于軍工用鋼、工模具鋼、冷軋輥用鋼、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、高溫合金和有色金屬等合金的重熔精煉。中原鐵鋼股份有限公司面對市場需求，確定了以替代進(jìn)口為切入點(diǎn)，全力投資開發(fā)大型工模具鋼的市場戰(zhàn)略，加強(qiáng)具有高附加值的終端產(chǎn)品和制成品的研發(fā)生產(chǎn)。
電渣冶金技術(shù)滿足苛刻質(zhì)量要求
特殊鋼的冶煉質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，對一些有特殊要求的產(chǎn)品，采取電渣重熔是提高冶金質(zhì)量的有效手段。以炮鋼為例，近代火炮的膛壓比傳統(tǒng)火炮的膛壓高出近兩倍，由于緊湊化的要求，選取的壁厚系數(shù)也較低，炮鋼所受的應(yīng) 力強(qiáng)度相當(dāng)高。同時(shí)，火炮內(nèi)膛多大有膛線，經(jīng)過自緊工藝，發(fā)射時(shí)溫度變化劇烈，加載與卸載速率高，會在身管上形成復(fù)雜的應(yīng)力場。在這樣的狀態(tài)下要想獲得理想的使用壽命，就要求在保證炮鋼高強(qiáng)度的同時(shí)兼具高韌性。
中原特鋼采用真空精煉鋼制作高性能的高壓釜，鍛件能達(dá)到四級強(qiáng)度。采用電渣重熔工藝，通過選用適宜的渣系和脫氧制度，控制鋼中殘鋁和硫等微量元素含量，設(shè)定合適的重熔充填比，控制熔速和熔池形狀，所生產(chǎn)的電渣鋼可以制造五級以上強(qiáng)度的鍛件。在相同質(zhì)量要求條件下采用電渣鋼，可以減薄高壓釜的壁厚，減少用料；在相同設(shè)計(jì)壁厚條件下，采用電渣鋼可以提高高壓釜的工作壓力，從而提高其工作效率。中原特鋼還采用電渣鋼制造其他有特殊性能要求的鋼種。
關(guān)鍵部件熔煉不可或缺
連軋管機(jī)限動(dòng)芯棒是采用連軋管機(jī)軋制大口徑無縫鋼管必不可少的關(guān)鍵部件，若芯棒選用美國AISI標(biāo)準(zhǔn)的熱作工模具鋼H13，鋼的合金含量高達(dá)8%，冶煉難度大，鍛造溫度范圍窄，工件超長，易開裂，難成形，熱處理后要求強(qiáng)度高、韌性好、全長硬度均勻，而且彎曲度要求嚴(yán)格，是一種集高難度冶煉、鍛造、熱處理、機(jī)械加工等制造技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品。目前，國際上只有包括我國在內(nèi)的法國、意大利、德國等少數(shù)幾個(gè)國家能夠生產(chǎn)，中原特鋼是亞洲最大的芯棒制造廠。
芯棒的使用溫度1150攝氏度，表面溫升達(dá)700攝氏度，且用后急速冷卻；工作過程中承受較大且復(fù)雜的拉伸、壓縮接觸應(yīng)力和高速循環(huán)的高溫冷熱疲勞應(yīng)力，工作環(huán)境惡劣。要保證軋管2000支以上的使用壽命，要求鋼種具有高強(qiáng)度的同時(shí)必須兼具高韌性，而這種特性取決于鋼的純凈度和鍛造、熱處理效果的提高。該產(chǎn)品對鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能、非金屬夾雜物、晶粒度、顯微組織、超聲波探傷、尺寸精度、光潔度等都提出了極為嚴(yán)格的要求。電渣重熔是提高鋼的純凈度、改善凝固組織、減小成分偏析的有效手段。中原特鋼在其他條件相同的情況下，比較了真空精煉鋼和電渣鋼的性能水平，發(fā)現(xiàn)電渣重熔鋼的夾雜物細(xì)小、分散，鋼中碳化物帶狀偏析小，冷熱疲勞性能優(yōu)于真空精煉鋼，在相同強(qiáng)度的條件下，電渣鋼的沖擊功比真空精煉鋼高20%。在天津鋼管公司，中原特鋼生產(chǎn)的電渣鋼芯棒軋管與國外芯棒同時(shí)裝機(jī)軋管，壽命達(dá)到了2000支以上，兩者使用壽命相當(dāng)。
技術(shù)優(yōu)勢拓展應(yīng)用空間
電渣重熔的優(yōu)勢之一是重熔大錠。目前家電和汽車工業(yè)急需厚度在800毫米以上的大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具鋼。此類模具鋼的制造難度較大，其核心技術(shù)是超純凈、超均勻、超細(xì)化鋼的生產(chǎn)制造技術(shù)，同時(shí)要達(dá)到大尺寸要求，相應(yīng)的鋼錠重量需要達(dá)到35噸～50噸。
冷軋輥要求具有足夠的表面硬度、淬透性深度以保證耐磨性，還要求材質(zhì)成分及組織高度均勻、金屬致密，以確保軋輥表面硬度均勻，保證軋制產(chǎn)品的表面光潔度，采用電渣重熔鋼制造冷軋輥是世界軋輥生產(chǎn)企業(yè)的共識。
電渣重熔還可用于重熔有色金屬，中原特鋼通過調(diào)整渣系、設(shè)定合理的熔速，電渣重熔了銅及銅合金。重熔后，銅錠枝晶結(jié)構(gòu)細(xì)密，消除了普通鑄銅粗大的枝晶組織和大顆粒夾雜物，提高了銅及銅合金的加工塑性。電渣重熔還可“以小干大”，真空電弧重熔爐結(jié)晶器的內(nèi)筒體一面承受高溫電弧灼燒，另一面通水冷卻，工作環(huán)境惡劣，需采用銅錠鍛制，以消除焊縫的質(zhì)量隱患。直徑1米的內(nèi)筒體需要9噸重的銅錠，而國內(nèi)最大的銅錠只有5噸。中原特鋼將兩個(gè)銅錠重熔成一個(gè)9噸重的銅錠，既滿足了用戶對銅錠的要求，又提高了結(jié)晶器內(nèi)筒體的質(zhì)量，減輕了結(jié)晶器內(nèi)筒體在高溫、高真空環(huán)境下因疲勞而漏水的傾向。
但是，電渣冶金技術(shù)也存在著一定的局限性，如熔煉和凝固速度偏低、重熔電耗高、自耗電極氧化、熔渣吸氣以及活潑金屬的氧化等。如何發(fā)揮電渣冶金技術(shù)的優(yōu)越性，改善和消除其局限性，一直是電渣冶金技術(shù)發(fā)展的重要課題。在廣大電渣冶金工作者的努力下，電渣冶金技術(shù)又有了新的突破，相繼開發(fā)了導(dǎo)電結(jié)晶器、快速電渣重熔、潔凈金屬噴射成形及可控氣氛電渣冶金等技術(shù)。
