利用实验室规模电渣炉在大气气氛下重熔304不锈钢,考察了不同电流强度(1500、1800、2100A)下电渣锭中夹杂物的特征及全氧含量、硫含量变化,并对钢中硫化物的析出行为进行了热力学分析。结果表明,电渣重熔过程可以有效去除钢中的夹杂物,但随着电流强度的增大,电渣锭的全氧含量和硫含量增加,夹杂物数密度及尺寸增大,电渣锭的洁净度恶化。当电流强度较低(1500A)时,电渣锭中夹杂物主要是以氧化铝为核心、外表裹有硫化物的双层结构,未发现单个的(Mn,Cr)S夹杂;而1800A和2100A重熔时,电渣锭中不仅有以Al-Si-Ca-Ti-Cr-Mn氧化物为核心、外围包裹着(Mn,Cr)S的双层结构夹杂,而且由于电渣锭中硫含量高和凝固过程中残余液相中溶质的富集,其中还有单个(Mn,Cr)S夹杂物存在。本试验条件下,在1500A下重熔更有利于提高304不锈钢电渣锭的洁净度。

非金属夹杂物对钢的性能有至关重要的影响,其分布于钢中不仅破坏了基体的连续性,致使材料的塑性、韧性及疲劳性能下降,而且微孔和裂纹容易在夹杂物和钢基界面形成,成为疲劳断裂和其他缺陷的起源[1],因此,在炼钢过程中必须对夹杂物加以控制。电渣重熔技术(ESR)能有效去除钢中非金属夹杂物并改善夹杂物在钢中的分布,但随着对钢质量要求的不断提高,一般的重熔工艺已经不能满足洁净钢的生产要求。侯栋等[2]研究了电渣重熔中脱氧剂种类对炉渣脱氧的影响,结果表明,通过控制熔渣的氧化能力可达到降低钢中氧含量及夹杂物质量分数的目的。董艳伍等[3]发现利用不同渣成分重熔得到的电渣锭中夹杂物类型不同,且小填充比对提高钢洁净度更有利。贺铸等[4]利用数学模型研究了电极插入深度对电渣重熔过程影响。李正邦[5-6]、傅杰[7]等研究指出,电渣重熔去除非金属夹杂物主要发生在电极熔化末端熔滴形成阶段。然而,目前关于电渣重熔过程中电流强度对钢中夹杂物特性影响的研究还报道较少。基于此,本文利用实验室电渣炉分别在1500、1800、2100A的电流强度下重熔304不锈钢,通过对3组重熔锭中夹杂物数量、尺寸分布、类型的表征以及钢中硫元素的检测,考察了电流强度对电渣锭中夹杂物特征及电渣过程脱硫效果的影响,以期为制备高质量电渣锭的工艺参数选择提供依据。1 试验以304不锈钢作为自耗电极,尺寸为55mm×1600mm,化学成分如表1所示。重熔所用渣系为“三七渣”,其组成为70%CaF2和30%Al2O3(质量分数)。利用实验室规模的电渣炉在开放性气氛下重熔自耗电极,其中电渣炉铜结晶器的内径为120mm、高度为600mm,分别于1500、1800、2100A的交流电下进行3组重熔实验,每组试验用渣2.3kg,过程中用W3Re/W25Re热电偶测量渣池温度。