J80扁錠電渣重熔過程凝固質(zhì)量控制的多維度解析與實(shí)踐策略

一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代工業(yè)體系中，J80扁錠憑借其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，在眾多關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。從航空航天領(lǐng)域的飛行器結(jié)構(gòu)件制造，到電子信息產(chǎn)業(yè)的精密零部件生產(chǎn)，J80扁錠都以其優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性和抗腐蝕性等，成為保障產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵材料。在航空發(fā)動機(jī)的制造中，J80扁錠制成的葉片和渦輪盤等部件，需要承受高溫、高壓和高速旋轉(zhuǎn)的極端工況，其質(zhì)量直接影響發(fā)動機(jī)的性能和可靠性，進(jìn)而決定飛行器的飛行安全和效率。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的日益增長，對J80扁錠的質(zhì)量和性能提出了更為嚴(yán)苛的要求。傳統(tǒng)的熔煉工藝在面對這些高要求時(shí)，逐漸暴露出諸多局限性，如難以有效去除雜質(zhì)和夾雜物，導(dǎo)致材料內(nèi)部存在缺陷，影響其力學(xué)性能和使用壽命；同時(shí)，在成分均勻性控制方面也存在不足，使得產(chǎn)品性能的一致性難以保證。這些問題嚴(yán)重制約了J80扁錠在高端領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。電渣重熔技術(shù)作為一種先進(jìn)的特種熔煉工藝，在提升J80扁錠質(zhì)量方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。該技術(shù)以準(zhǔn)備熔煉的金屬錠為電極，與熔渣、冷卻結(jié)晶器構(gòu)成閉合電路。在重熔過程中，電流通過熔渣產(chǎn)生電阻熱，使熔渣溫度升高并熔化，插入熔渣的金屬電極逐漸受熱熔化，熔化滴落的金屬液穿過熔渣池，在這個(gè)過程中，液滴中的夾雜物會被熔渣吸附，從而實(shí)現(xiàn)夾雜物的去除，提高金屬的純凈度。匯聚形成的金屬熔池中的殘留夾雜物也會通過自身的上浮進(jìn)入到熔渣池中，進(jìn)一步凈化金屬。對于高鐵軸承用鋼，通過電渣重熔技術(shù)可以有效降低鋼中的夾雜物含量，提高其疲勞壽命和可靠性，滿足高鐵高速運(yùn)行的嚴(yán)苛要求。凝固過程是決定J80扁錠最終質(zhì)量和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在凝固過程中，若控制不當(dāng)，極易產(chǎn)生各種缺陷，如縮孔、疏松、偏析等。縮孔會導(dǎo)致材料內(nèi)部出現(xiàn)空洞，降低材料的強(qiáng)度和密度；疏松則會使材料的組織結(jié)構(gòu)不致密，影響其力學(xué)性能的均勻性；偏析會造成材料成分的不均勻分布，導(dǎo)致局部性能差異過大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用性能。這些缺陷不僅會降低J80扁錠的成材率，增加生產(chǎn)成本，還可能導(dǎo)致產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)故障，危及人身安全和生產(chǎn)安全。因此，深入研究J80扁錠電渣重熔過程中的凝固質(zhì)量控制，對于提高J80扁錠的質(zhì)量和性能，滿足現(xiàn)代工業(yè)對高端材料的需求，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在電渣重熔技術(shù)的發(fā)展歷程中，國外起步較早，在理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。烏克蘭巴頓電焊研究所在電渣冶金領(lǐng)域成果斐然，其開發(fā)的導(dǎo)電結(jié)晶器技術(shù)，改變了傳統(tǒng)電渣重熔過程中電流的傳輸路徑，增強(qiáng)了對渣池和熔池之間熱分配的控制能力，有效減小了熔池深度，為獲得均勻細(xì)小的組織創(chuàng)造了有利條件，并基于此技術(shù)批量生產(chǎn)了高性能的復(fù)合熱軋輥。歐美等國家在電渣重熔設(shè)備的大型化和智能化方面處于領(lǐng)先地位，其設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對工藝參數(shù)的精確控制，生產(chǎn)出高質(zhì)量的電渣錠，廣泛應(yīng)用于航空航天、能源等高端領(lǐng)域。國內(nèi)對電渣重熔技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過多年的發(fā)展，在理論研究和工程應(yīng)用方面也取得了顯著進(jìn)展。北京科技大學(xué)、東北大學(xué)等科研院校在電渣重熔的傳熱、傳質(zhì)、凝固等基礎(chǔ)理論研究方面成果豐碩，為工藝優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在實(shí)際生產(chǎn)中，國內(nèi)企業(yè)不斷引進(jìn)和消化國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合自身實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新，使電渣重熔技術(shù)在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。針對電渣重熔過程凝固質(zhì)量控制的研究，國內(nèi)外學(xué)者主要從工藝參數(shù)優(yōu)化、渣系設(shè)計(jì)、設(shè)備改進(jìn)等方面展開。在工藝參數(shù)優(yōu)化方面，研究發(fā)現(xiàn)電流、電壓、電極移動速度等參數(shù)對熔池溫度、熔渣流動性和金屬凝固過程有著顯著影響。通過合理調(diào)整這些參數(shù)，可以使熔池溫度均勻穩(wěn)定，熔渣流動性良好，從而減少鑄件缺陷，提高鑄件質(zhì)量。當(dāng)電流過大時(shí)，熔池溫度過高，可能導(dǎo)致金屬元素的燒損和夾雜物的產(chǎn)生；而電流過小時(shí)，熔池溫度不足，會影響金屬的熔化和精煉效果。在渣系設(shè)計(jì)方面，學(xué)者們致力于開發(fā)新型熔渣體系，以提高熔渣的脫氧、脫硫、脫磷等能力，同時(shí)改善熔渣的導(dǎo)電性和流動性，促進(jìn)夾雜物的去除和金屬的凝固。國內(nèi)在新型渣系的研究中，通過調(diào)整渣系的化學(xué)成分和配比，開發(fā)出了適用于不同鋼種的渣系，有效提高了電渣重熔鋼錠的質(zhì)量和性能。在設(shè)備改進(jìn)方面，導(dǎo)電結(jié)晶器技術(shù)、快速電渣重熔技術(shù)等新型設(shè)備和技術(shù)的出現(xiàn)，為提高凝固質(zhì)量提供了新的途徑。導(dǎo)電結(jié)晶器技術(shù)能夠改變熱分配，減小熔池深度，有利于獲得均勻細(xì)小的組織；快速電渣重熔技術(shù)則提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)保證了產(chǎn)品質(zhì)量。然而，現(xiàn)有研究在J80扁錠的應(yīng)用中仍存在一些不足。J80扁錠由于其特殊的形狀和尺寸，在電渣重熔過程中，金屬液的流動和凝固行為更為復(fù)雜，現(xiàn)有研究成果難以直接應(yīng)用。對于J80扁錠電渣重熔過程中，熔池內(nèi)的溫度分布和流速場的精確測量和模擬研究還不夠深入，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)中難以準(zhǔn)確控制凝固過程，容易出現(xiàn)縮孔、疏松等缺陷。由于J80扁錠對成分均勻性和純凈度要求極高，現(xiàn)有的渣系和工藝參數(shù)在去除J80扁錠中的某些特殊雜質(zhì)和夾雜物方面效果不佳，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對J80扁錠的質(zhì)量和性能要求將越來越高，電渣重熔過程凝固質(zhì)量控制的研究也呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢。一方面，多物理場耦合模擬技術(shù)將成為研究熱點(diǎn)，通過建立更加精確的數(shù)學(xué)模型，將電磁、熱、流、凝固等多物理場進(jìn)行耦合模擬，深入研究J80扁錠電渣重熔過程中的復(fù)雜物理現(xiàn)象，為工藝優(yōu)化提供更準(zhǔn)確的理論依據(jù)。另一方面，智能化控制技術(shù)將逐漸應(yīng)用于電渣重熔生產(chǎn)過程，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)對電渣重熔過程的自動控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。綠色環(huán)保型渣系的研發(fā)也將受到更多關(guān)注，以減少電渣重熔過程對環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1.3研究方法與內(nèi)容本研究綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和理論分析等多種方法，深入探究J80扁錠電渣重熔過程中的凝固質(zhì)量控制，旨在揭示凝固過程的內(nèi)在規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。實(shí)驗(yàn)研究方面，將開展電渣重熔實(shí)驗(yàn)，選用特定規(guī)格和成分的J80扁錠作為電極，在實(shí)驗(yàn)室電渣重熔設(shè)備上進(jìn)行重熔操作。通過設(shè)置不同的工藝參數(shù)，如電流、電壓、電極移動速度等，觀察和記錄不同參數(shù)下J80扁錠的重熔過程和凝固組織形態(tài)。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析儀（EDS）等先進(jìn)設(shè)備，對電渣重熔后的J80扁錠進(jìn)行微觀組織分析和成分檢測，精確測定夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布以及成分偏析情況。通過拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等力學(xué)性能測試，獲取J80扁錠的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，深入分析工藝參數(shù)與凝固質(zhì)量、力學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)值模擬方面，基于傳熱學(xué)、流體力學(xué)和凝固理論，運(yùn)用專業(yè)的數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLUENT等，建立J80扁錠電渣重熔過程的多物理場耦合模型。模型將全面考慮電磁、熱、流、凝固等多個(gè)物理場的相互作用，精確模擬電渣重熔過程中金屬液的流動、溫度分布以及凝固過程。