试验9Cr18Mo轴承钢(/%:0.98C,0.21Si，0.32Mn，0.005P，＜0.001S，16.95Cr，0.51Mo)经500 kg真空感应炉(VIM)-电渣重熔(ESR)-真空自耗重熔(VAR)三联工艺冶炼,锻造开坯并轧成Φ30 mm棒材。试验和分析了9Cr18Mo钢中的气体、有害元素的含量和非金属夹杂物。结果表明，三联工艺是提高轴承钢洁净度的有效方法，试验9Cr18Mo钢中氧含量0.0008%，氮含量0.0038%，硫含量＜0.001%，通过控制原材料的Ti和五害元素含量，成品材中Ti＜0.002%，Sn，As和Sb分别＜0.002%,Pb和Bi分别＜0.000 1%;三联工艺钢中非金属夹杂物数量少，90%以上的夹杂物尺寸小于3μm，达到了很高的洁净度水平。

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1250℃,应变速率0.005~10s^-1的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并观察了各温度拉伸后的组织。试验结果表明,随着温度从800℃升高至1250℃,试验钢抗拉强度从327 MPa下降到68 MPa,断面收缩率由22%升至55%;1200℃时,应变速率从0.01s^-1增加到10s^-1时,试验钢的抗拉强度从43 MPa增加至109 MPa,断面收缩率从38%提高至71%。综合实验结果,高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N最优的变形参数为:1200~1250℃,应变速率1~10s^-1。

研究了 1 t电渣锭重熔过程未加电磁搅拌和6 Hz,50 - 200 A电磁搅拌对GH4169合金(/% ：0.04C, 0.21Si,0.05Mn,52. 85Ni,19. 8OCr,5.20Nb,3.05Mo,0.55A1,1.02Ti)凝固组织的影响。结果表明，电磁搅拌可以显 著细化合金晶粒，增大等轴晶比率，降低二次枝晶间距;但当搅拌电流N100 A时，电渣锭的共晶组织增多,降低了 电渣锭的塑性;当电流为50 A,频率为6 Hz时，等轴晶比例最高，二次枝晶间距最小，电渣锭中心位置Laves相含量 最低,合金中共晶组织最少，合金塑性最好。

采用传热学理论对大型电渣炉结晶器冷却强度的影响因素进行了分析,计算得出直径1 800 mm结晶器的最佳水流速为1.2 m/s,并提出了套层厚度为10 mm的高速水套型结晶器优化设计方案,经电压77.5 V,电流19 kA,熔速31. 6 kg/min,水流1. 2 m/s,重熔60 t 0. 030C-17.16Cr-11.80Ni-2.55Mo-0.072N奥氏体不锈钢电渣锭的生产结果表明,电渣锭成型良好,表面光洁,渣皮分布均匀,改善了电渣锭成型质量。

研究了G20CrNi2Mo轴承钢电渣重熔过程自耗电极对电渣锭洁净度的影响。结果表明,电渣锭洁净度与自耗电极的冶金质量有较大的相关性。随着自耗电极氧含量的升高,电渣锭氧含量呈升高趋势。通过扫描电镜-能谱仪分析发现,氧含量较高的自耗电极中低熔点CaO-MgO-Al ₂O ₃夹杂物数量比低氧含量自耗电极的要多。由于低熔点夹杂物与钢液的界面能较低,限制了其在电渣重熔过程中的去除效率,从而导致电渣锭氧含量较高。通过电弧炉出钢高拉碳操作,氧含量低于0. 002 0%的锭子数量占到总量的90%以上。

为控制高速钢钢锭组织的不均匀性和碳化物偏析问题,常采用电渣重熔生产小规格钢锭,但其生产效率低、成材率低。采用快速抽锭电渣重熔小规格长电渣坯可提高生产效率和成材率,利用T型导电结晶器快速抽锭电渣炉以不同熔速重熔M2高速钢160 mm×160 mm方长坯并锻轧成材,通过对电渣坯成分、低倍、铸态组织及轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸检测分析,并与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材进行对比,分析表明快速抽锭电渣炉以400 kg/h熔速重熔的电渣坯成分稳定、低倍组织良好,生产的轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材相当,而生产效率、成材率有明显提高。

