电渣重熔易氧化元素控制的研究进展

摘要

电渣重熔是重要的二次精炼技术，不仅可以去除钢中杂质元素和非金属夹杂物，还可以改善铸锭的凝固组织进而提升钢的力学性能.若钢中含有易氧化合金元素，如Al、Ti、Si、B和稀土元素，会与CaF₂?CaO?Al₂O₃基重熔渣系中的不稳定组元发生化学反应，造成合金元素沿铸锭高度方向分布不均匀现象.为抑制电渣重熔过程易氧化元素的烧损，在电渣重熔温度范围内，分析CaF₂?CaO?Al₂O₃基重熔渣系中各个组元对钢中目标控制元素含量的影响，可以实现重熔渣系成分的准确设计，这取决于渣相和合金相中组元活度的准确计算.除了在重熔渣系中添加对应元素的氧化物之外，CaF₂?CaO?Al₂O₃基重熔渣系中公共组元CaO和Al₂O₃以及温度对钢中不同合金元素含量的影响也并不相同.电渣重熔过程传质模型预报结果的准确性依赖于对熔渣和钢液中组元的热力学活度、不同反应位置（电极端部、金属熔滴、渣池和金属熔池界面）温度、传质系数和几何参数的准确估计，但不同电渣重熔操作、重熔渣系成分和钢种对以上参数都有较大影响.由于准确估计不同反应位置处的反应温度和流体流动对传质系数的影响比较困难，相比较热力学分析，易氧化元素反应的动力学研究仍比较匮乏.重熔渣系物性参数对铸锭的表面和凝固质量同样有重要影响，目前对含TiO₂、SiO₂、B₂O₃和稀土氧化物的重熔渣系的物性参数研究主要集中在黏度和结晶能力等方面，但对其活度的实验室研究还未见报道.低氟重熔渣系的开发越来越受到关注，针对低氟重熔渣系条件下钢中易氧化元素控制的热力学、动力学和熔渣物性参数研究还有待于进一步开展.

关键词

电渣重熔 / 热力学 / 动力学 / 渣系设计 / 物性参数

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52404335,U22A20171）; 国家重点研发计划资助项目（2023YFB3709900）