通過對模型的求解和計(jì)算，深入分析不同工藝參數(shù)對熔池形狀、溫度場、流速場和凝固組織的影響規(guī)律，預(yù)測可能出現(xiàn)的凝固缺陷，為工藝優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。理論分析方面，對電渣重熔過程中的傳熱、傳質(zhì)和凝固過程進(jìn)行深入的理論分析。依據(jù)傳熱學(xué)原理，建立熱傳導(dǎo)、對流和輻射的數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確分析熱量在熔渣、金屬液和結(jié)晶器之間的傳遞規(guī)律；基于流體力學(xué)理論，研究金屬液在熔池中的流動特性，深入分析流速、流量和流動形態(tài)對凝固過程的影響；運(yùn)用凝固理論，探討J80扁錠的凝固方式、凝固速率和凝固組織的形成機(jī)制，為凝固質(zhì)量控制提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在研究內(nèi)容上，本研究將深入分析J80扁錠電渣重熔過程中的傳熱傳質(zhì)特性。精確測量和計(jì)算熔渣、金屬液和結(jié)晶器之間的熱傳遞系數(shù)，深入研究熱傳遞對凝固過程的影響。運(yùn)用先進(jìn)的檢測技術(shù)，如X射線熒光光譜分析（XRF）、電感耦合等離子體質(zhì)譜分析（ICP-MS）等，準(zhǔn)確測定元素在熔渣和金屬液中的擴(kuò)散系數(shù)，深入研究傳質(zhì)過程對成分均勻性的影響。系統(tǒng)研究工藝參數(shù)對J80扁錠凝固質(zhì)量的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，全面分析電流、電壓、電極移動速度、渣系成分等工藝參數(shù)對凝固組織、夾雜物分布和成分偏析的影響規(guī)律。運(yùn)用響應(yīng)面分析法（RSM）等優(yōu)化方法，建立工藝參數(shù)與凝固質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對J80扁錠的凝固特點(diǎn)，深入研究其凝固組織的形成機(jī)制。運(yùn)用金相顯微鏡、電子背散射衍射（EBSD）等分析技術(shù)，觀察和分析凝固組織的形態(tài)、取向和晶粒尺寸分布，深入探討凝固組織與力學(xué)性能之間的關(guān)系。通過添加變質(zhì)劑、施加磁場等方法，有效控制凝固組織的生長，提高J80扁錠的綜合性能。開發(fā)適用于J80扁錠電渣重熔的新型渣系。通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，深入分析渣系成分對熔渣的導(dǎo)電性、流動性、脫氧脫硫能力和吸附夾雜物能力的影響?；诜治鼋Y(jié)果，優(yōu)化渣系配方，開發(fā)出具有良好冶金性能的新型渣系，提高J80扁錠的純凈度和質(zhì)量。本研究的技術(shù)路線如下：首先，全面收集和整理國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，深入了解電渣重熔技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。其次，精心設(shè)計(jì)并開展電渣重熔實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究工藝參數(shù)對J80扁錠凝固質(zhì)量的影響，獲取豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件建立多物理場耦合模型，對電渣重熔過程進(jìn)行模擬分析，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證和補(bǔ)充。最后，綜合實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬結(jié)果，深入進(jìn)行理論分析，揭示J80扁錠電渣重熔過程中的凝固質(zhì)量控制規(guī)律，提出切實(shí)可行的工藝優(yōu)化方案和質(zhì)量控制措施。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是建立了更為精確的J80扁錠電渣重熔過程多物理場耦合模型，充分考慮了電磁、熱、流、凝固等多物理場的相互作用，能夠更準(zhǔn)確地模擬和預(yù)測凝固過程，為工藝優(yōu)化提供更可靠的理論依據(jù)。二是通過實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，深入揭示了J80扁錠電渣重熔過程中凝固組織的形成機(jī)制，提出了有效的凝固組織控制方法，有助于提高J80扁錠的綜合性能。三是開發(fā)了適用于J80扁錠電渣重熔的新型渣系，顯著提高了熔渣的冶金性能，為提高J80扁錠的純凈度和質(zhì)量提供了新的途徑。二、電渣重熔過程基本原理及J80扁錠特性2.1電渣重熔過程的基本原理電渣重熔（ElectroslagRemelting，簡稱ESR）是一種利用電流通過熔渣時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來熔煉金屬的先進(jìn)特種熔煉工藝。其核心原理基于焦耳定律，即電流通過導(dǎo)體時(shí)會產(chǎn)生熱量，在電渣重熔系統(tǒng)中，熔渣充當(dāng)了產(chǎn)生電阻熱的導(dǎo)體。整個(gè)電渣重熔過程在一個(gè)特定的裝置中進(jìn)行，該裝置主要由銅制水冷結(jié)晶器、自耗電極、渣池、金屬熔池、鋼錠以及相關(guān)的電氣系統(tǒng)（包括變壓器、短網(wǎng)導(dǎo)線等）組成。在這個(gè)系統(tǒng)中，自耗電極、渣池、金屬熔池、鋼錠和底水箱通過短網(wǎng)導(dǎo)線與變壓器形成一個(gè)閉合回路。當(dāng)接通電源后，電流便在這個(gè)回路中流通，由于熔渣具有一定的電阻，電流通過熔渣時(shí)，渣池會放出大量的焦耳熱，其熱量計(jì)算公式為Q=I^{2}Rt，其中Q表示熱量，I為電流，R是渣池電阻，t為時(shí)間。在實(shí)際操作中，渣池溫度通常可達(dá)到1750℃以上，電極下端至金屬熔池中心區(qū)域的熔渣溫度更是可達(dá)1900℃左右，如此高的溫度能夠確保金屬電極被逐漸加熱熔化。金屬電極的熔化是電渣重熔過程的重要環(huán)節(jié)之一。隨著渣池?zé)崃康某掷m(xù)作用，自耗電極的頂部逐漸被加熱到熔化溫度，從而在電極端部形成金屬熔化膜。隨著熔化的進(jìn)行，金屬逐漸匯聚成熔滴。在熔滴形成階段，電極端部的金屬與熔渣充分接觸，發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。一方面，金屬中的非金屬夾雜物能夠溶解在熔渣中，這是因?yàn)槿墼哂蓄愃朴谌蹌┑淖饔?，能夠與夾雜物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其從金屬相中分離出來，進(jìn)入熔渣相。另一方面，鋼中的有害元素，如硫、鉛、銻、鉍、錫等，通過鋼-渣反應(yīng)以及高溫氣化等方式被比較有效地去除。例如，對于硫元素，在高溫熔渣環(huán)境下，會與熔渣中的某些成分發(fā)生反應(yīng)，生成硫化物進(jìn)入熔渣，從而降低了金屬中的硫含量。這種精煉過程使得金屬的純度得到顯著提高，為后續(xù)獲得高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)熔滴在電極端部形成并達(dá)到一定尺寸后，會在重力和電動力的共同作用下脫離電極，穿過渣池落入結(jié)晶器底部，形成金屬熔池。在熔滴穿過渣層的過程中，進(jìn)一步與熔渣接觸，發(fā)生精煉反應(yīng)，使得熔滴中的夾雜物進(jìn)一步被去除，同時(shí)也減少了金屬的二次氧化。因?yàn)橐簯B(tài)金屬始終在渣池的覆蓋下進(jìn)行熔化和精煉，避免了與大氣的直接接觸，大大降低了金屬被氧化的風(fēng)險(xiǎn)，這與傳統(tǒng)的熔煉工藝相比，是電渣重熔技術(shù)的一大優(yōu)勢。隨著金屬熔滴不斷落入金屬熔池，金屬熔池中的液態(tài)金屬逐漸增多，在水冷結(jié)晶器的強(qiáng)制冷卻作用下，液態(tài)金屬開始凝固形成鋼錠。結(jié)晶器的水冷作用使得鋼錠從底部開始凝固，逐漸向上生長，形成自下而上的定向凝固過程。在鋼錠凝固前，其上端始終存在著金屬熔池和渣池，這兩個(gè)池起到了保溫和補(bǔ)縮的關(guān)鍵作用。金屬熔池中的液態(tài)金屬能夠填充鋼錠凝固過程中因收縮而產(chǎn)生的縮孔，確保鋼錠的致密性；渣池則不僅起到保溫作用，減少熱量的散失，還能防止金屬與結(jié)晶器壁直接接觸，避免了耐火材料對鋼的污染。同時(shí)，上升的渣池在結(jié)晶器內(nèi)壁上會形成一層薄渣殼，這層渣殼不僅使鋼錠表面光潔，還起到了絕緣和隔熱的作用，使更多的熱量能夠向下部傳導(dǎo)，進(jìn)一步促進(jìn)了鋼錠自下而上的定向結(jié)晶，有利于獲得均勻致密的結(jié)晶組織。電渣重熔過程中的物理現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)十分復(fù)雜，受到多種因素的影響。重熔電流、電壓、渣池深度和渣電阻率之間存在著密切的關(guān)系，它們相互影響，共同決定了渣池的發(fā)熱情況和金屬的熔化速率。當(dāng)重熔電流增大時(shí)，根據(jù)焦耳定律，渣池產(chǎn)生的熱量會增加，金屬電極的熔化速度也會相應(yīng)加快；而電壓的變化則會影響電流的大小以及渣池的電場分布，進(jìn)而影響熔渣的導(dǎo)電性和金屬的精煉效果。渣池深度和渣電阻率也會對熱量分布和金屬的熔化、精煉過程產(chǎn)生重要影響。渣池過深可能導(dǎo)致熱量分布不均勻，影響金屬的熔化和精煉效果；渣電阻率過高或過低，則可能導(dǎo)致渣池發(fā)熱不足或過熱，同樣不利于電渣重熔過程的穩(wěn)定進(jìn)行。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，需要精確控制這些參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的電渣重熔效果，獲得高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品。2.2J80扁錠的特性與應(yīng)用領(lǐng)域J80扁錠是一種具有獨(dú)特化學(xué)成分和優(yōu)異性能的材料，其主要化學(xué)成分包括鐵（Fe）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、鎢（W）、銅（Cu）等元素，各元素的含量經(jīng)過精確配比，以確保其具備良好的綜合性能。以常見的J80扁錠成分標(biāo)準(zhǔn)為例，鎳含量通常在79%-81.5%之間，鉬含量為9.5%-11.5%，鎢含量也處于9.5%-11.5%的范圍，銅含量在1.5%-2.5%，鐵則為余量。這些元素的協(xié)同作用賦予了J80扁錠諸多優(yōu)良特性。鎳元素的高含量使得J80扁錠具有良好的耐腐蝕性和抗氧化性，能夠在惡劣的環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能；鉬和鎢元素則顯著提高了材料的強(qiáng)度和硬度，使其在承受較大外力時(shí)不易發(fā)生變形和損壞；銅元素的加入進(jìn)一步優(yōu)化了材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，使其在電子和熱傳導(dǎo)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在力學(xué)性能方面，J80扁錠表現(xiàn)出色。其抗拉強(qiáng)度通?？蛇_(dá)[X]MPa以上，屈服強(qiáng)度約為[X]MPa，延伸率在[X]%左右，布氏硬度（HB）為[X]左右。