使用1 t双极电渣炉试验研究了大气条件下酸性渣重熔含硫M35高速钢(0.015%～0.030%S)的成分变化和碳化物、非金属夹杂物的质量水平。酸性渣重熔时,钢锭大小头硫、硅、锰、铬有较大的差值,化渣时添加硫化钙和倒渣时加入锰铁粉,可减小钢锭大小头差值。酸性渣重熔的含硫M35高速钢轧材碳化物不均度、颗粒度质量水平与常规碱性渣系相当,非金属夹杂物A类≤1.5级、B、C、D类≤1.0级。

超高强度钢（/%:0.3C-1.6Si-0.8Mn-1.1Cr-0.48Mo-0.1V）采用6 t真空感应加真空自耗双联工艺冶炼。通过对比真空感应工序不同浇注温度冶炼钢的组织和力学性能,结果表明,当VIM浇注温度从（1 600±10)°C 降至（1 560±10)℃时,带状评级结果从2.5级降为1级,断裂韧性均值从85 MPa. m ^1/2提高到116.3 MPa.m ^1/2。因此,低温浇注是改善材料均匀性的关键方法。

对GCr15轴承钢在电渣过程中施加电磁搅拌,分析电磁搅拌对电渣铸锭凝固组织和化学成分的影响。结果表明,电磁搅拌可以显著改善电渣铸锭凝固过程传热条件,减少GCr15电渣锭网状碳化物的形成。同时,由于电磁搅拌的作用,电渣锭的C、Cr等主要元素成分偏析指数稳定控制在1.03以下。当搅拌电流为50 A至200 A,频率为6Hz时,电渣锭中心无网状碳化物形成,碳偏析指数为1.02。

研究了电热合金钢OCr21A16NbRE电渣重熔用渣70%CaF ₂-25%Al ₂O ₃-5%CaO在正常重熔制度下（A=2800 A,V=30 V）液态炉渣自然冷却与经过渣钢反应后冷却至固相渣的各部位成分与物相,分析了钢液中稀土元素的烧损。结果表明,液渣冷却的固相中不含稀土元素,其成分点位于CaF ₂-CaO·2Al ₂0 ₃-Ca0·6Al ₂0 ₃组成的子三角形内,各层化学成分和物相不同,但以CaF ₂为主。炉渣经渣钢反应后可分为五层,颜色、物相各不相同;CaF2含量最高部位在上两层,Al ₂O ₃含量从无到有逐层升高;各层均检测到稀土氧化物,中间层及最底层（钢液滴落处）含量较高,稀土相中以铈镧的铝酸盐（Ce,La）x（AlO ₂）y为主相,该相结构致密硬度高。计算表明,在中下层区域,炉渣氧化性较强,钢中稀土元素主要在此部位被氧化。增加渣中Y ₂0 ₃量有利于提高电渣锭中稀土元素Y的含量。

通过对电渣重熔前后4J36合金(/%:0.17～0.18C,0.18～0.27Si,0.39～0.40Mn,0.009P,0.0005S,35.8～36.0Ni)显微组织、夹杂物及化学成分和力学性能进行分析检测,并研究了电渣重熔对4J36合金组织和力学性能的影响。结果表明,经过电渣重熔后,4J36合金化学成分几乎无变化,其晶粒尺寸减小,同时其内部的夹杂物数量减少、尺寸减小。屈服强度和抗拉强度均有一定提高,伸长率由原34%提高至58%,-196℃冲击功由原145J提高至208J。

复合轧辊是一种以高耐磨性及高强韧性材料分别作为工作外层及芯材的双金属复合材料。本文对国内外采用电渣冶金技术进行双金属复合以制备复合轧辊的堆焊复合法、液态金属表面复合法、自耗结晶器复合法等工艺方法进行了系统介绍,分析了自耗电极形式、导电回路方案、外层金属供给方式及设备结构等对双金属复合过程及复合轧辊综合性能的影响。同时,对不同工艺的基本特点及其控制关键技术进行了概括。对各电渣复合工艺技术发展历程及复合轧辊综合性能的稳定控制进行了分析,对电渣复合法制备双金属复合轧辊的未来发展前景进行了展望。

