电渣重熔工艺：第二部分

ESR 过程可以包括一个计算机化的熔化控制系统，完全自动化熔化过程。由此产生的精确控制提供了一致的高质量最终金属产品，广泛应用于最苛刻的航空航天领域以及其他众多应用。

电渣重熔（ESR）是一种消耗性电极重熔工艺，其中液态金属滴与熔融渣接触进行精炼，从而提供更清洁、更均匀的合金，最小化偏析。ESR 工艺可以包括一个计算机化的熔化控制系统，完全自动化熔化过程。由此产生的精确控制使最终金属产品的质量始终如一，广泛应用于最苛刻的航空航天领域以及其他众多应用。

德国 ALD 开发了三种 ESR 工艺变体：

压力电渣重熔 (PESR)

在过去的 30 年中，氮作为一种廉价的合金元素，越来越受到关注，以增强钢的性能。在奥氏体钢中，氮，特别是以溶解形式存在时，通过形成过饱和固溶体来提高屈服强度。对于铁素体钢种，目标是实现氮化物的精细分散，与淬火和回火铁碳合金获得的微观结构相当。

为了生产这些新材料，必须在常压下向熔融钢中引入足够高的氮气量，超过其溶解极限，并在固化过程中防止氮气损失。由于氮的溶解度与其分压的平方根成正比，因此可以在更高的压力下向熔体中引入大量氮气并允许其固化。这已通过在 42 bar 操作压力下的电渣重熔工艺得到了验证。

由于在重熔过程中金属液滴在液相中的停留时间极短，通过气相的氮吸收不足。因此，在重熔过程中需要以固体氮载体添加剂的形式持续供应氮。系统中的高压仅用于保持引入熔融钢中的氮。压力水平取决于合金的成分和重熔锭所需的氮含量。

由于 ALD 在 PESR 处理方面的开发工作，ALD 现在建议在常压下在完全封闭的惰性气体氛围中进行 ESR 过程。这是一个重要的进步，使 ESR 过程摆脱氢吸收问题和季节性气候变化的影响。此外，它还允许在无氧惰性气体下重新熔化。

以下结果已获得：

由于炉气氛中缺乏氧气，气相脱硫不再是最佳选择。然而，今天在钢电极的制造中，硫的处理是通过钢包冶金来完成的。

有两种炉子概念可供选择，一种是相对紧密的保护罩系统，另一种是完全真空密封的保护罩系统，允许在开始重熔过程之前将空气完全更换为惰性气体气氛。

真空电渣重熔是另一种新开发的工艺。重熔在真空下进行，类似于 VAR，但使用渣。熔体氧化的问题不会出现。此外，氢和氮等溶解气体可以被去除，白点的危险（在 VAR 过程中遇到）降至最低。因此，ESR 和 VAR 的优点结合在一个工艺中。这对超级合金或钛的重熔具有重要意义。

ALD 已经开发了五种基本的 ESR 炉概念。

试验系统，适用于静态和动态模具应用。这些系统特别适合实验和试点生产，以及以低投资成本进行高多功能性的电解熔炼操作。

固定模具系统，配有两个固定的重熔站和一个可旋转的炉头。它们特别适合于高生产率的高效生产。

锭材提取系统，具有中央锭材提取站和电极更换功能，以及两个用于在固定模具中重熔的外部站点。中央站特别适合重熔大直径锭材。较小直径的锭材可以在外部站点同时重熔。

用于固定模具应用的气氛保护系统，配备封闭炉罩系统，在惰性气体气氛下进行再熔化。这些系统特别推荐用于再熔化含钛、铝和稀土的合金或铝含量低于 0.005%的合金。

完全密封的系统用于在真空、惰性气体或增压下进行电弧重熔（ESR）操作。这些系统特别适合生产含有高氮或反应性元素的 ESR 锭。

最重要的 ESR 特性如下：

主要的 ESR 应用包括：

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