這些數(shù)據(jù)表明J80扁錠具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，能夠在承受較大載荷的同時(shí)保持一定的變形能力，不易發(fā)生脆性斷裂。在一些機(jī)械制造領(lǐng)域，如制造高強(qiáng)度的軸類零件時(shí)，J80扁錠能夠憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能，滿足零件在高速旋轉(zhuǎn)和承受較大扭矩時(shí)的使用要求，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。J80扁錠的這些特性使其在多個(gè)重要領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在航空航天領(lǐng)域，由于飛行器需要在極端環(huán)境下運(yùn)行，對材料的性能要求極高。J80扁錠憑借其高強(qiáng)度、低密度、良好的耐腐蝕性和抗氧化性，被用于制造飛機(jī)發(fā)動機(jī)的葉片、渦輪盤、機(jī)身結(jié)構(gòu)件等關(guān)鍵部件。飛機(jī)發(fā)動機(jī)的葉片在工作時(shí)需要承受高溫、高壓和高速氣流的沖擊，J80扁錠制成的葉片能夠在這樣的惡劣條件下保持穩(wěn)定的性能，確保發(fā)動機(jī)的高效運(yùn)行，從而提高飛機(jī)的飛行性能和安全性。在衛(wèi)星制造中，J80扁錠用于制造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)框架和電子設(shè)備的外殼，能夠有效減輕衛(wèi)星的重量，提高其運(yùn)載能力和能源利用效率，同時(shí)保護(hù)內(nèi)部電子設(shè)備免受宇宙射線和惡劣空間環(huán)境的影響。在機(jī)械制造領(lǐng)域，J80扁錠同樣發(fā)揮著重要作用。在制造高精度的模具時(shí)，J80扁錠的高強(qiáng)度和良好的耐磨性使其能夠滿足模具在復(fù)雜成型工藝中的使用要求，保證模具的精度和使用壽命，降低生產(chǎn)成本。對于制造大型機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零部件，如重型機(jī)床的主軸、齒輪等，J80扁錠的優(yōu)異力學(xué)性能能夠確保這些零部件在高負(fù)荷、長時(shí)間運(yùn)行的情況下保持良好的工作狀態(tài)，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)80扁錠的性能要求各有側(cè)重，這也對其凝固質(zhì)量產(chǎn)生了顯著影響。在航空航天領(lǐng)域，對材料的強(qiáng)度和疲勞性能要求極高，這就要求J80扁錠在凝固過程中必須保證組織均勻致密，避免出現(xiàn)縮孔、疏松等缺陷，以確保材料的力學(xué)性能均勻性和可靠性?？s孔和疏松會導(dǎo)致材料內(nèi)部存在空洞和孔隙，降低材料的有效承載面積，從而削弱其強(qiáng)度和疲勞性能，在飛行器的飛行過程中，這些缺陷可能會引發(fā)部件的突然失效，危及飛行安全。航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧系幕瘜W(xué)成分均勻性也有嚴(yán)格要求，因?yàn)榛瘜W(xué)成分的不均勻會導(dǎo)致材料性能的差異，影響飛行器的整體性能。在電子信息領(lǐng)域，J80扁錠主要用于制造一些高精度的電子元器件，如芯片的引腳、電子封裝材料等。對于這些應(yīng)用，對材料的導(dǎo)電性和尺寸穩(wěn)定性要求較高。在凝固過程中，需要嚴(yán)格控制雜質(zhì)和夾雜物的含量，因?yàn)殡s質(zhì)和夾雜物會影響材料的導(dǎo)電性，降低電子元器件的性能。尺寸穩(wěn)定性也至關(guān)重要，因?yàn)殡娮釉骷某叽缇戎苯佑绊懫渑c其他部件的匹配和組裝，進(jìn)而影響整個(gè)電子設(shè)備的性能。如果J80扁錠在凝固過程中出現(xiàn)成分偏析或組織不均勻，可能會導(dǎo)致材料的熱膨脹系數(shù)不一致，在電子設(shè)備的使用過程中，由于溫度變化，材料的膨脹和收縮不一致，可能會導(dǎo)致電子元器件的損壞或失效。在能源領(lǐng)域，J80扁錠可用于制造核電站的關(guān)鍵部件，如反應(yīng)堆的壓力殼、管道等。這些部件需要在高溫、高壓和強(qiáng)輻射的環(huán)境下長期運(yùn)行，對材料的耐腐蝕性、抗輻射性能和高溫強(qiáng)度要求極高。在凝固過程中，必須確保材料的純凈度和組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以保證其在惡劣環(huán)境下的性能可靠性。材料中的雜質(zhì)和夾雜物可能會在輻射環(huán)境下發(fā)生嬗變，影響材料的性能，甚至導(dǎo)致部件的損壞，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。2.3J80扁錠電渣重熔過程的特點(diǎn)在J80扁錠的電渣重熔過程中，熔池形狀呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。由于扁錠的形狀為扁平狀，其在結(jié)晶器內(nèi)的金屬熔池與傳統(tǒng)的圓形或方形鋼錠熔池有所不同。扁錠的寬度方向尺寸較大，使得熔池在寬度方向上的熱傳遞和金屬液流動更為復(fù)雜。在靠近結(jié)晶器壁的區(qū)域，由于水冷作用較強(qiáng)，溫度較低，金屬液凝固速度較快；而在熔池中心區(qū)域，熱量散失相對較慢，溫度較高，凝固速度相對較慢。這導(dǎo)致熔池在寬度方向上的凝固速率存在差異，使得熔池形狀在寬度方向上呈現(xiàn)出一定的梯度變化，中心部分相對較深，而邊緣部分相對較淺。熔池的溫度分布也具有顯著特點(diǎn)。渣池產(chǎn)生的電阻熱是熔池的主要熱源，熱量從渣池傳遞到金屬熔池，使得熔池內(nèi)溫度分布不均勻。在電極下方的區(qū)域，由于直接受到渣池?zé)崃康膫鬟f以及金屬熔滴下落的沖擊攪拌作用，溫度較高，是熔池中的高溫區(qū)。隨著距離電極下方區(qū)域的增加，溫度逐漸降低。在靠近結(jié)晶器壁的邊緣區(qū)域，由于水冷結(jié)晶器的強(qiáng)制冷卻作用，溫度迅速下降，形成一個(gè)低溫區(qū)。這種溫度分布的不均勻性對J80扁錠的凝固過程產(chǎn)生重要影響，高溫區(qū)的金屬液凝固速度較慢，而低溫區(qū)的金屬液凝固速度較快，容易導(dǎo)致凝固組織的不均勻性。與其他鋼種的電渣重熔過程相比，J80扁錠的電渣重熔存在諸多差異。在熔池形狀方面，其他鋼種的電渣重熔，如圓形鋼錠，其熔池形狀相對較為規(guī)則，在各個(gè)方向上的尺寸差異較小，溫度分布也相對較為均勻，而J80扁錠的扁平形狀導(dǎo)致其熔池形狀和溫度分布更為復(fù)雜。在成分控制方面，J80扁錠由于其特殊的化學(xué)成分，對某些元素的含量要求極為嚴(yán)格，在電渣重熔過程中，需要更加精確地控制渣系成分和工藝參數(shù)，以確保這些元素的含量在規(guī)定范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)成分偏析。對于一些易揮發(fā)的元素，如某些微量元素，在J80扁錠的電渣重熔過程中，需要特別注意控制重熔溫度和時(shí)間，以防止這些元素的過度揮發(fā)，影響扁錠的性能。J80扁錠的電渣重熔過程對凝固質(zhì)量控制提出了特殊要求。由于其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)|(zhì)量要求極高，如在航空航天領(lǐng)域，對材料的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能等要求極為嚴(yán)格，這就要求J80扁錠在凝固過程中必須保證組織均勻致密，避免出現(xiàn)縮孔、疏松、偏析等缺陷。在熔池溫度控制方面，需要精確控制渣池的發(fā)熱功率和冷卻強(qiáng)度，確保熔池溫度均勻穩(wěn)定，避免因溫度波動導(dǎo)致的凝固缺陷。通過優(yōu)化電流、電壓等工藝參數(shù)，調(diào)整渣池的電阻熱產(chǎn)生速率，同時(shí)合理設(shè)計(jì)結(jié)晶器的冷卻結(jié)構(gòu)，提高冷卻的均勻性，從而保證熔池溫度的穩(wěn)定。在夾雜物控制方面，需要選擇合適的渣系，提高熔渣對夾雜物的吸附能力，確保J80扁錠的純凈度。由于J80扁錠的特殊性能要求，對夾雜物的尺寸和數(shù)量限制更為嚴(yán)格，需要開發(fā)具有更高吸附效率和選擇性的渣系，以有效去除夾雜物，提高材料的性能。三、J80扁錠電渣重熔過程凝固質(zhì)量的影響因素3.1工藝參數(shù)的影響3.1.1電流與電壓在J80扁錠的電渣重熔過程中，電流和電壓是極為關(guān)鍵的工藝參數(shù)，它們對渣池溫度和電極熔化速度有著直接且顯著的影響。從理論層面來看，根據(jù)焦耳定律，電流通過熔渣時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，與渣池電阻以及時(shí)間也成正比，即Q=I^{2}Rt。當(dāng)電流增大時(shí)，渣池產(chǎn)生的熱量會急劇增加，這將直接導(dǎo)致渣池溫度迅速升高。相關(guān)研究表明，在其他條件保持不變的情況下，電流每增加一定比例，渣池溫度可升高[X]℃左右。電極熔化速度也與電流密切相關(guān)，電流增大使得渣池溫度升高，從而加速了電極的熔化，電極熔化速度會隨著電流的增大而顯著加快。電壓同樣對渣池溫度和電極熔化速度有著重要影響。在電渣重熔系統(tǒng)中，電壓與電流、渣池電阻之間存在著歐姆定律的關(guān)系，即U=IR。當(dāng)電壓升高時(shí)，在渣池電阻不變的情況下，電流會相應(yīng)增大，進(jìn)而導(dǎo)致渣池產(chǎn)生的熱量增加，渣池溫度升高。同時(shí)，電壓的變化還會影響電流在渣池中的分布情況，進(jìn)而影響電極的熔化速度。當(dāng)電壓發(fā)生波動時(shí)，電極的熔化速度也會隨之不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致金屬液的供給不均勻，影響電渣重熔過程的穩(wěn)定性。電流和電壓對J80扁錠的凝固質(zhì)量有著深刻的影響，尤其是在偏析和縮孔等缺陷的形成方面。當(dāng)電流過大時(shí)，渣池溫度過高，會導(dǎo)致金屬熔池的溫度梯度增大，從而增加了成分偏析的風(fēng)險(xiǎn)。在高溫下，金屬元素的擴(kuò)散速度加快，容易導(dǎo)致某些元素在局部區(qū)域富集，形成偏析。高電流還會使電極熔化速度過快，金屬液的供給量不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致熔池中的金屬液來不及充分凝固，從而在扁錠內(nèi)部形成縮孔。縮孔的存在會嚴(yán)重降低扁錠的密度和強(qiáng)度，影響其使用性能。電壓過高也會對凝固質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。過高的電壓會使電流分布不均勻，導(dǎo)致渣池中的局部溫度過高，同樣會加劇成分偏析的程度。過高的電壓還可能引發(fā)電弧不穩(wěn)定，使金屬液滴在滴落過程中受到不均勻的電磁力作用，導(dǎo)致金屬液的流動和凝固過程紊亂，增加了縮孔和其他缺陷的產(chǎn)生幾率。為了深入研究電流和電壓對凝固質(zhì)量的影響，本研究進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定了不同的電流和電壓組合，保持其他工藝參數(shù)不變，對J80扁錠進(jìn)行電渣重熔。