模具鋼電渣重熔的作用幾乎所有行業(yè)內(nèi)人士都清楚，是利用電流通過(guò)熔渣時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行熔煉的方法。其目的是提高金屬純度，改善鑄錠結(jié)晶。而電渣重熔的工藝究竟有哪些需要注意的地方，什么類型的模具鋼需要進(jìn)行電渣，什么類型的模具鋼沒(méi)有很大必要進(jìn)行電渣呢？今天東锜模具鋼就為大家介紹下電渣工藝的基本知識(shí)。
一、原理
電渣重熔是金屬及其合金的一種特殊的冶煉方法，雖然電渣冶金可劃分出多種技術(shù)方法和應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，但其基本和核心的技術(shù)是電渣重熔(Electroslag Remelting，簡(jiǎn)稱ESR)。
電渣重熔的基本原理是：在銅制水冷結(jié)晶器中加入固態(tài)或液態(tài)的爐渣，將自耗電極的端部插入其中。當(dāng)自耗電極、爐渣和底水箱通過(guò)短網(wǎng)與變壓器形成供電回路時(shí)，有電流從變壓器輸出通過(guò)液態(tài)熔渣。由于在上述供電回路中熔渣的電阻相對(duì)較大，占據(jù)了變壓器二次電壓的大部分壓降低，從而在渣池在產(chǎn)生大量的熱，使其處于高溫的熔融狀態(tài)，由于渣池的溫度遠(yuǎn)大于金屬的熔點(diǎn)，從而使自耗電極的端部逐漸加熱熔化，熔化的金屬匯聚成液滴，在重力的作用下金屬熔滴從電極的端頭脫落，穿過(guò)渣池進(jìn)入金屬熔池，由于水冷結(jié)晶器的強(qiáng)制冷卻，液態(tài)金屬逐漸形成鋼錠。
二、電渣重熔的特點(diǎn)
電渣重熔的產(chǎn)品品種多，應(yīng)用范圍廣。其鋼種有：碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、模具鋼、高速鋼、不銹鋼、耐熱鋼、超高強(qiáng)度鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金、電熱合金等400多個(gè)鋼種。此外，可用電渣法直接熔鑄異形鑄件，可以鑄代鍛，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，提高金屬的利用率。
其主要目的是提純金屬并獲得潔凈組織均勻致密的鋼錠。經(jīng)電渣重熔的鋼，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學(xué)成分均勻。電渣鋼的鑄態(tài)機(jī)械性能可達(dá)到或超過(guò)同鋼種鍛件的指標(biāo)。電渣鋼錠的質(zhì)量取決于合理的電渣重熔工藝和保證電渣工藝的設(shè)備條件。
電渣熔鑄工藝從根本上解決了一般鑄造工藝的主要矛盾，它綜合了電渣重溶-獲得高冶金質(zhì)量的金屬和鑄造-澆鑄異型零件精化毛坯的長(zhǎng)處，并具有與普通冶煉的變形金屬相近的致密組織以及無(wú)各向異性的特點(diǎn)。與普通鍛件相比，電渣熔鑄件的各項(xiàng)性能指標(biāo)完全達(dá)到同鋼種的變型金屬指標(biāo)，甚至還避免了鍛件的一些不足之處。
三、電渣重熔工藝的要素
由于電渣重熔的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近些年來(lái)，在合金模具鋼的生產(chǎn)中大量被應(yīng)用。但在其生產(chǎn)工藝方面，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
①電力制度
重熔時(shí)的電流大小的變化將影響熔化速度和電力消耗，也直接影響鋼錠的結(jié)晶狀態(tài)。這三個(gè)因素是相互關(guān)聯(lián)的，如增大充填比后，為避免熔速過(guò)快，使熔池過(guò)深而影響冶金質(zhì)量，就應(yīng)降低輸入功率。但為保證穩(wěn)定的熔煉過(guò)程，一般均采用較低的工作電壓。正確地選用電力制度十分重要。
②渣系及渣量
爐渣在電渣冶金中十分重要，爐渣不但能起到發(fā)熱劑的作用和精煉作用，而且是在電極熔化末端，熔滴形成和下落，在渣池與金屬熔池界面上，熔渣與金屬液之間要發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，如脫硫、去氣和吸收非金屬夾雜物，鋼中的活潑元素的氧化或某些氧化物的還原等反應(yīng)，從而對(duì)鋼的純凈度和化學(xué)成分的控制產(chǎn)生重要的影響。在模具鋼的冶煉中大部分的品種采用二元系，即CaF2-Al2O3系，這也是電渣重熔常用的渣系，一般比例為70%/30%。也有用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系和CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元渣系的。
渣的用量一般視錠重而定。
③充填比
所謂的充填比是指電極截面積的大小和結(jié)晶器截面積之比。充填比與電渣熔煉時(shí)的熔池的大小，深度和形狀等有很大的關(guān)系，從而影響電渣鋼的質(zhì)量。加大充填比會(huì)降低電耗，加深熔池的深度，但過(guò)大會(huì)帶事操作的不便
四、電渣對(duì)模具鋼的作用
電渣重熔后，模具鋼的組織和性能有顯著提高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、改善鋼的低倍組織。在電渣重熔時(shí)，由于鋼液的快速凝固，其結(jié)晶的方向發(fā)生了變化，比普通的模鑄鋼錠相比有明顯的改善。重熔時(shí)樹枝狀晶的晶間距離縮小了，如H13(4Cr5MoSiV1)鋼材的中心部分檢查發(fā)現(xiàn)，模鑄鋼錠為750μm，而電渣錠生產(chǎn)時(shí)為490μm，細(xì)化的枝晶有利于組織和成分的均勻化。
2、降低鋼中的非金屬夾雜物的含量。經(jīng)電渣重熔后，鋼中的非金屬夾雜物的含量顯著降低，尤其是硫化物夾雜在形態(tài)和數(shù)量上都有明顯的變化和減少，硅酸鹽夾雜也大量被去除，氧化物多為Al2O3，但數(shù)量也明顯減少。日本JIS標(biāo)準(zhǔn)的SKD61（相當(dāng)于GB的4Cr5MoSiV1），有不同的冶煉方法生產(chǎn)的鋼材的病例雜物水平，通過(guò)電渣重熔后鋼的純潔度明顯提高。
以上就是小編為大家總結(jié)的模具鋼電渣重熔工藝知識(shí)，更多模具鋼咨詢歡迎閱讀《塑料模具鋼部件熱處理工藝介紹》。
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