高效电渣重熔炉Word文件下载.docx
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4结构特征
4.1铜管采用锻造无缝铜管或用铜板卷取焊接。
4.2法兰采用CuCrZr合金,锻造加工,导热性好,高温高强度。
4.3安全可靠的焊接工艺适合于高温高强度工作环境。
5工艺要求
5.1化学成分:
Cu?
99.93%。
5.2焊缝探伤标准符合GB3323-87?
-?
级。
5.3压力试验:
水压2.0MPa,保压30mins,无渗漏现象。
5.4导电率σ?
94%IACS。
6结晶器对冷却水的要求
6.1进口压力P?
0.2MPa。
6.2进口水温10?
30?
。
6.3PH值为7.2,7.8。
6.4无悬浮杂质。
电渣重熔（ESR）
早在20世纪30年代，ESR就已为人所知，但是它作为公认的大批量生产高质量钢锭的工艺，却经过了约30年的时间。
ESR技术的优势不仅在于生产较小重量的工具钢和高温合金的钢锭，而且在于生产重型锻锭，粗锭重量可达165吨。
大视图大视图大视图
1.16吨PESR炉，最大压力16bar，
2.20吨ESR炉，能够在保护气氛中进行熔炼，
3.165吨ESR炉
工艺技术和工艺特点
VAR需要真空进行精炼，但在ESR中，熔化电极浸在水冷铸模的渣池中。
电流（通常为AC）通过电极和即将成型的钢锭之间的熔渣并加热熔渣，从而金属滴在电极上熔化。
熔化的金属滴穿过熔渣到达水冷铸模的底部，在这儿进行凝固。
当钢锭形成后，渣池向上移动。
新的精炼材料钢锭在铸模底部慢慢形成。
它均匀定向地凝固，避免了中心凝固不佳，这在传统的钢锭铸造中时有发生，因为它们从外向内凝固。
一般来说，ESR提供了非常高的、一致的和可预测的产品质量。
精确控制的凝固过程，使结构完整，无缺陷。
由于在钢锭和铸模壁之间形成了一层凝固的波薄渣皮，从而提高了钢锭表面的质量。
这就是ESR被认为是生产当今工业中的高性能高温合金的首选方法的原因，例如用于航空航天、核工和和重型锻造等。
所得到的都为高纯度的钢锭，这在若干年前还未听过。
其它工程领域也以“高技术”先驱为榜样，坚持利用最先进和最复杂的设备通过ESR得到更新更高的纯度。
电渣重熔冶金
由于过热熔渣与电极端部持续接触，将在电极端部形成一层金属液膜。
当正在形成的金属液穿过熔渣，利用与熔渣的化学反应或通过物理浮动至熔池顶部将清除金属内的非金属杂质使金属得到净化。
在ESR中的剩余夹杂物尺寸很小，并且均匀的分布在重熔钢锭上。
用于ESR的熔渣通常主要为氟化钙（CaF2）、氧化钙（CaO）和三氧化二铝（Al2O3）。
有时需加入氧化镁（MgO）、二氧化钛（TiO2）和二氧化硅（SiO2），这取决于将要重熔的合金。
为了具有所需要的功能，熔渣必须具有精确定义的属性，比如:
•它的熔点必须高于重熔的金属的熔点;
•必须有效节约电能;
•它的组成必须保证能够进行所需的化学反应;
•在重熔温度下必须有合适的粘度。
尽管为树枝状的定向凝固，在重熔的钢锭里仍会产生各种缺陷，比如年轮和斑点的形成。
产生这些缺陷的原因与VAR相同。
需要着重指出的是白点通常不会发生在ESR钢锭上。
来自电极的枝晶骨架和小碎片必须穿过过热熔渣，在它们到达凝固面之前有足够的时间熔化，从而阻止了白点。
由渣皮覆盖的钢锭表面在锻造前无需任何整修。
用于重熔的电极可用铸造最后成型。
电渣重熔炉
多年来，在装置设计、同轴电流馈电，尤其是在计算机控制方面取得了长足的进步，全自动重熔工艺日趋成熟。
从而使产品的冶金学性能得到了改进。
为了阻止杂散磁场产生熔化搅动，在重熔具有偏析敏感性的合金时，需要设计完整同轴供电的炉子。
对熔炼空间进行屏蔽且处于保护性的气氛中是近年来发展的最新趋势。
在加压条件下进行重熔，从而增加钢锭中的氮含量是ESR的另一变化。
ESR熔炉设计成可用于熔炼圆形、方形和矩形（扁形）钢锭。
最后，电脑控制工艺过程自动化的开发，操作类似于VAR中所描述的ALD自动熔炼控制系统（AMC）。
在此需要着重指出的是，ALD的电极浸入在熔渣中的深度应根据渣阻和渣阻摆动来确定。
利用渣阻参数自动消除浸入深度和熔速控制回路之间的交叉影响。