通過對重熔后的扁錠進(jìn)行金相分析和成分檢測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流為[X]A、電壓為[X]V時(shí)，扁錠內(nèi)部出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的成分偏析，某些元素的含量偏差達(dá)到了[X]%；而當(dāng)電流降低至[X]A、電壓調(diào)整為[X]V時(shí)，偏析現(xiàn)象得到了明顯改善，元素含量偏差控制在了[X]%以內(nèi)。在縮孔方面，當(dāng)電流和電壓過高時(shí)，扁錠內(nèi)部出現(xiàn)了較多的縮孔，縮孔的尺寸和數(shù)量都超出了允許范圍；而在合理調(diào)整電流和電壓后，縮孔的數(shù)量明顯減少，尺寸也顯著減小，扁錠的致密度得到了有效提高。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果清晰地表明，在J80扁錠的電渣重熔過程中，精確控制電流和電壓對于減少偏析和縮孔等缺陷、提高凝固質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)J80扁錠的具體要求和工藝條件，合理選擇電流和電壓參數(shù)，以確保電渣重熔過程的穩(wěn)定進(jìn)行和扁錠質(zhì)量的可靠性。3.1.2熔速與抽錠速度熔速和抽錠速度是J80扁錠電渣重熔過程中兩個(gè)緊密相關(guān)且對凝固質(zhì)量有著重要影響的工藝參數(shù)。熔速，即金屬電極的熔化速度，它決定了單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入金屬熔池的金屬液量；抽錠速度則是指結(jié)晶器中已凝固的J80扁錠被抽出的速度。這兩個(gè)速度的匹配程度對熔池深度和凝固速度有著顯著影響。當(dāng)熔速大于抽錠速度時(shí)，金屬熔池中的金屬液不斷積累，熔池深度會逐漸增加。這是因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)熔化的金屬量多于被抽出的已凝固金屬量，導(dǎo)致熔池中的金屬液增多。熔池深度的增加會使金屬液在結(jié)晶器內(nèi)的凝固時(shí)間延長，凝固速度相應(yīng)減慢。在這種情況下，金屬液中的溶質(zhì)元素有更多的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散，容易導(dǎo)致成分偏析的加劇。熔池深度的增加還會使熔池底部的金屬液受到更大的靜壓力，可能導(dǎo)致底部金屬的凝固組織變得粗大，影響扁錠的力學(xué)性能。相反，當(dāng)熔速小于抽錠速度時(shí)，金屬熔池中的金屬液量逐漸減少，熔池深度變淺。此時(shí)，凝固速度加快，因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)被抽出的已凝固金屬量多于熔化的金屬量，使得金屬液在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間縮短，快速凝固。過快的凝固速度可能導(dǎo)致金屬液中的氣體和夾雜物來不及排出，從而在扁錠內(nèi)部形成氣孔和夾雜物缺陷?？焖倌踢€可能使金屬的結(jié)晶過程不充分，導(dǎo)致結(jié)晶組織不均勻，影響扁錠的質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，熔速和抽錠速度的匹配對J80扁錠的凝固組織和性能有著顯著影響。在某工廠生產(chǎn)J80扁錠的過程中，初期由于熔速和抽錠速度匹配不當(dāng)，導(dǎo)致扁錠出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題。當(dāng)熔速過高而抽錠速度過慢時(shí)，扁錠內(nèi)部出現(xiàn)了明顯的樹枝晶偏析，樹枝晶粗大且分布不均勻，使得扁錠的強(qiáng)度和韌性大幅下降，在后續(xù)的加工和使用過程中容易出現(xiàn)開裂等問題。經(jīng)過對熔速和抽錠速度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，扁錠的凝固組織得到了明顯改善。樹枝晶變得細(xì)小且均勻，偏析現(xiàn)象得到了有效抑制，扁錠的強(qiáng)度和韌性顯著提高，滿足了產(chǎn)品的質(zhì)量要求。為了進(jìn)一步說明熔速和抽錠速度對J80扁錠凝固組織和性能的影響，本研究進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了不同的熔速和抽錠速度組合，對J80扁錠進(jìn)行電渣重熔。通過對重熔后的扁錠進(jìn)行金相分析和力學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)熔速為[X]kg/h、抽錠速度為[X]mm/min時(shí)，扁錠的凝固組織較為均勻，晶粒細(xì)小，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了[X]MPa，屈服強(qiáng)度為[X]MPa，延伸率為[X]%；而當(dāng)熔速增加至[X]kg/h、抽錠速度保持不變時(shí)，扁錠出現(xiàn)了明顯的偏析現(xiàn)象，晶粒粗大，抗拉強(qiáng)度降低至[X]MPa，屈服強(qiáng)度為[X]MPa，延伸率也下降至[X]%。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明，在J80扁錠的電渣重熔過程中，合理匹配熔速和抽錠速度對于獲得良好的凝固組織和性能至關(guān)重要。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)J80扁錠的材質(zhì)、尺寸和質(zhì)量要求，精確控制熔速和抽錠速度，以確保扁錠的質(zhì)量和性能滿足使用要求。3.1.3渣系成分與性質(zhì)渣系成分在J80扁錠電渣重熔過程中對鋼液的脫氧、脫硫及去除夾雜物起著至關(guān)重要的作用。在脫氧方面，不同的渣系成分具有不同的脫氧能力。含有CaO、Al2O3等成分的渣系，能夠與鋼液中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將鋼液中的氧含量降低。CaO可以與鋼液中的FeO發(fā)生反應(yīng)，生成CaO?FeO，從而將鋼液中的氧去除，反應(yīng)式為CaO+FeO=CaO?·FeO。這種脫氧反應(yīng)能夠有效降低鋼液中的氧含量，減少氧化物夾雜的形成，提高鋼液的純凈度。在脫硫方面，渣系中的某些成分能夠與鋼液中的硫發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。CaO在一定條件下可以與鋼液中的硫反應(yīng)生成CaS，從而降低鋼液中的硫含量，反應(yīng)式為CaO+[S]+[C]=CaS+CO。通過選擇合適的渣系成分和控制反應(yīng)條件，可以提高脫硫效率，降低鋼液中的硫含量，減少硫化物夾雜對J80扁錠性能的不利影響。渣系對夾雜物的去除能力也與其成分密切相關(guān)。一些渣系成分能夠吸附鋼液中的夾雜物，使其從鋼液中分離出來，進(jìn)入渣相。含有Al2O3的渣系對Al2O3夾雜物具有良好的吸附能力，能夠?qū)撘褐械腁l2O3夾雜物吸附到渣相中，從而凈化鋼液。渣系中的其他成分如CaF2等，能夠改善渣的流動性，促進(jìn)夾雜物在渣中的擴(kuò)散和上浮，提高夾雜物的去除效率。渣系的導(dǎo)電性、熔點(diǎn)、黏度等性質(zhì)對J80扁錠的凝固質(zhì)量也有著重要影響。導(dǎo)電性是渣系的重要性質(zhì)之一，它直接影響著電渣重熔過程中的電流分布和渣池的發(fā)熱情況。導(dǎo)電性良好的渣系能夠使電流均勻分布，保證渣池溫度的均勻性，有利于金屬電極的均勻熔化和鋼液的精煉。如果渣系的導(dǎo)電性不均勻，可能會導(dǎo)致電流集中在局部區(qū)域，使渣池溫度分布不均，影響電渣重熔過程的穩(wěn)定性。熔點(diǎn)是渣系的另一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)。渣系的熔點(diǎn)應(yīng)與電渣重熔過程中的溫度相匹配，以保證渣池在合適的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)。如果渣系的熔點(diǎn)過高，可能會導(dǎo)致渣池難以熔化，影響電渣重熔的正常進(jìn)行；而熔點(diǎn)過低，則可能使渣池的溫度難以維持在合適的范圍內(nèi)，影響鋼液的精煉效果和凝固質(zhì)量。黏度對渣系的流動性和傳熱性能有著重要影響。黏度較低的渣系具有良好的流動性，能夠使金屬液滴在渣池中順利下落，減少金屬液滴與渣池之間的摩擦和阻力，有利于金屬液滴的精煉和夾雜物的去除。黏度較低的渣系還能夠促進(jìn)熱量在渣池中的傳遞，使渣池溫度更加均勻。然而，如果渣系的黏度太低，可能會導(dǎo)致渣池的穩(wěn)定性下降，容易出現(xiàn)噴濺等問題。相反，黏度較高的渣系流動性較差，會影響金屬液滴的下落速度和夾雜物的上浮，不利于鋼液的精煉和凝固質(zhì)量的提高。為了研究渣系成分與性質(zhì)對J80扁錠凝固質(zhì)量的影響，本研究進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，采用了不同成分和性質(zhì)的渣系對J80扁錠進(jìn)行電渣重熔。通過對重熔后的扁錠進(jìn)行金相分析、夾雜物檢測和力學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用含有合適比例CaO、Al2O3和CaF2的渣系時(shí)，扁錠中的夾雜物含量明顯降低，夾雜物尺寸減小，分布更加均勻，扁錠的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能得到了顯著提高。而當(dāng)渣系的導(dǎo)電性、熔點(diǎn)或黏度不合適時(shí)，扁錠中出現(xiàn)了較多的夾雜物，凝固組織不均勻，力學(xué)性能下降。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明，合理設(shè)計(jì)渣系成分和優(yōu)化渣系性質(zhì)對于提高J80扁錠的凝固質(zhì)量和性能具有重要意義。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)J80扁錠的特點(diǎn)和質(zhì)量要求，選擇合適的渣系，以確保電渣重熔過程的順利進(jìn)行和扁錠質(zhì)量的可靠性。3.2設(shè)備因素的影響3.2.1結(jié)晶器結(jié)構(gòu)與冷卻條件結(jié)晶器作為電渣重熔過程中鋼液凝固的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)和冷卻條件對J80扁錠的凝固質(zhì)量起著決定性作用。在結(jié)構(gòu)方面，結(jié)晶器的形狀和尺寸直接影響著鋼液的凝固過程和傳熱特性。對于J80扁錠，其獨(dú)特的扁平形狀決定了結(jié)晶器的設(shè)計(jì)需要充分考慮寬度方向和厚度方向的尺寸差異。從形狀上看，扁平狀的結(jié)晶器使得鋼液在寬度方向上的散熱面積增大，而在厚度方向上的散熱相對集中。在寬度方向上，由于散熱面積較大，熱量更容易散失，導(dǎo)致鋼液在該方向上的凝固速度相對較快。在結(jié)晶器的邊緣區(qū)域，由于與水冷壁的直接接觸，熱量迅速被帶走，使得這部分鋼液率先凝固，形成相對較薄的凝固殼。而在結(jié)晶器的中心區(qū)域，熱量散失相對較慢，凝固速度相對較慢，導(dǎo)致凝固殼的生長相對滯后。這種凝固速度的差異會在寬度方向上產(chǎn)生溫度梯度，進(jìn)而影響凝固組織的形成。較大的溫度梯度可能導(dǎo)致柱狀晶的生長方向發(fā)生變化，使得柱狀晶在寬度方向上的生長不均勻，從而影響扁錠的組織結(jié)構(gòu)和性能均勻性。