電渣重熔（ESR）是特種鋼冶煉的重要環(huán)節(jié)，在27simn合金管冶煉過程中也占有越來越重要的地位。通過電渣重熔工藝可以使生產(chǎn)的金屬更純凈、成分和組織更均勻、結(jié)構(gòu)更致密。然而，在實(shí)際操作過程中，高氮27simn合金管電渣重熔后鋼錠卻存在不同程度的氮損失現(xiàn)象。針對存在的問題，太鋼技術(shù)人員在中試車間進(jìn)行了高氮鋼的電渣重熔試驗(yàn)，對電渣重熔前后鋼錠進(jìn)行氮含量的分析，以便在實(shí)際生產(chǎn)中采取進(jìn)一步的優(yōu)化措施。
在中試500kg圓形結(jié)晶器上進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)電渣重熔試驗(yàn)。電極坯、渣料和引弧屑均取自現(xiàn)場，其中電極坯尺寸規(guī)格為Φ220mm×160mm，結(jié)晶器直徑Φ290mm，變壓器容量400kVA。采用25kg三元渣系，渣系組成為40%CaF2、30%CaO和30%Al2O3，引弧屑材質(zhì)為普通27simn合金管。將電極坯切下兩片2～3cm鋼片用作引弧底板和引弧環(huán)，將加工好的引弧屑放入引弧環(huán)內(nèi)。使用拆袋時(shí)對渣料在烘烤爐內(nèi)進(jìn)行200℃恒溫4～5h烘烤處理。
將電極坯焊接至假電極上，固定在結(jié)晶器上方，罩上氣體保護(hù)罩。充10L/min氮?dú)?0min左右，接通電流，然后加入渣料。對試驗(yàn)結(jié)束后電渣錠進(jìn)行取樣檢測分析，其中在電渣錠中心軸線對稱的側(cè)表面分別取底部、中部和頂部鋼樣。對電渣后的鋼錠表面及內(nèi)部氮含量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：
（1）高氮鋼電渣重熔過程同一水平高度方向上關(guān)于電渣錠圓心的同心圓上熱量的分布對氮含量偏差影響不大。
（2）結(jié)晶器內(nèi)的空氣、含氮低的普通27simn合金管屑和電渣起弧溫度過高是造成高氮奧氏體27simn合金管電渣底部氮損失較大的原因。分析認(rèn)為這主要是因?yàn)橐环矫娴獨(dú)獗Ｗo(hù)的進(jìn)氣口和排氣口位于結(jié)晶器上端口，由于氮?dú)獾南鄬γ芏葹?8，而空氣的相對密度為29，很難將結(jié)晶器內(nèi)部與電極坯之間的空氣排凈，因此在電渣重熔的開始，金屬熔池中的氮一部分?jǐn)U散至氣相而造成損失。隨著電渣重熔過程的進(jìn)行，氣相中氮含量升高，這方面的影響逐漸減弱。另外，電渣試驗(yàn)引弧時(shí)溫度較高，而隨著27simn合金管溫度的升高，氮在鋼液中的溶解度降低，故會有部分氮脫離鋼液進(jìn)入氣相。液相渣池形成后，溫度、熔速緩慢降低，使得鋼液中氮的溶解度逐漸升高，因此電渣錠底部氮含量損失最大。隨著電渣錠高度的增加，氮含量逐漸升高，但頂部氮含量低于中部氮含量，這是由于電渣過程中溫度和渣的成分發(fā)生變化所致。
（3）冷卻水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對電渣重熔過程的冷卻強(qiáng)度影響較大，冷卻水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不合理是造成27simn合金管電渣重熔過程氮損失的原因之一。
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