ESR所配有的ALD自动熔炼控制系统（AMC）因其内在特点是世界上最先进的系统，易于操作以及控制的精确度和可重复性，生产出卓越性能的钢锭，包括:
•均匀、坚固和定向凝固结构;
•极高的清洁度;
•无内部缺陷（例如白点）;
•无宏观偏析;
•钢锭表面光滑，因而收得率高。
重型锻锭的电渣重焊
20世纪60年代末，利用ESR装置生产大型锻锭的原理得到接受。
大型发电装置日益需要重量超过100吨的钢锭用于制造发电机和气轮机轴。
ALD最大的ESR炉于1970年投入使用，可以生产直径为2300毫米、长度为5000毫米、重量达165吨的钢锭。
熔炉运行时，采用抽锭方式，利用四个熔化电极同时在大直径铸模中进行重熔，用新的电极更换熔化的电极，直到生产出所需的钢锭重量。
定向凝固必须保证覆盖整个钢锭的横截面和长度，避免产生内部缺陷，比如严重偏析、缩孔和夹杂物分布不均。
只要保持正确的重熔速度和熔渣温度，对直径大至2300毫米的钢锭进行定向凝固也可完成。
因此，尽管直径很大，ESR钢锭仍不会产生严重偏析。
与传统的铸造钢锭相比，ESR钢锭优良的清洁度和均匀性，使其具有卓越的机械性能。
165吨ESR钢锭，2,300毫米直径x5,000毫米长
大视图
工艺变化
ALD开发出三种ESR工艺变化:
•增压重熔（PESR）;
•惰性气氛重熔（IESR）;
•低压重熔（VAC-ESR）。
加压电渣重熔（PESR）
30年来，氮作为低廉的合金元素用于增强钢的属性，已经日益引起人们的注意。
在奥式体钢中，氮，尤其是其溶解形态，通过形成一种超饱和固熔体来增强钢的屈服强度。
对于铁素体钢等级来说，目的是形成比通过铁碳合金淬火和回火所得到的微观结构更加精细的氮的分散。
生产这些新材料，基础是在常压下，将足够量的超过溶解度的氮引入钢水中，从而防止凝固过程中氮的损失。
因为氮的溶解性与它的分压的平方根成正比关系，所以有可能将大量的氮引入熔化金属中，并在更高的压力下凝固。
这已经通过在操作压力为42bar下利用电渣重熔工艺得到证实。
由于在重熔过程中，金属滴在液相中的停留时间极为短暂，通过气相提取氮很不充分。
因此，氮必须在重熔过程中持续以固态含氮添加剂形式加入。
系统中的高压专门用于保留进入钢水中的氮。
压力水平取决于合金的组成以及重熔钢锭所需的氮含量。
在惰性气体环境下重熔（IESR）
作为ALD在PSER工艺上的最新开发成果，ALD建议在大气压下全封闭的惰性气体环境中，进行冶炼。
这在解决ESR工艺面临的吸氢问题和大气压季节变化问题上取得了重大进展。
另外，也可以在全惰性气体下进行重熔。
此方法获得以下结果:
•完全避免了电极和熔渣的氧化;
•完全避免了钛（Ti）、锆（Zr）、铝（Al）、硅（Si）等元素的氧化损失。
这对于重熔铝钛含量较高的合金尤其重要，例如具有非常窄的分析范围的高温合金;
•获得更高的钢锭清洁度;
•当使用氩作为惰性气时，避免了吸氮和吸氢;
（当使用氮作为惰性气时，可能吸取部分氮）。
由于在熔炉环境中缺氧，通过气相脱硫是不合适的。
但在当今的钢包冶金工艺中，制造钢电极时对硫已给予充分注意。
单用双熔炉概念，一个为具有相对气密性的护罩系统，一个为具有完全真空的护罩系统，用以在开始重熔工艺前用空气置换出惰性气体。
IESR炉示意图
真空电渣重熔（VAC-ESR）
真空电渣重熔为又一最新开发的工艺。
在与VAR类似的真空下进行重熔，但是要使用熔渣。
不存在金属氧化的问题。
另外，氢、氮等溶解气也可去除。
在VAR过程中遇到的白电问题也可降至最低。
因此，将ESR和VAR的优点融合于一种工艺中，非常有利于高温合金或钛的重熔。
具有可升降底板的ESR炉，用于抽出钢锭
熔炉类型
ALD已经开发出五种基本的ESR炉概念:
试验系统
用于固定或移动铸模。
该系统尤其适用于实验和试生产，以最少的投资获得多功能ESR的最佳性能。
固定铸模系统
具有两个固定熔炼站和一个旋转炉头。
这尤其适合以极高的生产率进行高效生产。
钢锭抽出系统
具有中央抽锭熔炼站和电极交换能力，以及两个用于在固定模中进行重熔的外部熔炼站。
中央站尤其适用于重熔大直径的钢锭。
小直径的钢锭可在外部熔炼站同时重熔。
气氛保护系统
用于固定模，具有封闭的熔炉护罩系统，用于在惰性气体环境下进行重熔。
当重熔钛（Ti）、铝（Al）和稀土合金或铝含量（<
