專利名稱：電渣重熔渣系及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電渣冶金，尤其涉及電渣重熔渣系及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電渣重熔是生產(chǎn)高等級(jí)熱作模具鋼的一種特種熔煉方法。在自耗電極熔化、金屬液滴形成、滴落過(guò)程中，鋼渣之間發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，從而去除鋼中的非金屬夾雜及有害元素。同時(shí)電渣重熔過(guò)程自上而下的結(jié)晶過(guò)程可以明顯改善鑄錠的凝固質(zhì)量，提高熱作模具鋼的各向異性。而重熔渣系的特性則是電渣重熔實(shí)現(xiàn)上述目的的關(guān)鍵。目前工模具鋼的電渣重熔普遍采用70 % CaF2+30 % Al2O3 二元渣系，該渣系中CaF2組元成分高達(dá)70%，電阻率低，因而電流流經(jīng)渣池轉(zhuǎn)換成熱量的效率低，造成熱作模具鋼電渣重熔噸鋼平均電耗達(dá)1500kWh/t以上；該渣系的組成不在成分共晶點(diǎn)上，液態(tài)熔融渣形成渣皮的過(guò)程中，高熔點(diǎn)的Al2O3先析出，造成高溫渣池成分的不穩(wěn)定，影響重熔過(guò)程的穩(wěn)定性，同時(shí)由于渣皮中的Al2O3含量較高，傳熱系數(shù)低，影響了熔池的散熱，對(duì)熱作模具鋼的凝固質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響；由于該渣系僅含CaF2和Al2O3兩種組元，因此對(duì)自耗電極中脆性?shī)A雜物Al2O3的吸附能力較差，而Al2O3又是一種具有酸堿兩重性的組元，因此該渣系的脫硫能力也比較差。根據(jù)電渣重熔熔渣-金屬之間的脫硫反應(yīng)[S] + (02_) = (S2O+
平衡常數(shù)K=(a (S2_) *a
) / (a [S] *a (02_))
由上式可知，提高重熔渣系的堿度可以提高脫硫率。專利檢索表明共有2種與本發(fā)明組元相同、組元含量不同的專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01010221000的專利是一種用于電渣液態(tài)澆注的五元電渣重熔渣系，其權(quán)利要求為CaF2 35-45%, Al2O3 :20-30%, CaO :15-25%, SiO2 :7-13%, MgO :2_8%，該渣系在傳統(tǒng)的 40%CaF2-30% Ca0-30% Al2O3三元渣系基礎(chǔ)上，添加了較多量的SiO2，形成所謂的長(zhǎng)渣渣系，有助于改善大型電渣錠的表面質(zhì)量，但SiO2是一種不穩(wěn)定氧化物，在緩慢的電渣重熔過(guò)程中會(huì)發(fā)生渣池向熔池的傳氧，對(duì)控制熱作模具鋼中的0含量不利。申請(qǐng)?zhí)枮?00810041982的專利主要目的是防止冷軋輥增氫，其權(quán)利要求為CaF2 :45-50%, CaO =10-15%, Al2O3 30-35%, SiO2 :5-10%,MgO :5_10%。該渣系采用 MgO 代替部分 CaO，并添加 5-10%^ SiO2,氫的滲透率低僅為0. 98X 10-6mol cm-1 min_l。但與此同時(shí)該洛系的堿度Ca0/Si02僅在1-3左右，脫硫能力弱，而且5-10%的SiO2含量在使Al2O3夾雜物變性的同時(shí)，也過(guò)多地增加了渣池向熔池的傳氧量。因此，傳統(tǒng)的70 % CaF2+30 % Al2O3 二元渣系和申請(qǐng)?zhí)枮?00810041982、201010221000的電渣重熔渣系在降低電耗、脫硫率、改善各向異性和降低熱作模具鋼的氧含量等方面存在一定的不足，不適合作為高等級(jí)優(yōu)質(zhì)熱作模具鋼的電渣重熔渣系。熱作模具鋼是一類應(yīng)用廣泛的鋼種，由于熱作模具鋼需與溫度較高的金屬接觸，因此要求它具有高溫強(qiáng)度、耐磨性和韌性、抗熱疲勞及耐氧化性能，同時(shí)也需要高的淬透性和較小的變形。