大锭电渣重熔（electroslag remelting of large size ingot）是冶金工程领域制备直径大于1500mm钢锭的电渣重熔技术，主要应用于

  制造。该方法通过1650-1750℃高温渣池去除杂质，利用电磁效应改善钢液纯度，可使硫含量降至0.0010%、氧含量低于0.0025%，同时减少成分偏析和组织缺陷

  该工艺采用单相双极串联等供电方式降低电压损耗，需多电极轮换作业并配置空气干燥设备防止

  。由于大型钢锭凝固时间长导致偏析严重，需切除40%-50%的头尾部分，金属利用率较低。中国上海重型机器厂1980年建成世界最大的200吨级电渣炉，可生产直径2800mm、重240吨的特大型钢锭。德国萨尔钢厂、美国康萨克公司等也建有百吨级生产设备。

  electroslag remelting oflarge size ingot

  电渣重熔渣池温度高（1650～1750℃），钢渣充分接触（达300m/t），由于电芝盼她磁效应渣池强烈搅拌，钢骗谅一渣界面强烈尝葛嫌振动，反应动力学条件良好。电渣重熔去除夹杂物的过程是炉渣对钢中夹杂物的吸附和溶解。炉渣吸附钢中夹杂物的热力学条件是自由能的变化△F0。△F=（σ渣-夹+σ金-船射嫌民渣-σ金-夹）S金-夹，S金-夹为金属与夹杂接触面积。

  由于夹杂物熔点高，夹杂与钢液界面张力σ金-夹值很大，而炉渣与夹杂界面张力σ危婶朵渣-夹≈0，而金属与炉渣润湿较好，界面张力σ金-渣值不大，σ渣-金+σ金-渣-σ金-夹0，所以上述反应为自发过程。电渣重熔锭上端有金属熔池及渣池，起发热冒口作用，铸锭凝固收缩及时得到补充，不存在一般铸锭常见的疏脚榆鸦松、谜柜缩孔等删采缺陷，因此金属致密。电渣轧材密度比电炉钢轧材大0.33%～1.37%。

  大型钢锭电渣重熔的基础原理与中、小型钢锭电渣重熔是一样的，但由于大型钢锭电渣重熔电流达数万安培，感抗造成网路电压降很大，另外熔炼时间长，一支钢锭熔炼时间可长达数十小时至上百小时，熔渣成分变化很大。由于电渣重熔最大缺点是熔炼过程不能去氢，氢对大型钢锭的危害更大，基于以上问题，大型钢锭电渣重熔需要采取一些特殊工艺措施。其中主要有：

  （1）为减少大电流造成的网路电压降损失，采用的供电方法有3种：第一种是低频（0～10Hz）供电，因为该方法需要大的整流和逆变设备，致使造价昂贵，维护复杂；德国萨尔钢厂的165t电渣炉就是这种供电形式。第二种方法是同轴供电，虽可以直接用50Hz或60Hz三相工频供电，但导电的滑动部分的材料和精度要求相当高，造价很贵，维护和操作复杂；美国康萨克公司制造的电渣炉多属于此种形式。第三种方法是采用单相双极串联或三相双极串联电路工频直接供电，该法设备和技术均较简单。易于操作，造价低廉，功率因数可达0.95左右；中国上海重型机器厂的200t级电渣炉就是采用这种供电形式。

  （2）大型电渣重熔一定要采用多电极重熔并且重熔过程中要多次轮换电极才能完成生产一支大型钢锭的任务。

  （3）大型钢锭多为合金结构钢，对氢的敏感性很强，大锭电渣重熔除了自耗电极的钢水要进行真空脱气处理和熔渣要进行精炼外，为避免氢气对电渣钢造成危害，一般在重熔过程中通入结晶器上方的是经过干燥的空气，而不是含有水分的大气，故需附加空气干燥设备。此外，采取热水启动技术。

  （4）经过长达数十小时或上百小时的熔炼，大气中的氧就要进入钢液，与易氧化的合金元素结合进入渣中，例如[Si]+2[O]=（SiO

  O=（CaO）+2HF↑。致使原来配置的渣系无法保持稳定，从而破坏重熔工艺的稳定和精炼效果。因此合理的过程脱氧制度及最大限度地降低空气中的水分是保证熔渣物理化学性质稳定的重要措施。

  各国大型锻件报废的问题大多要三：（1）白点和发纹；（2）大型夹杂；（3）材料的不均匀性。它们都与钢锭的冶金质量有着密切的关系。钢水是一种由多元素组成的溶液，而这些元素在液态和固态中的溶解度不同，钢锭凝固时便发生选择结晶现象，形成钢锭内部成分不均匀（偏析），钢锭愈大，凝固时间愈长，钢锭的成分偏析愈严重；出钢和浇注过程中耐火材料被侵蚀，给钢锭带来夹杂物；钢水在钢锭模内凝固和收缩，会形成孔洞和疏松，钢锭吨位越大这些缺陷越严重，为得到合格的锻件，大型钢锭在成坯过程往往要被切除占总重40%～50%的头尾部分，金属利用率很低。

  60年代中期，世界上出现了各种获得优质大型钢锭的工艺方法，电渣重熔就是这里面质量最可靠的一种。电渣重熔大型钢锭有以下特点：

  （1）钢的质量好，在电渣作用下可以去除钢中大型非金属夹杂物，极好地脱硫（能使硫脱至0.0030%～0.0010%）、脱氧（氧可达0.0025%以下），钢的纯洁度高，塑性和韧性比其他冶炼方法都好；钢液在水冷结晶器内凝固，冷却速度快，选择结晶不可能充分发展，因而钢锭成分偏析小，而且钢的结晶是由下而上逐次地进行，组织均匀，没有疏松和缩孔。因此，锻件纵横向机械性能差别比普通模铸钢锭锻件小得多。

  （2）钢锭的利用率高，可达85%～90%，这样，锻造同样重的锻件，所需电渣钢锭比一般模铸钢锭的质量可小1/3左右。例如电渣钢锭100t，普通钢锭需120t；电渣钢锭240t，则普通钢锭就要350t才能得到同样大的锻件。锻件吨位越大，电渣钢锭比普通钢锭的利用率优势越大。

  （3）电渣炉设备简单，投资比大型电弧炉省，在中国，特别是对于重型机器制造厂，能够使用小型电弧炉加电渣重熔方法，以小炼大，生产优质的特大型锻造钢锭。

  60年代后期，大型电渣炉在世界各先进工业国家里很快发展起来，中国1964年在上海重型机器厂建成生产直径2100mm、重100t钢锭的三相电渣炉；同期前苏联在新克拉马托尔斯克重型机器厂建成能生产70t电渣锭的电渣炉；1971年联邦德国萨尔钢厂建成1台低频供电的165t大型电渣炉，大多数都用在生产大型电站锻件用的钢锭，最大可生产130万kW发电机的转子锻件；1975年联邦德国蒂森钢铁公司建成1台生产70t钢锭的电渣炉；1976年美国伯利恒钢铁公司建成1台75t电渣炉，因产品质量很好，后又增建了1台75t电渣炉；美国康萨克公司在70年代后期制造了两台92t大型电渣炉，1台装在美国国民锻造公司，1台供给韩国；日本神户钢铁公司高沙工厂1971年安装了1台50t电渣炉；英国亨利维金公司安装了1台钢锭直径1220mm的电渣炉；法国克鲁索·芦瓦尔工厂安装了1台75t电渣炉；中国1980年在上海重型机器厂建成投产1台200t级电渣炉，可生产直径2800mm、重240t的特大钢锭，也是当今世界上最大的一台电渣炉。