結(jié)晶器的尺寸對凝固過程也有著重要影響。結(jié)晶器的寬度和厚度直接決定了鋼液的凝固體積和散熱路徑。當(dāng)結(jié)晶器寬度較大時(shí)，鋼液在寬度方向上的凝固時(shí)間會延長，這可能導(dǎo)致溶質(zhì)元素在該方向上的擴(kuò)散距離增加，從而增加成分偏析的風(fēng)險(xiǎn)。如果結(jié)晶器厚度過大，鋼液在厚度方向上的冷卻速度會減慢，使得凝固過程中產(chǎn)生的縮孔和疏松等缺陷難以得到有效補(bǔ)償，影響扁錠的致密性。冷卻條件是影響J80扁錠凝固質(zhì)量的另一個(gè)重要因素。冷卻強(qiáng)度和均勻性直接關(guān)系到鋼液的凝固速度和凝固組織的均勻性。在冷卻強(qiáng)度方面，適當(dāng)提高冷卻強(qiáng)度可以加快鋼液的凝固速度，細(xì)化晶粒，提高扁錠的強(qiáng)度和韌性。過高的冷卻強(qiáng)度可能導(dǎo)致鋼液在凝固過程中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而引發(fā)裂紋等缺陷。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)J80扁錠的材質(zhì)和尺寸，合理調(diào)整冷卻強(qiáng)度，以確保凝固過程的順利進(jìn)行。冷卻均勻性同樣至關(guān)重要。不均勻的冷卻會導(dǎo)致鋼液在不同部位的凝固速度差異過大，從而產(chǎn)生組織不均勻和應(yīng)力集中等問題。在結(jié)晶器的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要確保冷卻水在整個(gè)結(jié)晶器表面均勻分布，避免出現(xiàn)局部冷卻過快或過慢的情況。可以通過優(yōu)化冷卻水的入口和出口位置、增加冷卻水管的數(shù)量和分布密度等方式，提高冷卻的均勻性。在結(jié)晶器的內(nèi)壁設(shè)置特殊的冷卻結(jié)構(gòu)，如螺旋形冷卻水道或多孔冷卻板，能夠使冷卻水更均勻地接觸結(jié)晶器壁，從而實(shí)現(xiàn)更均勻的冷卻效果。為了深入研究結(jié)晶器結(jié)構(gòu)與冷卻條件對J80扁錠凝固質(zhì)量的影響，本研究進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在數(shù)值模擬中，建立了考慮結(jié)晶器結(jié)構(gòu)和冷卻條件的J80扁錠電渣重熔凝固模型，通過模擬不同的結(jié)晶器形狀、尺寸和冷卻參數(shù)，分析了凝固過程中的溫度場、流速場和凝固組織的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證則采用實(shí)際的電渣重熔設(shè)備，制作不同結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器，并調(diào)整冷卻條件，對J80扁錠進(jìn)行重熔實(shí)驗(yàn)。通過對重熔后的扁錠進(jìn)行金相分析、硬度測試和力學(xué)性能測試，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)結(jié)晶器的寬度與厚度比例為[X]，冷卻水流速為[X]m/s時(shí)，J80扁錠的凝固組織最為均勻，硬度和力學(xué)性能也達(dá)到最佳狀態(tài)。3.2.2電極質(zhì)量與狀態(tài)電極作為電渣重熔過程中的金屬來源，其質(zhì)量和狀態(tài)對電渣重熔過程的穩(wěn)定性以及J80扁錠的凝固質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的影響。在化學(xué)成分均勻性方面，電極的成分均勻性直接關(guān)系到J80扁錠的成分均勻性。如果電極在生產(chǎn)過程中存在成分偏析，那么在電渣重熔過程中，這種偏析會隨著電極的熔化而傳遞到J80扁錠中。在一些電極生產(chǎn)過程中，由于熔煉不均勻或冷卻速度不一致，可能導(dǎo)致某些合金元素在局部區(qū)域富集或貧化。當(dāng)這種電極用于電渣重熔時(shí)，富集區(qū)域的合金元素會在J80扁錠中形成高濃度區(qū)域，而貧化區(qū)域則會形成低濃度區(qū)域，從而導(dǎo)致J80扁錠的成分不均勻。這種成分不均勻會嚴(yán)重影響J80扁錠的力學(xué)性能和物理性能，使其在使用過程中容易出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的情況。電極的表面質(zhì)量同樣不容忽視。電極表面的缺陷，如裂紋、氣孔、夾雜物等，會在電渣重熔過程中對金屬液的流動和凝固產(chǎn)生不利影響。表面裂紋會在電渣重熔過程中成為金屬液的泄漏通道，導(dǎo)致金屬液的損失和電渣重熔過程的不穩(wěn)定。裂紋還可能引發(fā)電極的斷裂，中斷重熔過程。表面氣孔會使金屬液在熔化過程中卷入氣體，增加J80扁錠中氣孔缺陷的形成幾率。夾雜物則會降低電極的熔化速度，影響電渣重熔過程的效率，同時(shí)也可能進(jìn)入J80扁錠中，降低其純凈度。電極的熔化特性對凝固質(zhì)量也有著重要影響。電極的熔化速度和熔化均勻性直接關(guān)系到金屬液的供給穩(wěn)定性和J80扁錠的凝固組織。如果電極的熔化速度過快，會導(dǎo)致金屬液在短時(shí)間內(nèi)大量進(jìn)入熔池，使熔池的溫度和成分波動較大，從而影響凝固質(zhì)量。過快的熔化速度還可能導(dǎo)致熔池中的金屬液來不及充分凝固，形成縮孔和疏松等缺陷。相反，如果電極的熔化速度過慢，會使熔池中的金屬液量不足，導(dǎo)致凝固過程不連續(xù)，同樣會影響J80扁錠的質(zhì)量。電極的熔化均勻性也至關(guān)重要。不均勻的熔化會導(dǎo)致金屬液在熔池中的分布不均勻，從而影響凝固組織的均勻性。在電極的某些部位，由于電流分布不均勻或表面狀態(tài)不一致，可能會出現(xiàn)熔化速度過快或過慢的情況。這種不均勻的熔化會使熔池中的金屬液形成局部高溫區(qū)和低溫區(qū)，導(dǎo)致凝固組織的差異，影響J80扁錠的性能。為了確保電極的質(zhì)量和狀態(tài)滿足J80扁錠電渣重熔的要求，需要在電極生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制質(zhì)量。在熔煉過程中，應(yīng)采用先進(jìn)的熔煉技術(shù)，如真空熔煉、電磁攪拌等，確保電極的成分均勻性。在電極的加工和制造過程中，要嚴(yán)格控制表面質(zhì)量，通過表面處理和檢測技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)表面缺陷。在電渣重熔過程中，要根據(jù)電極的特性和工藝要求，合理調(diào)整電流、電壓等參數(shù)，確保電極的熔化速度和熔化均勻性滿足要求。通過定期檢測電極的熔化情況，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，保證電渣重熔過程的穩(wěn)定性和J80扁錠的凝固質(zhì)量。3.3環(huán)境因素的影響3.3.1氣氛條件在J80扁錠的電渣重熔過程中，氣氛條件對鋼液的氧化和吸氣行為有著至關(guān)重要的影響，進(jìn)而顯著影響J80扁錠的內(nèi)部質(zhì)量。在不同的氣氛條件下，鋼液與周圍環(huán)境之間會發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。在氧化性氣氛中，如含有氧氣、水蒸氣等氧化性氣體的環(huán)境，鋼液極易發(fā)生氧化反應(yīng)。鋼液中的鐵元素會與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鐵，其反應(yīng)式為2Fe+O_{2}=2FeO。鋼液中的其他合金元素，如鉻（Cr）、鎳（Ni）等，也可能被氧化，形成相應(yīng)的氧化物。這些氧化物的生成不僅會改變鋼液的化學(xué)成分，還可能在鋼液中形成夾雜物，降低鋼液的純凈度。鋼液在氧化性氣氛中還容易吸收氣體，如氫氣和氮?dú)?。?dāng)氣氛中存在水蒸氣時(shí)，水蒸氣會在高溫下分解，產(chǎn)生的氫原子會被鋼液吸收，導(dǎo)致鋼液中的氫含量增加。氫在鋼液中的溶解反應(yīng)可表示為H_{2}O=2[H]+[O]，其中[H]表示溶解在鋼液中的氫原子，[O]表示溶解在鋼液中的氧原子。鋼液中的氫含量過高會導(dǎo)致氫脆現(xiàn)象，使J80扁錠在后續(xù)的加工和使用過程中容易發(fā)生脆斷，嚴(yán)重影響其力學(xué)性能和使用壽命。為了深入研究氣氛條件對J80扁錠內(nèi)部質(zhì)量的影響，本研究進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了不同的氣氛環(huán)境，包括氧化性氣氛、還原性氣氛和惰性氣氛，對J80扁錠進(jìn)行電渣重熔。通過對重熔后的扁錠進(jìn)行金相分析、夾雜物檢測和力學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)在氧化性氣氛中進(jìn)行電渣重熔時(shí)，扁錠內(nèi)部出現(xiàn)了較多的氧化物夾雜，夾雜物尺寸較大，分布不均勻，導(dǎo)致扁錠的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能明顯下降。在還原性氣氛中，雖然氧化物夾雜有所減少，但氫含量有所增加，依然對扁錠的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。而在惰性氣氛中，如氬氣保護(hù)的環(huán)境下，扁錠內(nèi)部的夾雜物含量顯著降低，氫含量也得到有效控制，扁錠的力學(xué)性能得到了顯著提高。當(dāng)在氧氣含量為[X]%的氧化性氣氛中進(jìn)行電渣重熔時(shí)，扁錠的抗拉強(qiáng)度降低至[X]MPa，屈服強(qiáng)度為[X]MPa，延伸率下降至[X]%；而在氬氣保護(hù)的惰性氣氛中，扁錠的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了[X]MPa，屈服強(qiáng)度為[X]MPa，延伸率為[X]%。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明，在J80扁錠的電渣重熔過程中，嚴(yán)格控制氣氛條件，采用惰性氣體保護(hù)等措施，能夠有效減少鋼液的氧化和吸氣，降低夾雜物含量，提高扁錠的內(nèi)部質(zhì)量和力學(xué)性能。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)J80扁錠的質(zhì)量要求，選擇合適的氣氛條件，確保電渣重熔過程的順利進(jìn)行和扁錠質(zhì)量的可靠性。3.3.2溫度波動環(huán)境溫度波動對電渣重熔系統(tǒng)的熱平衡有著顯著影響，進(jìn)而對J80扁錠的凝固過程產(chǎn)生重要作用。在電渣重熔過程中，系統(tǒng)需要維持穩(wěn)定的熱平衡，以確保金屬電極的均勻熔化、鋼液的精煉以及凝固過程的順利進(jìn)行。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生波動時(shí)，會打破系統(tǒng)原有的熱平衡狀態(tài)。在環(huán)境溫度升高時(shí)，系統(tǒng)向周圍環(huán)境散熱的速率會降低，導(dǎo)致渣池和金屬熔池的溫度升高。渣池溫度的升高會使金屬電極的熔化速度加快，可能導(dǎo)致金屬液的供給量不穩(wěn)定，影響電渣重熔過程的穩(wěn)定性。過高的溫度還會使鋼液中的某些元素?fù)]發(fā)加劇，改變鋼液的化學(xué)成分，影響J80扁錠的質(zhì)量。相反，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，系統(tǒng)向周圍環(huán)境散熱的速率會增加，導(dǎo)致渣池和金屬熔池的溫度下降。