0.005）较低的合金时，尤其推荐使用这些系统。
加压/真空系统
在真空、惰性气体或增压条件下进行ESR操作的完全密封系统。
这些系统尤其适用于生产具有含氮
量高或含有活性元素的ESR钢锭。
ESR特点:
•钢锭重量从100公斤至165吨;
•交流电作为重熔能源，熔炼电流从3kA至92kA;
•钢锭直径从170毫米至2,300毫米，取决于将要重熔的材料;
•钢锭形状可为圆形、方形和矩形;
•ALD提供用于特殊工艺的系统，例如在加压、保护气氛或真空条件下进行ESR重熔。
利用这些处理工艺的市场份额正在增长，尤其是在惰性气氛下的IESR工艺。
ESR应用:
•用于制造铣刀及用于矿业等的工具钢;
•用于玻璃、塑料和汽车工业的模具钢;
•滚珠轴承钢;
•制造汽轮机和发电机轴的钢;
•用于航空和汽轮机的高温合金;
•用于化学工业的镍基合金;
•冷轧辊。
具有固定铸模的PSER炉示意图
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电渣重熔
所属分类:
冶金术语机械
提问添加摘要电渣重熔（熔铸）是一种二次精炼技术，集钢水二次精炼与定向凝固相结合的综合冶金铸造过程。
目录[隐藏]
1工作原理
2技术发展历程
3工作过程
4设备优劣势
5世界上最大的电渣重熔炉
电渣重熔-工作原理
其原理是电流通过液态渣池渣阻热，将金属电极熔化，熔化的金属汇集成熔
滴，滴落时穿过渣层进入金属熔池，然后于水冷结晶器中结晶凝固成钢锭。
电渣重熔-技术发展历程
把平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电
阻热进行二次重熔的精炼工艺，英文简称ESR。
美国霍普金斯（R.K.Hopkins）
于20世纪40年代首先提出这种精炼方法的原理。
其后苏联和美国相继建立
工业生产用的电渣炉。
60年代中期由于航空、航天、电子、原子能等工业的
发展，电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展。
生产的品种包括:
优
质合金钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金以及铝、铜、钛、银等有色金属
的合金。
1980年世界电渣重熔钢生产能力已超过120万吨。
电渣重熔-工作过程
电渣重熔电渣重熔基本过程如图所示。
在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣，自耗电极一端插入熔渣内。
自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器形成回路。
在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，受水冷作用,迅速凝固形成钢锭。
在电极端头液滴形成阶段,以及液滴穿过渣池滴落阶段，钢-渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。
钢中有害元素（硫、铅、锑、铋、锡）通过钢-渣反应和高温气化比较有效地去除。
液态金属在渣池覆盖下，基本上避免了再氧化。
因为是在铜制水冷结晶器内熔化、精炼、凝固的，这就杜绝了耐火材料对钢的污染。
钢锭凝固前，在它的上端有金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。
上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导,有利于钢锭自下而上的定向结晶。
由于以上原因，电渣重熔生产的钢锭的质量和性能得到改进，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长。
电渣重熔-设备优劣势
电渣重熔设备简单，投资较少，生产费用较低。
电渣重熔的缺点是电耗较高，目前通用的渣料含CaF2较多，在重熔过程中，污染环境，必须设除尘和去氟装置。
电渣重熔-世界上最大的电渣重熔炉
1980年4月，一台200吨级的大型电渣重熔炉在上海重型机器厂试制成功。
