电渣炉双级串联的工艺及供电特性分析
随着钢锭直径增加重熔电流增大，传统单极供电方式短网的感抗损失也大幅增加；当钢锭长度大幅增加时，短网回路闭合面积也将增大，短网感抗损失急剧增加，造成能源的严重浪费。而双极串联供电方式的短网均采用平行布置，使大电流导体da限度地靠近，电磁场获得da限度的补偿，因此，能da限度地降低电感损失和提高电渣炉的功率因数，功率因数可达到 0.9 左右。双极串联电渣重熔相对于单电极电渣重熔的主要区别就是供电回路的不同，其在渣池和金属熔池中供电回路原理主要包括两个供电回路，第yi个回路为电极 1-渣池-电极 2；第二个回路为电极 1-渣池-金属熔池-渣池-电极 2。
两个回路中电流大小主要取决于电极与金属熔池的距离和电极之间的距离。当电极距离近，插入渣池很浅时，第yi回路通过电流较大；当电极端面很大或埋入渣池很深时，第二回路中电流会增加。电极截面、密度、或在结晶器中对中位置不同时，均会导致两支电极熔化长度不同，对生产工艺和钢锭质量将会产生影响，一般采用中性补偿电缆来平衡两电极之间的熔化速度。即电缆一端接在变压器中性点上，另一端接在底水箱上，当两电极熔化长度不同时，电极对底水箱电压将会不同，中性电缆中会产生电流 I3，会加大较长电极的熔化速度，使两个电极长度的熔化相等。 两支电极平行布置而且距离又很近，其特有的电气特性允许电极长度增加，非常适合不易于交换电极的钢种或锭型的电渣重熔，尤其适合小断面锭型和扁锭的生产。
其第yi供电回路的优点在于使渣池中高温区上移远离渣金界面，减弱了熔化速度和金属熔池深度之间的关系，打破了电渣过程中重熔速度一般是依据熔化速度与重熔锭直径之比小于或略大于 1 的原则，熔化速度大幅提高而不影响钢锭凝固质量。另外由于双极串联供电中短网平行布线，大大减少了回路感抗，提高了功率因数，吨钢重熔电耗一般可低至 1100～1350kWh。我们采用 ANSYS 软件对双极串联供电方式下渣池的温度场进行模拟，可以看出双极串联的高温区在两电极之间，远离了金属熔池，有利于得到浅平的金属熔池形状而获得良好凝固组织的钢锭，而单电极供电方式的高温区在电极下方，距离金属熔池比较近，通常熔池深度较深。
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电渣重熔炉的主要用途及设备特点
电渣重熔炉是利用电流通过高电阻熔渣产生的热能对金属进行再熔炼的设备。电渣重熔一般是在大气压力下进行的，根据需要，也可配置真空机组进行真空精炼。
主要用途：电渣重熔炉用途广泛，主要应用在钢铁行业、冶金行业等。采用不同渣料可用于精炼各种合金结构钢、耐热钢、轴承钢、锻模钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、高强度青铜以及其他铝、铜、铁、银等有色金属的合金；采用不同形状的结晶器可以直接生产大直径钢锭、厚板坯、中空管坯、大型柴油机曲轴、轧辊、大型齿轮、高压容器、炮管等优质铸钢件。
设备特点：1、由于存在熔滴与熔渣的冶金反应，去除非金属夹杂物效果好，重熔后金属纯度高、热塑性好。2、一般用交流电，不需要真空，设备简单、投资少、生产成本低。3、更适宜于生产大直径铸锭和异型铸锭。但电渣熔炼不适宜于精炼钦、错、铝等易氧化的金属。4、对环境污染较大，须有除尘和去氟装置。
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电渣重熔炉的工作原理
把平炉、转炉、电弧炉或感应炉冶炼的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，英文简称ESR。美国霍普jin斯(R.K.Hopkins)于20世纪40年代首先提出这种精炼方法的原理。其后苏联和美国相继建立工业生产用的电渣炉。60年代中期由于航空、航天、电子、原子能等工业的发展，电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展。生产的品种包括：优质合金钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金以及铝、铜、钛、银等有色金属的合金。
在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣，自耗电极一端插入熔渣内。自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器形成回路。在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，受水冷作用,迅速凝固形成钢锭。在电极端头液滴形成阶段,以及液滴穿过渣池滴落阶段,钢-渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。钢中有害元素（硫、铅、锑、铋、锡）通过钢-渣反应和高温气化比较有效地去除。 液态金属在渣池覆盖下，基本上避免了再氧化。因为是在铜制水冷结晶器内熔化、精炼、凝固的，这就杜绝了耐火材料对钢的污染。钢锭凝固前，在它的上端有金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导,有利于钢锭自下而上的定向结晶。由于以上原因,电渣重熔生产的钢锭的质量和性能得到改进，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长。
电渣重熔设备简单，投资较少，生产费用较低。电渣重熔的缺点是电耗较高，目前通用的渣料含CaF□较多，在重熔过程中，污染环境，必须设除尘和去氟装置。
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