空心管坯技术拓宽电渣冶金应用空间

近年来，随着我国高压锅炉、电站、石油化工等行业的飞速发展，用户对厚壁管，特别是中、大口径(外径400mm～1000mm×25～80mm)无缝厚壁管特厚壁管的需求不断增加。尽管我国自2003年起就一直是无缝钢管的生产、消费第一大国，但就上述规格的某些品种而言，目前国内生产很难满足市场需求，尤其是大口径、特厚壁无缝钢管缺口较大。国内仅电站、锅炉产业年需ASME标准各类大口径、特厚壁无缝钢管就在10万吨左右，这当中有8万吨的缺口需要进口弥补。

　　电渣重熔管坯技术极具开发价值

　　大直径厚壁管的生产与一般结构钢管相比具有以下难点：周期长，投资大，生产工序多、工艺复杂，检测项目多、要求严格。目前生产方法主要有锻造镗孔、铸造成形、自由锻、卷制焊接成形法、电渣重熔法几种。

　　2002年，东北大学先后采用结晶器导电技术、双极串连、交换电极、T型结晶器、液位检测等技术开发了电渣连铸新技术，目前该技术已经成功转化为工业生产力。在电渣连铸技术的基础上，借鉴乌克兰实验室生产管坯电渣炉的经验，东北大学计划开发电渣重熔管坯技术，以解决厚壁管生产成本高的问题。

　　在内结晶器、外结晶器和引锭装置构成的环形空间中加入液态炉渣，将自耗电极端部插入其中。当多支并联的自耗电极、炉渣、底水箱通过短网与变压器形成供电回路时，便有电流从变压器输出通过液态熔渣，使自耗电极的端部被逐渐加热熔化，熔化的金属穿过渣池进入金属熔池，因结晶器中心装有水冷内结晶器，液态金属逐渐凝固成管坯钢锭。当管坯钢锭达到一定高度后，开始抽锭。抽锭速度与自耗电极的熔化速度相匹配，结晶器内钢水液面位置通过钢水液面检测装置进行监测

　　突破电渣重熔管坯关键技术

　　结晶器设计方面，为提高充填比以减少电极长度，外结晶器须设计成T型，即电极熔化部分结晶器直径大于钢锭成型部分，内结晶器设计为直桶形。为了减少漏钢漏渣，内外结晶器须带有合适的锥度。目前他们设计的几种钢锭断面尺寸为Φ900/Φ200mm、Φ900/Φ400mm、Φ650/Φ450mm。

　　在交换电极时渣温急剧下降，导致钢锭表面形成渣沟较深，为了保持交换电极期间渣温不会急剧下降，须采用另外一路电源对结晶器渣池供电加温。该电源在正常重熔阶段也可作为辅助电源供电，钢锭的表面质量会有所改善。

　　由于电极较长、较细，钢锭较长，另外形成的闭合回路包围面积较大，根据以往的生产经验，短网压降会很大，往往在重熔后期会出现变压器功率不足的现象。为解决该难题，拟采用平行布线和同轴导电技术。

　　电极为多支并联的小直径电极棒，在T形结晶器内很难实现固渣启动，所以应事先在化渣炉内化好适量的液态炉渣倒入结晶器内。

　　在使用T形结晶器的抽锭电渣重熔技术中，金属液面位置的控制尤为关键，液位过高会出现钢锭拉断的现象，液位过低时常出现漏钢漏渣等问题。国内连铸技术中近年来普遍采用射线法检测结晶器内金属液面，在管坯电渣重熔中也可使用射线法。根据以往经验，由于熔化速度较慢，设计精度达到±5mm即可满足技术要求。 液态熔渣倒入结晶器后便在引锭底板上凝固成渣壳，影响钢锭与引锭底板之间的连接，这将会成为一个要重点解决的问题。

　　与传统电渣重熔技术不同的是，钢锭与结晶器之间存在相对运动，如果钢锭与结晶器之间的渣壳被破坏将会发生漏钢、漏渣，拟采用通过调整渣系的物理性能和工艺制度来解决该问题。

　　通过对电渣重熔管坯技术的进行科学分析，该工艺方案是可行的。电渣重熔管坯技术克服了其他方法生产大口径厚壁管的诸多问题，是一项极具开发价值的技术。