它是中国最大，也是世界上最大的一台电渣重熔炉。
大型电渣炉建设是一项重大工程。
整个工程由副总工程师林宗棠负责领导和组织，北京钢铁学院朱觉教授任顾问，上海重型机器厂和北京钢铁学院共同开发研制。
重熔工艺和车间设计由刘椿林负责;
电渣重熔设备由皇甫埏负责设计;
高压和低压电气由苏烨和谈家宝负责设计;
土建和公用部分由上海机电设计研究院设计。
从1972年11月起到1974年12月止，刘椿林和北京钢院教师刘海洪带领试验小组在上重厂和有关工厂先后进行了多项试验，以确定电渣炉设备的设计参数、重熔和抽锭工艺参数。
这台三相三摇臂双极串联式的大型电渣炉由三个小机架呈等边三角形布置构成。
每个小机架有一根18米高的立柱。
三根立柱的底部固定在地基上，中部和顶部用曲梁连结，构成电渣炉本体。
在中部曲梁上安放直径2.8米的铜衬钢壳水冷结晶器。
每根立柱的上部通过传动装置装有可以上下运动又能左右旋转的摇臂。
摇臂的一端装有电极夹持机构，可以夹持相互绝缘而串联的两根电极。
三个摇臂共悬挂六根电极。
每两根电极由一台单相变压器供电。
这样六根电极便组成三相双
极串联回路。
电极直径为500毫米，每根重约5吨。
结晶器下部有一台带水冷却底板的电动平车，平车载重可达300吨。
平车放在能沿三根立柱上下运动的活动平台上。
重熔开始前，活动平台上升使水冷底板将结晶器下部封住，然后在结晶器内造渣和重熔电极。
六根钢电极同时进行重熔，经过一定时间电极重熔将尽，三个摇臂轮流地换上新的电极，以便熔炼出一个大的电渣锭。
随着钢电极的重熔，结晶器的渣液面便不断上升，达到一定高度后便进行抽锭操作，即在渣液面上涨的同时不断将水冷底板向下缓慢降落，以得到有一定长度和所需吨位的大型电渣锭。
钢锭炼成后，平台下降，钢锭便从结晶器内抽出，电动平车载着钢锭沿着轨道开出炉外。
这台电渣炉有以下特点:
双极串联供电，可以减少回路感应，提高电功率因数;
采用三相电源，有利于外网络电压平衡;
三摇臂轮换电极，用小截面电极重熔大钢锭，有利于控制电极成分偏析;
采用抽锭操作，能用短结晶器重熔长的钢锭。
用它重熔钢锭制成的锻件，1982年通过国家鉴定，同意用这台电渣炉为中国第一台核电站——秦山30万千瓦核电站生产安全一级压力容器用钢锭。
接着为核电站的蒸发器和稳压器提供了所需的全部大型电渣锭。
其中最大的两只电渣锭单重分别为205吨和207吨。
后还用这台电渣炉重熔了火电锻件和化工容器用的大型电渣锭。
它生产的大型电渣锭经过国家鉴定，表明电渣钢纯度高，成份均匀，性能良好，韧性特别优良。
从而为中国优质大型锻件的制造开辟了一条新的途径。
重熔
铸造
提问添加摘要重熔（熔铸）是一种二次精炼技术，集钢水二次精炼与定向凝固相结合的综合冶金铸造过程。
2技术发展
重熔-工作原理
其原理是电流通过液态渣池渣阻热，将金属电极熔化，熔化的金属汇集成熔滴，滴落时穿过渣层进入金属熔池，然后于水冷结晶器中结晶凝固成钢锭。
重熔-技术发展
历程把平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，英文简称ESR。
美国霍普金斯（R.K.Hopkins）于20世纪40年代首先提出这种精炼方法的原理。
其后苏联和美国相继建立工业生产用的电渣炉。
60年代中期由于航空、航天、电子、原子能等工业的发展，电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展。
生产的
品种包括:
优质合金钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金以及铝、铜、钛、银等有色金属的合金。
电渣熔铸
冶金术语机械铸造
提问添加摘要
1英文对照
2学术文献中的解释
电渣熔铸-英文对照
electroslagcasting
电渣熔铸-学术文献中的解释
将电渣重熔的基本优点与铸造成型相结合产生的新技术称为电渣熔铸。
其基
本原理是将电渣重熔的重熔炉改造为同时具有铸造成型功能的特殊模具既是铸造成型模又是冶金精炼炉。
邢钢炼铁厂套筒石灰窑:
冶金石灰是钢铁生产的重要辅料,为了满足品种钢和精品钢生产的需要，配备的具有世界先进水平的500吨/天贝肯巴赫环形套筒石灰窑。
该窑具有如下特点:
?