渣池溫度的降低會使金屬電極的熔化速度減慢，可能導(dǎo)致熔池中的金屬液量不足，影響凝固過程的連續(xù)性。過低的溫度還會使熔渣的黏度增加，流動性變差，影響夾雜物的去除和鋼液的精煉效果。環(huán)境溫度波動還會對凝固過程中的溫度場和應(yīng)力場產(chǎn)生影響。在凝固過程中，溫度場的均勻性對凝固組織的形成和質(zhì)量至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境溫度波動時(shí)，會導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)的溫度分布不均勻，從而使凝固過程中的溫度梯度發(fā)生變化。在環(huán)境溫度升高時(shí)，結(jié)晶器壁與金屬熔池之間的溫度梯度減小，可能導(dǎo)致凝固速度減慢，柱狀晶生長方向發(fā)生改變，使凝固組織變得粗大，影響J80扁錠的力學(xué)性能。環(huán)境溫度波動還會在凝固過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于溫度的變化，金屬在凝固過程中的收縮和膨脹不均勻，會在J80扁錠內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，會導(dǎo)致J80扁錠出現(xiàn)裂紋等缺陷，嚴(yán)重影響其質(zhì)量和使用性能。在大型J80扁錠的凝固過程中，由于其體積較大，對溫度變化更為敏感，環(huán)境溫度波動更容易引發(fā)熱應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。為了研究環(huán)境溫度波動對J80扁錠凝固質(zhì)量的影響，本研究進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在數(shù)值模擬中，建立了考慮環(huán)境溫度波動的J80扁錠電渣重熔凝固模型，通過模擬不同的環(huán)境溫度波動情況，分析了凝固過程中的溫度場、應(yīng)力場和凝固組織的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證則采用實(shí)際的電渣重熔設(shè)備，在不同的環(huán)境溫度條件下對J80扁錠進(jìn)行重熔實(shí)驗(yàn)。通過對重熔后的扁錠進(jìn)行金相分析、硬度測試和力學(xué)性能測試，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度波動范圍在±[X]℃時(shí)，J80扁錠的凝固組織出現(xiàn)了明顯的不均勻性，硬度和力學(xué)性能也出現(xiàn)了較大的波動。當(dāng)環(huán)境溫度波動超過±[X]℃時(shí)，扁錠內(nèi)部出現(xiàn)了裂紋等缺陷，嚴(yán)重影響了其質(zhì)量。四、J80扁錠電渣重熔凝固質(zhì)量控制的理論基礎(chǔ)4.1凝固理論在電渣重熔中的應(yīng)用在凝固過程中，形核與長大是兩個(gè)關(guān)鍵階段，它們深刻影響著材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能。形核是指在液態(tài)金屬中，原子開始聚集形成微小的晶體核心的過程。根據(jù)形核的條件和機(jī)制，可分為均質(zhì)形核和非均質(zhì)形核。均質(zhì)形核是指在均勻的液態(tài)金屬中，不依賴任何外來質(zhì)點(diǎn)，純粹由液態(tài)金屬自身的原子自發(fā)聚集而形成晶核的過程。在理想的純凈液態(tài)金屬中，當(dāng)溫度降低到一定程度，原子的熱運(yùn)動減弱，某些原子團(tuán)由于能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏，有可能達(dá)到臨界尺寸，從而形成晶核。這種形核方式在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐簯B(tài)金屬中總會存在一些雜質(zhì)或其他外來質(zhì)點(diǎn)。非均質(zhì)形核則是指在液態(tài)金屬中，依靠外來質(zhì)點(diǎn)（如雜質(zhì)、型壁等）作為襯底而形成晶核的過程。這些外來質(zhì)點(diǎn)提供了現(xiàn)成的表面，使得原子更容易在其表面聚集形成晶核。非均質(zhì)形核的形核功比均質(zhì)形核小，因?yàn)橥鈦碣|(zhì)點(diǎn)降低了晶核形成時(shí)的表面能。在電渣重熔過程中，金屬液中存在的熔渣顆粒、未完全熔化的電極材料等都可以作為非均質(zhì)形核的核心，促進(jìn)晶核的形成。晶核形成后，便進(jìn)入長大階段。晶體長大是指晶核不斷吸收周圍液態(tài)金屬中的原子，使其體積和尺寸不斷增大的過程。晶體長大的方式主要有兩種：平面長大和樹枝狀長大。平面長大是指晶體以平面的方式向周圍液態(tài)金屬中生長，此時(shí)晶體的生長界面是平滑的。這種生長方式通常發(fā)生在溫度梯度較大、凝固速度較快的情況下，晶體生長受到的干擾較小，能夠保持較為規(guī)則的平面形態(tài)。樹枝狀長大則是指晶體在生長過程中，先形成主干，然后在主干上不斷長出分枝，最終形成樹枝狀的晶體結(jié)構(gòu)。這種生長方式通常發(fā)生在溫度梯度較小、凝固速度較慢的情況下，晶體生長過程中受到的溶質(zhì)擴(kuò)散和熱擴(kuò)散的影響較大。在電渣重熔過程中，由于熔池內(nèi)溫度分布不均勻，溶質(zhì)元素的擴(kuò)散也不均勻，因此晶體的生長往往呈現(xiàn)出樹枝狀長大的方式。在熔池中心區(qū)域，溫度較高，溶質(zhì)元素的擴(kuò)散速度較快，晶體生長時(shí)更容易受到溶質(zhì)元素的影響，從而形成樹枝狀結(jié)構(gòu)。在電渣重熔過程中，鋼液的凝固方式和特點(diǎn)與普通鑄造過程既有相似之處，也有其獨(dú)特性。從凝固方式來看，電渣重熔過程中鋼液的凝固也存在順序凝固和同時(shí)凝固兩種方式。順序凝固是指鋼液從鑄件的某一端開始，逐漸向另一端凝固，這種凝固方式有利于補(bǔ)縮，能夠減少縮孔和疏松等缺陷的產(chǎn)生。在電渣重熔過程中，由于水冷結(jié)晶器的強(qiáng)制冷卻作用，鋼錠底部的溫度較低，首先開始凝固，然后逐漸向上凝固，呈現(xiàn)出順序凝固的特點(diǎn)。同時(shí)凝固則是指鑄件各部分幾乎同時(shí)凝固，這種凝固方式能夠減少熱應(yīng)力，但容易產(chǎn)生縮孔和疏松等缺陷。在一些特殊情況下，如電渣重熔過程中熔池溫度分布較為均勻，或者鑄件壁厚較薄時(shí)，可能會出現(xiàn)同時(shí)凝固的現(xiàn)象。電渣重熔過程中鋼液的凝固特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。由于渣池的存在，鋼液在凝固過程中受到渣池的保護(hù)，減少了與大氣的接觸，降低了氧化和吸氣的可能性，有利于提高鋼液的純凈度。渣池還能夠起到保溫和補(bǔ)縮的作用，使鋼錠在凝固過程中能夠得到充分的液態(tài)金屬補(bǔ)充，減少縮孔和疏松等缺陷的產(chǎn)生。在電渣重熔過程中，由于電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱以及電磁攪拌作用，使得熔池內(nèi)的溫度分布和溶質(zhì)元素分布更加均勻，這對鋼液的凝固過程產(chǎn)生了重要影響。溫度分布的均勻性有利于控制晶體的生長速度和方向，減少溫度梯度引起的熱應(yīng)力；溶質(zhì)元素分布的均勻性則有助于減少成分偏析，提高鋼錠的化學(xué)成分均勻性。利用凝固理論優(yōu)化J80扁錠的凝固質(zhì)量是提高其性能的關(guān)鍵。在形核階段，可以通過增加形核核心的數(shù)量來細(xì)化晶粒，從而提高材料的強(qiáng)度和韌性。在電渣重熔過程中，可以通過添加變質(zhì)劑的方法來促進(jìn)非均質(zhì)形核。變質(zhì)劑中的某些元素能夠與鋼液中的雜質(zhì)或其他元素發(fā)生反應(yīng)，形成細(xì)小的化合物顆粒，這些顆粒可以作為非均質(zhì)形核的核心，增加晶核的數(shù)量。在鋼液中加入鈦、硼等變質(zhì)劑，可以形成TiC、TiN、BN等化合物顆粒，這些顆粒能夠有效地促進(jìn)晶核的形成，使晶粒細(xì)化?？刂评鋮s速度也是優(yōu)化凝固質(zhì)量的重要手段。適當(dāng)提高冷卻速度可以增加過冷度，從而增加形核率，細(xì)化晶粒。在電渣重熔過程中，可以通過調(diào)整水冷結(jié)晶器的冷卻水量和水流速度來控制冷卻速度。提高冷卻水量和水流速度，可以使結(jié)晶器壁的散熱速度加快，從而提高鋼液的冷卻速度。但是，冷卻速度過高也可能會導(dǎo)致熱應(yīng)力增大，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理控制。在晶體長大階段，控制晶體的生長方向和形態(tài)可以改善材料的性能。通過施加外部磁場或采用特殊的結(jié)晶器結(jié)構(gòu)，可以改變?nèi)鄢貎?nèi)的電磁力分布和溫度場分布，從而影響晶體的生長方向和形態(tài)。在電渣重熔過程中，施加旋轉(zhuǎn)磁場可以使熔池內(nèi)的金屬液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這種運(yùn)動可以改變晶體的生長方向，使晶體更加均勻地分布，減少柱狀晶的生長，增加等軸晶的比例，從而提高材料的各向同性性能。采用具有特殊結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器，如帶有螺旋形冷卻水道的結(jié)晶器，可以使結(jié)晶器壁的冷卻更加均勻，從而控制晶體的生長形態(tài)，減少晶體的缺陷。4.2傳熱與傳質(zhì)原理在J80扁錠的電渣重熔過程中，熱量傳遞主要通過傳導(dǎo)、對流和輻射三種方式進(jìn)行。在渣池內(nèi)部，傳導(dǎo)是熱量傳遞的重要方式之一。由于熔渣具有一定的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱會在渣池內(nèi)通過傳導(dǎo)方式進(jìn)行傳遞。熔渣中的離子和分子在熱運(yùn)動的作用下，將熱量從高溫區(qū)域傳遞到低溫區(qū)域。在渣池與金屬熔池的界面處，熱量通過傳導(dǎo)從渣池傳遞到金屬熔池，使金屬熔池的溫度升高。對流在熱量傳遞中也起著關(guān)鍵作用。在渣池和金屬熔池中，由于溫度梯度的存在，會產(chǎn)生自然對流。在渣池中，靠近電極的區(qū)域溫度較高，熔渣受熱膨脹，密度減小，從而向上流動；而靠近結(jié)晶器壁的區(qū)域溫度較低，熔渣密度較大，會向下流動，形成自然對流循環(huán)。這種對流運(yùn)動加速了熱量在渣池內(nèi)的傳遞，使渣池溫度更加均勻。在金屬熔池中，同樣存在自然對流，金屬液在溫度梯度的作用下，從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域流動，促進(jìn)了熱量的傳遞和金屬液的混合。輻射也是熱量傳遞的一種方式。在高溫的電渣重熔環(huán)境中，渣池和金屬熔池都會向外輻射熱量。輻射熱量的大小與物體的溫度、發(fā)射率等因素有關(guān)。渣池和金屬熔池的高溫表面會向周圍環(huán)境輻射紅外線等電磁波，將熱量傳遞出去。在結(jié)晶器壁附近，由于溫度相對較低，輻射熱量相對較少；而在渣池和金屬熔池的中心高溫區(qū)域，輻射熱量相對較多。鋼液中的溶質(zhì)擴(kuò)散和對流對成分均勻性有著重要影響。溶質(zhì)擴(kuò)散是指溶質(zhì)原子在鋼液中由于濃度梯度的存在而發(fā)生的遷移現(xiàn)象。在電渣重熔過程中，由于電極的熔化和金屬液的凝固，鋼液中不同部位的溶質(zhì)濃度存在差異，從而導(dǎo)致溶質(zhì)擴(kuò)散的發(fā)生。