為了滿足上述要求，熱作模具鋼對(duì)冶金質(zhì)量有如下的要求(I)鋼材成分均勻，組織均勻，硬度均勻；(2)鋼材純凈，要求鋼中有害元素(S等)、氣體(0、H)及非金屬夾雜物含量低；(3)鋼致密，無(wú)氣孔、疏松、偏析等低倍缺陷；(4)鋼材各向異性，橫向機(jī)械性能高。同時(shí)為了降低熱作模具鋼的生產(chǎn)成本，還要求其生產(chǎn)成本較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是要解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種電渣重熔渣系及其應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)熱作模具鋼電渣重熔的低電耗、高純凈度與良好的凝固質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種電渣重熔渣系，由以下重量百分含量的物質(zhì)組成CaF2 30 35%;
CaO 30 35%;Al2O3 25 30%;SiO2 I 4%;MgO I 5%。上述電渣重熔渣系的應(yīng)用，是用于熱作模具鋼的電渣重熔。所述電渣重熔渣系在使用前進(jìn)行烘烤，烘烤溫度高于650°C，烘烤時(shí)間不低于4h。本發(fā)明電渣重熔渣系，通過(guò)采用低CaF2重熔渣系，提高重熔過(guò)程電熱轉(zhuǎn)換效率，降低了熱作模具鋼電渣重熔電耗；通過(guò)渣系組元的合理匹配，使渣系位于共晶區(qū)域，解決了電渣重熔渣系高溫過(guò)程的穩(wěn)定性問(wèn)題；通過(guò)適度增加MgO和SiO2組元既促進(jìn)了脆性?shī)A雜物的變性，又使渣中不穩(wěn)定氧化物SiO2對(duì)渣池的傳氧得到控制；本渣系所形成的渣皮具有良好的導(dǎo)熱能力，明顯改善了熱作模具鋼的凝固質(zhì)量和各向異性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I實(shí)驗(yàn)渣系見(jiàn)表I表I渣系組分
權(quán)利要求
1.一種電渣重熔渣系，其特征在于，該電渣重熔渣系由以下重量百分含量的物質(zhì)組成 CaF2 30 35% ; CaO 30 35% ； Al2O3 25 30%; SiO2 I 4% ; MgO I 5%。
2.如權(quán)利要求I所述的電渣重熔渣系的應(yīng)用，其特征在于，用于熱作模具鋼的電渣重熔。
3.如權(quán)利要求2所述的電渣重熔渣系的應(yīng)用，其特征在于，所述電渣重熔渣系在使用前進(jìn)行烘烤，烘烤溫度高于650°C，烘烤時(shí)間不低于4h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電渣重熔渣系及其應(yīng)用，電渣重熔渣系由以下重量百分含量的物質(zhì)組成CaF2 30～35％；CaO 30～35％；Al2O3 25～30％；SiO2 1～4％；MgO 1～5％。上述電渣重熔渣系用于熱作模具鋼的電渣重熔。本發(fā)明電渣重熔渣系通過(guò)采用低CaF2重熔渣系，提高重熔過(guò)程電熱轉(zhuǎn)換效率，降低了熱作模具鋼電渣重熔電耗；通過(guò)渣系組元的合理匹配，使渣系位于共晶區(qū)域，解決了電渣重熔渣系高溫過(guò)程的穩(wěn)定性問(wèn)題；通過(guò)適度增加MgO和SiO2組元既促進(jìn)了脆性?shī)A雜物的變性，又使渣中不穩(wěn)定氧化物SiO2對(duì)渣池的傳氧得到控制；本渣系所形成的渣皮具有良好的導(dǎo)熱能力，明顯改善了熱作模具鋼的凝固質(zhì)量和各向異性。
文檔編號(hào)C22B9/18GK102776379SQ201110124719
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者沈海軍 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司