产品质量好，活性度可达360ml以上，CO2残余率小于1.5%;
负压操作，有利于环境保护;
产品热耗低，电耗少;
适应的石灰石粒径比可达1:
3，可节省优质石灰石资源;
相对占地面积小;
自动化控制水平高;
作业率高于98%;
根据生产需要，产量可在60-120%灵活调整。
摘要:
概述了套筒窑的发展过程，介绍了套筒窑基本结构、工作原理，展望气烧套筒石灰窑的发展前景。
关键词:
气烧套筒石灰窑活性石灰节能
CharacteristicofActiveLimeProuductionProcessViagas-burningsleevekiln
YANDong-feng,TUShu-ying,ZOULin-jiang
（AnhuiUniversityofTechnology,Maanshan,243002，Anhui）
Abstract:
Thehistoryofsleevekilnisintroduced.Thestructureandprincipleofsleevekilnare
describedandthedirectionofthedevelopmentissuggested.Keywords:
gas-burningsleevekilnactivelimeenergy-saving
1.概述
环形套筒石灰窑是联邦德国人卡尔?
贝肯巴赫在上世纪60年代研究成功的。
至今在世界上已建有300多座贝肯巴赫窑。
我国在九十年代由梅山钢铁公司率先在冶金联合企业引入，随后是首钢、马钢、济钢等，目前我国钢铁企业共有5—6座。
2.气烧套筒石灰竖窑简介
2.1套筒窑工作原理
（1）窑体:
窑体由外套筒和同中心的上、下内套筒组成。
外套筒由钢板卷成并衬以耐火材料。
内筒分下内套筒和上内套筒两个独立部分。
上下内筒是由双层钢板形成的圆柱形箱体,钢板箱内连续通入冷却空气以防其高温变形,箱体内外两侧均砌有耐火砖。
内筒与外筒同心
布置,形成一个环形空间,石灰石就在该环形区域内焙烧而成为活性石灰。
（2）燃烧室:
燃烧室设在窑体中部，并分上、下两层,下层的称为下燃烧室,上层的称为上燃烧室。
每个燃烧室与内筒之间由耐火砖砌筑而成的拱桥相连,燃烧产生的高温烟气通过拱桥下的空间进入石灰石料层。
燃烧室上、下两层错开分布，同排均匀分布。
（3）风机:
套筒窑风机系统由内筒冷却风机、驱动空气风机和高温废气风机组成。
内筒冷却风机向内筒供给冷却空气。
同时,冷却空气经内筒后得到预热并作为燃烧器的一次空气;
驱动风机通过喷射器向燃烧器供给喷射空气,使窑内形成循环气体;
高温废气风机用来抽出窑内废气,与驱动空气换热，还可使窑保持负压。
1—加料装置;
2—布料口;
3—石灰料层;
4—上部环型烟道;
5—上部内筒;
6—外筒;
7—下部内筒冷却空气环管（约150?
的一次空气）;
8—燃烧器;
9—喷射管道（经换热器来的
2驱动空气，约455?
，0.485公斤/厘米，作为喷射介质，抽出下部内筒循环烟气，喷入燃烧室作二次空气）;
10—内筒冷却通道（循环烟气出口）;
11—上部燃烧室（6个，空气消耗系数0.5，约占总热量30%）;
12—下部燃烧室;
13—过桥;
14—循环气体入口（6个）;
15—下部内筒;
16—出料机构;
17—出料台;
18—石灰仓（4）装料、出料系统
[第1页][第2页][第3页][第4页]eft>
套筒窑的上料装置由称量料斗、闸门、单斗提升机、密封闸板、旋转布料器、料钟及料位检测装置等组成。
石灰石经预热、煅烧和冷却后,在冷却带底部由抽屉式出料机直接卸入窑下部灰仓,然后经仓下振动给料机排出。
该种窑是圆形横截面，窑身为环状。
窑以负压或正压操作均可，负压操作有利于环保。
由上下两排烧嘴进行燃烧（上燃烧室1200,1300?
、下燃烧室1300,1350?
），燃料可以是油、煤气或粉状固体燃料。
从内套筒抽出的热气经预热器预热驱动空气后，再与从预热带抽出的废气混合（150,250?
）组成外排废气，经净化处理后排入大气。
在窑的中心装有一个立式或吊式的圆筒，煅烧带便成为环形截面。
燃烧室以径向安装在窑的外筒上。
在燃烧室朝向窑内开口的地方有耐火材料砌筑的“火桥”，将内外筒体连接起来。
“火桥”下是将物料径向切断。
这样保证了燃烧气体均匀进入物料并释放其热量。
上下燃烧室交错排列，以达到气体的均匀分
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