當(dāng)電極中的合金元素熔化進(jìn)入金屬熔池后，在熔池邊緣和中心區(qū)域會形成濃度梯度，合金元素會從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，以達(dá)到成分均勻的目的。對流則會加速溶質(zhì)的擴(kuò)散和混合。在金屬熔池中，對流運(yùn)動會使鋼液中的溶質(zhì)原子更加均勻地分布。熔池中的自然對流和電磁攪拌引起的強(qiáng)制對流，都會使鋼液中的溶質(zhì)原子隨著鋼液的流動而快速混合。在電磁攪拌的作用下，金屬熔池中的鋼液會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動能夠打破溶質(zhì)原子的濃度梯度，使溶質(zhì)原子在鋼液中更加均勻地分布，從而提高鋼液的成分均勻性。傳熱與傳質(zhì)對凝固質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的影響。熱量傳遞的均勻性直接影響著凝固組織的均勻性。如果熱量傳遞不均勻，會導(dǎo)致凝固過程中溫度梯度不一致，從而使凝固組織出現(xiàn)差異。在結(jié)晶器壁附近，由于冷卻速度較快，溫度梯度較大，容易形成柱狀晶；而在熔池中心區(qū)域，溫度梯度較小，可能會形成等軸晶。這種凝固組織的不均勻性會影響J80扁錠的力學(xué)性能和物理性能。傳質(zhì)過程對成分均勻性的影響也會反映在凝固質(zhì)量上。成分不均勻會導(dǎo)致凝固過程中不同部位的凝固溫度和凝固速率不同，從而產(chǎn)生偏析等缺陷。在J80扁錠中，如果某些合金元素分布不均勻，在凝固過程中，這些元素富集的區(qū)域會先凝固，而貧化的區(qū)域后凝固，導(dǎo)致成分偏析，降低J80扁錠的質(zhì)量。因此，在J80扁錠的電渣重熔過程中，優(yōu)化傳熱與傳質(zhì)過程，提高熱量傳遞的均勻性和鋼液的成分均勻性，對于提高凝固質(zhì)量、減少缺陷具有重要意義。4.3冶金反應(yīng)原理在J80扁錠的電渣重熔過程中，脫氧、脫硫、脫磷等冶金反應(yīng)對鋼液的純凈度和凝固質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。在脫氧反應(yīng)方面，鋼液中的氧主要以FeO等氧化物的形式存在，這些氧化物會降低鋼的質(zhì)量，導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性下降。熔渣中的脫氧劑與鋼液中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將氧從鋼液中去除，從而提高鋼液的純凈度。常見的脫氧劑有CaO、Al2O3等，它們與鋼液中的FeO發(fā)生如下反應(yīng)：CaO+FeO=CaO?·FeO2Al+3FeO=Al_{2}O_{3}+3Fe這些反應(yīng)生成的產(chǎn)物CaO?FeO和Al2O3等會進(jìn)入熔渣，從而降低鋼液中的氧含量。研究表明，當(dāng)熔渣中CaO的含量增加時(shí)，脫氧反應(yīng)的平衡向生成CaO?FeO的方向移動，鋼液中的氧含量顯著降低。在某實(shí)驗(yàn)中，將熔渣中CaO的含量從[X]%提高到[X]%，鋼液中的氧含量從[X]ppm降低到了[X]ppm，有效提高了鋼液的純凈度。脫硫反應(yīng)是去除鋼液中硫元素的關(guān)鍵過程。硫在鋼中主要以硫化物的形式存在，如FeS等，這些硫化物會降低鋼的熱加工性能和韌性。熔渣中的脫硫劑與鋼液中的硫發(fā)生反應(yīng)，使硫從鋼液中轉(zhuǎn)移到熔渣中。CaO是一種常用的脫硫劑，在一定條件下，它與鋼液中的硫發(fā)生如下反應(yīng)：CaO+[S]+[C]=CaS+COCaO+FeS=CaS+FeO這些反應(yīng)生成的CaS進(jìn)入熔渣，從而實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過提高熔渣的堿度（即增加CaO等堿性氧化物的含量）和控制反應(yīng)溫度，可以提高脫硫效率。當(dāng)熔渣堿度從[X]提高到[X]時(shí)，脫硫率從[X]%提高到了[X]%，鋼液中的硫含量顯著降低，有效改善了鋼的性能。脫磷反應(yīng)同樣是提高鋼液質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。磷在鋼中會降低鋼的韌性和冷加工性能，因此需要通過脫磷反應(yīng)將其去除。熔渣中的脫磷劑與鋼液中的磷發(fā)生反應(yīng)，使磷從鋼液中轉(zhuǎn)移到熔渣中。脫磷反應(yīng)通常需要在高堿度和氧化性的熔渣條件下進(jìn)行，主要反應(yīng)如下：2P+5FeO+4CaO=4CaO?·P_{2}O_{5}+5Fe2P+3FeO+5CaO=5CaO?·P_{2}O_{3}+3Fe這些反應(yīng)生成的4CaO?P2O5和5CaO?P2O3等進(jìn)入熔渣，從而實(shí)現(xiàn)脫磷的目的。在實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)整熔渣的成分和反應(yīng)條件，使熔渣的堿度達(dá)到[X]，氧化性滿足要求，脫磷率達(dá)到了[X]%，鋼液中的磷含量顯著降低，提高了鋼的質(zhì)量。熔渣與鋼液間的化學(xué)反應(yīng)對鋼液純凈度和凝固質(zhì)量的影響是多方面的。除了上述的脫氧、脫硫、脫磷反應(yīng)外，熔渣還能吸附鋼液中的夾雜物，如Al2O3、SiO2等，這些夾雜物進(jìn)入熔渣后，鋼液的純凈度得到進(jìn)一步提高。熔渣的成分和性質(zhì)會影響鋼液的凝固過程，進(jìn)而影響凝固質(zhì)量。熔渣的熔點(diǎn)、黏度和表面張力等性質(zhì)會影響鋼液的散熱速度和凝固方式，從而影響凝固組織的形態(tài)和性能。低熔點(diǎn)的熔渣能夠使鋼液更快地凝固，有利于細(xì)化晶粒；而高黏度的熔渣則會阻礙鋼液的流動，可能導(dǎo)致凝固組織不均勻。因此，在J80扁錠的電渣重熔過程中，合理控制熔渣的成分和性質(zhì)，優(yōu)化冶金反應(yīng)條件，對于提高鋼液的純凈度和凝固質(zhì)量具有重要意義。五、J80扁錠電渣重熔凝固質(zhì)量控制的方法與技術(shù)5.1工藝參數(shù)優(yōu)化控制5.1.1基于數(shù)學(xué)模型的參數(shù)優(yōu)化在J80扁錠電渣重熔過程中，構(gòu)建精確的數(shù)學(xué)模型對于優(yōu)化工藝參數(shù)至關(guān)重要。本研究綜合考慮電渣重熔過程中的電磁、熱、流、凝固等多物理場的相互作用，建立了如下數(shù)學(xué)模型。在電磁場方面，根據(jù)麥克斯韋方程組，考慮到電渣重熔過程中的電流分布和磁場變化，建立了如下方程：\nabla\times\vec{H}=\vec{J}+\frac{\partial\vec{D}}{\partialt}\nabla\cdot\vec{B}=0\vec{J}=\sigma(\vec{E}+\vec{v}\times\vec{B})其中，\vec{H}為磁場強(qiáng)度，\vec{J}為電流密度，\vec{D}為電位移矢量，\vec{B}為磁感應(yīng)強(qiáng)度，\sigma為電導(dǎo)率，\vec{E}為電場強(qiáng)度，\vec{v}為流體速度。在溫度場方面，考慮到渣池、金屬熔池和結(jié)晶器之間的熱量傳遞，建立了熱傳導(dǎo)方程：\rhoC_p\frac{\partialT}{\partialt}=\nabla\cdot(k\nablaT)+Q其中，\rho為密度，C_p為比熱容，T為溫度，k為熱導(dǎo)率，Q為熱源項(xiàng)，包括電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱以及金屬凝固釋放的潛熱等。在流場方面，考慮到金屬液在熔池中的流動，建立了Navier-Stokes方程：\rho(\frac{\partial\vec{v}}{\partialt}+(\vec{v}\cdot\nabla)\vec{v})=-\nablap+\nabla\cdot\tau+\vec{F}\nabla\cdot\vec{v}=0其中，p為壓力，\tau為粘性應(yīng)力張量，\vec{F}為體積力，包括電磁力、重力等。在凝固過程方面，考慮到形核與長大機(jī)制，建立了凝固模型：\frac{\partialf_s}{\partialt}=\frac{1}{V_m}\frac{\partialG}{\partialt}其中，f_s為固相分?jǐn)?shù)，V_m為摩爾體積，G為形核率和晶體生長速度的函數(shù)。通過數(shù)值模擬軟件對上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，深入分析了不同工藝參數(shù)對熔池形狀、溫度場、流速場和凝固組織的影響規(guī)律。在電流對熔池溫度的影響模擬中，當(dāng)電流從[X]A增加到[X]A時(shí)，熔池中心溫度升高了[X]℃，這表明電流的增大顯著提高了熔池的溫度。隨著電流的增加，熔池中的電流密度增大，根據(jù)焦耳定律Q=I^{2}Rt，產(chǎn)生的電阻熱增多，從而使熔池溫度升高。這種溫度的變化會影響金屬的熔化速度和凝固過程，進(jìn)而影響J80扁錠的質(zhì)量。在電壓對熔池形狀的影響模擬中，當(dāng)電壓從[X]V升高到[X]V時(shí)，熔池的深度變淺，寬度略有增加。這是因?yàn)殡妷旱淖兓瘯绊戨娏髟谠刂械姆植?，進(jìn)而影響渣池的發(fā)熱情況和金屬液的流動。當(dāng)電壓升高時(shí)，渣池中的電流分布發(fā)生改變，使得熔池表面的溫度升高，金屬液的流動性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致熔池深度變淺，寬度增加。這種熔池形狀的變化會影響凝固組織的形成，可能導(dǎo)致凝固組織的不均勻性增加。在熔速對凝固組織的影響模擬中，當(dāng)熔速從[X]kg/h提高到[X]kg/h時(shí)，凝固組織中的柱狀晶長度增加，等軸晶數(shù)量減少。這是因?yàn)槿鬯俚奶岣呤沟媒饘僖涸谌鄢刂械耐Ａ魰r(shí)間縮短，凝固速度加快，從而有利于柱狀晶的生長，抑制了等軸晶的形成。這種凝固組織的變化會影響J80扁錠的力學(xué)性能，可能導(dǎo)致其強(qiáng)度和韌性下降?；谀M結(jié)果，采用優(yōu)化算法對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過遺傳算法，以J80扁錠的凝固質(zhì)量指標(biāo)（如縮孔率、偏析程度等）為目標(biāo)函數(shù)，對電流、電壓、熔速等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。在優(yōu)化過程中，遺傳算法通過模擬自然選擇和遺傳變異的過程，不斷搜索最優(yōu)的工藝參數(shù)組合。經(jīng)過多代迭代計(jì)算，最終得到了一組優(yōu)化后的工藝參數(shù)：電流為[X]A，電壓為[X]V，熔速為[X]kg/h。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用這組優(yōu)化后的工藝參數(shù)，J80扁錠的縮孔率降低了[X]%，偏析程度明顯減輕，抗拉強(qiáng)度提高了[X]MPa，屈服強(qiáng)度提高了[X]MPa，延伸率提高了[X]%，有效提高了J80扁錠的凝固質(zhì)量和性能。5.1.2實(shí)時(shí)監(jiān)測與自適應(yīng)控制在J80扁錠電渣重熔過程中，為實(shí)現(xiàn)對工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與自適應(yīng)控制，采用了一系列先進(jìn)的傳感器和智能控制技術(shù)。在傳感器選擇方面，使用了高精度的電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器和液位傳感器等。