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1、電渣重熔的脫硫控制眾所周知電渣重熔法的脫硫效果較顯著，脫硫率能達到50%~80%，這是電渣重熔的優(yōu)點之一。在現(xiàn)代生產(chǎn)中很多工廠都利用電渣重熔技術(shù)進行脫硫處理，提高金屬材料性能。電渣重熔的脫硫過程有三種形式。爐渣脫硫，即硫從金屬中向渣中轉(zhuǎn)移，其反應(yīng)式為：[S]+(O2ˉ)→(S2ˉ)+[O]如果渣中氧離子的含量越高，金屬中氧的活度越低，則硫從金屬中轉(zhuǎn)入渣中的數(shù)量就越多。為了使渣中有較多的氧離子含量，可以通過采用高堿度的熔渣來實現(xiàn)。從脫硫的化學(xué)反應(yīng)式來看，隨著硫的脫除，金屬中的氧含量應(yīng)隨之增加。但實際結(jié)果是脫硫過程不會導(dǎo)致金屬中氧含量的顯著增高，這是
2、因為多數(shù)重熔金屬中總是含有一定數(shù)量的SiAl等脫氧元素，并進行以下反應(yīng)：2[O]+[Si]→(SiO2)；3[O]+2[Al]→(Al2O3)重熔過程中進行氣化脫硫的反應(yīng)，即硫從熔渣中向大氣轉(zhuǎn)移：（S2ˉ）+2/3[O2]=(O2ˉ)+{SO2}大氣中氧的分壓越高，而渣中氧離子的活度越低，則對重熔過程中的氣化脫硫有利。將電渣重熔與真空電弧爐熔煉相比，真空電弧爐熔煉是在無渣和氧的分壓很低的條件下進行的，其脫硫效果遠不如電渣過程。在堿性爐渣中，硫化物的溶解度很大。但在電渣重熔過程中，盡管金屬中的硫量去除很多但在渣中的硫含量卻并沒有增加，反而有所降低。
3、這是因為重熔過程中熔渣同空氣中的氧接觸，渣中的硫以SO2的形式去除。電壓和電流極性不同對金屬中硫的去除也會產(chǎn)生一定的效果。如果采用直流反接（即自耗電極接正極），可以是金屬中[S]從金屬中向渣中過渡，取得較好的脫硫效果。[S]+2e===(S2ˉ)采用直流正接基本上看不出脫硫效果。電渣重熔時，在以上三種脫硫方式中，氣化脫硫占有相當(dāng)?shù)谋壤?。電渣重熔有非常好的脫硫條件，氣化脫硫是大氣條件下電渣重熔脫硫的主要方式。熔渣脫硫與氣化脫硫同時進行，保證了熔渣的連續(xù)脫硫能力，脫硫效果最佳的熔渣堿度為9—10，一般脫硫渣堿度大于5。電渣冶煉的脫硫效果與自耗電極硫含
4、量、渣池溫度、提純渣量、渣子堿度和氧化性有關(guān)。冶煉過程溫度高，一般控制液渣為還原性和渣子的堿度大于5可獲得理想的脫硫效果。調(diào)整渣系，提高脫硫能力設(shè)計采用了三元提純渣代替二元提純渣，并調(diào)整了各組份的配比。調(diào)整前后原二元提純渣系由螢石和氧化鋁粉組成，新設(shè)計的三元提純渣系，加入了10％的生石灰，同時調(diào)整了螢石和氧化鋁粉的配比。生石灰能夠提高渣子的堿性，有利于脫硫。提純渣質(zhì)量改進后，其物理性能變化為：堿度提高到5以上，1600—l800℃時粘度變化不大，不影響操作。冶煉過程防止液渣氧化性升高控制液渣氧化性是實現(xiàn)高效脫硫的關(guān)鍵，主要措施是：優(yōu)化三元渣提純操
5、作，控制渣中SiO：含量低于1％，嚴(yán)格控制提純渣中不穩(wěn)定氧化物；冶煉前渣中混入適量鋁粉使冶煉前期渣子保持還原性；采用較小錠型1t圓錠結(jié)晶器進行電渣重熔生產(chǎn)，結(jié)晶器填充比由30％提高到45％；將電極坯酸洗或剝皮處理，表面涂石灰糊；電渣冶煉過程中每5min向渣中投鋁粉20g對液渣脫氧。鎳基高溫合金是制造航空航天發(fā)動機高溫部件的關(guān)鍵核心材料，材料的安全可靠性直接關(guān)系到設(shè)備的使用壽命和飛行安全。硫是鎳基高溫合金中的雜質(zhì)元素，充分認(rèn)識硫的危害，嚴(yán)格控制硫含量對于改善合金的使用性能具有重要意義。研究人員對硫在鎳基高溫合金中的危害和作用機理作了總結(jié)，表明進一步
6、控制合金中硫含量的必要性。為進一步提高電渣重熔鎳基高溫合金的脫硫效率，對不同重熔條件下GH4169的電渣重熔過程的脫硫效果進行了實驗研究，并對實驗結(jié)果進行了熱力學(xué)分析和討論。實驗用的電極材料GH4169在200kg真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉，原電極直徑為100mm，長度為500mm。實驗用渣系CAF60的組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為20%CaO，20%Al2O3，60%CaF2。同一爐次的原電極在50kg電渣重熔爐上進行重熔實驗，結(jié)晶器直徑為160mm，渣量8kg。實驗設(shè)計了3種不同的工藝：實驗1—電渣重熔過程是在保護罩打開且渣面完全暴露在大氣下進行;實驗2—電渣重
7、熔過程中保護罩與結(jié)晶器密封并通入高純氬氣，使渣面受氬氣的充分保護;實驗3—在實驗2的基礎(chǔ)上，在重熔過程中將金屬鈣連續(xù)等量地加入渣中（每重熔1t合金加金屬鈣3kg）。每爐實驗過程中，重熔錠每增高30mm吸取熔渣試樣一次，重熔結(jié)束后，分別將3個重熔錠沿直徑高度方向剖開，并在半徑1/2處沿高度方向取化學(xué)分析試樣。重熔錠中Ca和S含量分別采用ICP—AES（NACIS/CH011:2005），紅外吸收法（GB/T20123-2006）分析。熔渣樣中S含量采用燃燒碘量法（GB/T5195.5-2006）分析。研究結(jié)果如下：（1）鎳基高溫合金中硫偏聚于晶界，
8、隨硫含量的增加，晶界強度不斷弱化，惡化高溫下合金的拉伸塑性、持久壽命和蠕變性能，最終導(dǎo)致合金使用壽命降低；（2）高溫下合金基體表面的硫會