電流傳感器采用霍爾效應(yīng)傳感器，能夠精確測量電渣重熔過程中的電流大小，其測量精度可達(dá)±[X]A，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電流的變化情況。電壓傳感器則選用電容式電壓傳感器，測量精度為±[X]V，可準(zhǔn)確獲取電壓信號。溫度傳感器采用熱電偶和紅外測溫儀相結(jié)合的方式。在渣池和金屬熔池中布置熱電偶，能夠直接測量熔池內(nèi)部的溫度，其測量精度可達(dá)±[X]℃。同時(shí)，利用紅外測溫儀對熔池表面溫度進(jìn)行非接觸式測量，能夠快速獲取熔池表面的溫度分布情況，為溫度控制提供更全面的信息。液位傳感器采用超聲波液位傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測金屬熔池的液位高度，測量精度為±[X]mm，確保金屬熔池的液位穩(wěn)定。這些傳感器將采集到的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用高速數(shù)據(jù)采集卡，能夠快速、準(zhǔn)確地采集傳感器數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的智能算法，如模糊控制算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。在模糊控制算法中，首先確定輸入變量和輸出變量。輸入變量為電流、電壓、溫度等工藝參數(shù)的偏差及其變化率，輸出變量為對工藝參數(shù)的調(diào)整量。根據(jù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立模糊控制規(guī)則庫。當(dāng)電流偏差較大且變化率為正時(shí)，根據(jù)模糊控制規(guī)則，控制系統(tǒng)會相應(yīng)地減小電流，以保持電渣重熔過程的穩(wěn)定。模糊控制算法能夠根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整工藝參數(shù)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法則通過對大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立工藝參數(shù)與凝固質(zhì)量之間的非線性映射關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱藏層和輸出層組成，通過調(diào)整神經(jīng)元之間的權(quán)重和閾值，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測不同工藝參數(shù)下的凝固質(zhì)量。當(dāng)輸入當(dāng)前的工藝參數(shù)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠快速輸出對工藝參數(shù)的優(yōu)化建議，實(shí)現(xiàn)對電渣重熔過程的自適應(yīng)控制。為了驗(yàn)證實(shí)時(shí)監(jiān)測與自適應(yīng)控制技術(shù)的有效性，進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證。在某工廠的J80扁錠電渣重熔生產(chǎn)線上安裝了實(shí)時(shí)監(jiān)測與自適應(yīng)控制系統(tǒng)，對電渣重熔過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。在未采用自適應(yīng)控制前，由于電網(wǎng)波動和其他因素的影響，電流和電壓波動較大，導(dǎo)致J80扁錠的縮孔率較高，達(dá)到了[X]%，偏析程度也較為嚴(yán)重。采用自適應(yīng)控制后，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整電流和電壓，使電流和電壓波動控制在較小范圍內(nèi)，電流波動范圍從±[X]A減小到±[X]A，電壓波動范圍從±[X]V減小到±[X]V。J80扁錠的縮孔率降低到了[X]%，偏析程度明顯減輕，產(chǎn)品的合格率從[X]%提高到了[X]%，有效提高了J80扁錠的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。5.2設(shè)備改進(jìn)與優(yōu)化5.2.1結(jié)晶器的優(yōu)化設(shè)計(jì)在J80扁錠電渣重熔過程中，結(jié)晶器的優(yōu)化設(shè)計(jì)對于提高凝固質(zhì)量和表面質(zhì)量至關(guān)重要。針對傳統(tǒng)結(jié)晶器存在的問題，提出了一系列改進(jìn)措施。在結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面，采用了新型的結(jié)晶器形狀設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的矩形結(jié)晶器在J80扁錠的凝固過程中，容易導(dǎo)致扁錠大面凹、小面平的問題，影響后續(xù)加工。本研究提出采用橢圓形的結(jié)晶器工作空腔，如一種橢圓形扁錠結(jié)晶器專利所展示的，其工作銅板徑向截面為平滑的橢圓形，上頂板和下底板設(shè)有與工作銅板徑向截面形狀、位置相同的橢圓形通孔。這種橢圓形設(shè)計(jì)使得結(jié)晶器的工作面在高溫工作條件下不易變形，能夠承受更高的變形力，相比矩形結(jié)晶器具有更長的使用壽命及更高的安全性。橢圓形的形狀還能改善金屬液在結(jié)晶器內(nèi)的流動和凝固行為，使凝固過程更加均勻，減少缺陷的產(chǎn)生。在冷卻方式優(yōu)化方面，對結(jié)晶器的冷卻水路進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的冷卻水路可能存在冷卻不均勻的問題，導(dǎo)致扁錠凝固過程中溫度分布不均，從而產(chǎn)生缺陷。通過在結(jié)晶器的不同部位設(shè)置不同的冷卻通道和水流速度，實(shí)現(xiàn)了冷卻的均勻性。在結(jié)晶器的寬面和窄面分別設(shè)置獨(dú)立的冷卻通道，根據(jù)扁錠不同部位的散熱需求，調(diào)整水流速度和流量，使扁錠在凝固過程中各部位的溫度梯度減小，從而減少熱應(yīng)力的產(chǎn)生，降低裂紋等缺陷的出現(xiàn)幾率。在結(jié)晶器材質(zhì)選擇上，采用了新型的高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性的銅合金材質(zhì)。這種材質(zhì)具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速將熱量傳遞出去，提高冷卻效率，從而加快扁錠的凝固速度，細(xì)化晶粒，提高扁錠的強(qiáng)度和韌性。新型銅合金材質(zhì)還具有較高的強(qiáng)度和耐腐蝕性，能夠在高溫、高壓的工作環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能，延長結(jié)晶器的使用壽命。某新型銅合金材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)比傳統(tǒng)銅材質(zhì)提高了[X]%，在相同的冷卻條件下，能夠使扁錠的凝固時(shí)間縮短[X]%，晶粒尺寸細(xì)化[X]%，有效提高了扁錠的質(zhì)量。為了驗(yàn)證結(jié)晶器優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果，進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證。在某工廠的J80扁錠電渣重熔生產(chǎn)線上，采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)后的結(jié)晶器。經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)扁錠的表面質(zhì)量得到了顯著提高，大面凹和小面平的問題得到了有效解決，銑面成品率從原來的[X]%提高到了[X]%，熱軋成品率也從[X]%提高到了[X]%。扁錠的內(nèi)部質(zhì)量也得到了改善，縮孔、疏松等缺陷明顯減少，力學(xué)性能得到了提升，抗拉強(qiáng)度提高了[X]MPa，屈服強(qiáng)度提高了[X]MPa，延伸率提高了[X]%。5.2.2電極制備與處理技術(shù)在J80扁錠電渣重熔過程中，電極的質(zhì)量對重熔過程和凝固質(zhì)量有著重要影響。為提高電極質(zhì)量，采取了一系列優(yōu)化電極制備工藝和表面處理的方法。在電極制備工藝優(yōu)化方面，采用了先進(jìn)的熔煉技術(shù)。傳統(tǒng)的熔煉方法可能導(dǎo)致電極成分不均勻，影響電渣重熔過程。本研究采用了真空熔煉技術(shù)，在真空環(huán)境下進(jìn)行熔煉，能夠有效減少雜質(zhì)的混入，提高電極的純度。真空熔煉還能使合金元素更加均勻地分布，從而提高電極的成分均勻性。通過優(yōu)化熔煉工藝參數(shù)，如熔煉溫度、時(shí)間和攪拌速度等，進(jìn)一步提高了電極的質(zhì)量。在熔煉過程中，將熔煉溫度控制在[X]℃，熔煉時(shí)間為[X]小時(shí)，同時(shí)采用電磁攪拌技術(shù)，使攪拌速度達(dá)到[X]r/min，能夠使電極的成分均勻性得到顯著改善，元素偏差控制在[X]%以內(nèi)。在電極表面處理方面，采用了機(jī)械加工和化學(xué)處理相結(jié)合的方法。首先，通過機(jī)械加工去除電極表面的氧化皮、氣孔和夾雜物等缺陷，提高電極表面的平整度和光潔度。采用打磨和拋光的方法，使電極表面的粗糙度降低到[X]μm以下，減少了表面缺陷對電渣重熔過程的影響。然后，進(jìn)行化學(xué)處理，在電極表面形成一層保護(hù)膜，防止電極在儲存和使用過程中被氧化。采用電鍍的方法，在電極表面鍍上一層鎳或鉻，能夠有效提高電極的抗氧化性能，延長電極的使用壽命。對電極進(jìn)行了質(zhì)量檢測和評估。通過化學(xué)成分分析，檢測電極中各元素的含量，確保其符合設(shè)計(jì)要求。采用光譜分析和化學(xué)滴定等方法，對電極中的主要元素和雜質(zhì)元素進(jìn)行精確測定，保證電極的化學(xué)成分準(zhǔn)確無誤。通過金相分析，觀察電極的組織結(jié)構(gòu)，檢測是否存在缺陷。利用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡等設(shè)備，對電極的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理組織結(jié)構(gòu)中的缺陷。通過這些質(zhì)量檢測和評估方法，能夠確保電極的質(zhì)量滿足J80扁錠電渣重熔的要求。為了驗(yàn)證電極制備與處理技術(shù)的效果，進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。將經(jīng)過優(yōu)化制備和處理的電極與傳統(tǒng)電極分別用于J80扁錠的電渣重熔過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用優(yōu)化后的電極，電渣重熔過程更加穩(wěn)定，電流和電壓波動明顯減小，電流波動范圍從±[X]A減小到±[X]A，電壓波動范圍從±[X]V減小到±[X]V。J80扁錠的凝固質(zhì)量得到了顯著提高，夾雜物含量降低了[X]%，成分偏析得到了有效抑制，抗拉強(qiáng)度提高了[X]MPa，屈服強(qiáng)度提高了[X]MPa