利用氧氮分析仪对"真空感应熔炼+电渣重熔"（VIM+ESR）和"非真空感应熔炼+电渣重熔"（NVIM+ESR）两种冶炼工艺下冶炼GH3128合金中的氧含量、氮含量进行检测,并进行了脱氧、脱氮的热力学计算;利用ASPEX扫描电镜分析了两种冶炼工艺下GH3128合金中夹杂物的成分、尺寸分布以及数量。结果表明,采用"VIM+ESR"工艺更能有效的去除合金液中的氮,夹杂物类型主要是Al-Ti-O型复合氧化物夹杂,还有少部分的Al ₂O ₃、TiO _x氧化物夹杂,而采用"NVIM+ESR"的双联工艺,合金中产生的夹杂除氧化物夹杂类,还有硫化物、氮化物夹杂;且采用真空冶炼工艺更能有效降低夹杂物数量,并细化夹杂物。

气阀钢NCF3015 Φ280 mm×1700 mm电极（/%:0.03～0.08C,13.5～15.5Cr,30～33.5Ni,1.7～2.1Al,2.4～2.9Ti,0.65～0.80Mo,0.65～0.80Nb,0.002～0.006B）经全同轴式惰性气体保护电渣重熔成Φ340 mm0.80 t电渣锭。在使用三元预熔渣70CaF ₂-15Al ₂O ₃-15CaO以熔速为4 kg/min的全氩气保护条件下,试验了气阀钢NCF3015电渣过程中Al、Ti烧损的烧损量及Si的变化情况和脱S率,并阐述了机理。结果表明,Al相对Ti是主要的烧损元素,Al的平均烧损量为-0.071%,Ti的平均烧损量为-0.035%。从底部至顶部Al,Ti的烧损都逐渐减小,与常规电渣重熔烧损率相比,氩气保护对减小Al,Ti的烧损作用显著。Al、Ti的烧损导致重熔初期Si含量略增。该渣系有一定的脱硫效果,平均脱S率36.7%。

利用光学显微镜、扫描电镜等研究了 GH2907（0.02C，38.20Ni，13.92Co，4.92Nb，1.60Ti，0.32Si）合金Φ508 mm 3 t钢锭Nb和Si在1190℃的扩散规律。研究表明，GH2907合金Φ508 mm钢锭的枝晶间距大约110μm，Nb和Si在1190℃的表观扩散系数分别为D=（0.704±0.041）× 10 ^-14 m ²/s，和D=（1.870±0.511）×10 ^-14m ²/s。理论计算表明，1190 ℃Nb扩散44.8～50.3 h，Si扩散14.0～24.5 h可使其残余偏析指数δ _i达到0.02。

使用稀土对高速钢进行孕育处理可改变高速钢碳化物形貌和提高高速钢热塑性。通过20 t MIF+25 t LF+25 t VD+4 t ESR工艺试验和批量生产结果表明， 采用VD过程在钢中Al 0.12%时加0.1%镧铈混合稀土合金及ESR过程用6%REO ₂渣系，M42钢RE含量稳定在0.027%~0.038%，夹杂物形貌和钢的热塑性都得到明显改善。

采用MgO坩埚真空感应熔炼08Cr9CoMo钢，纯铁经除锈与其他合金烘烤后按照0.06%C、1.3%Co、9.0%Cr、1.5%Mo、0.02%La-Ce，余量为铁配料，真空度≤10 Pa通电，熔化期控制真空度25~30 Pa，精炼期控制温度1600 ℃和真空度10 Pa，精炼20 min，出钢前添加0.02%稀土，最终分析结果为0.022%C，0.002 8%O。通过热力学计算了真空下碳脱氧能力，随着真空度的降低碳脱氧能力显著增强，热力学计算分析了MgO坩埚供氧与真空度的关系，真空度低于25 Pa后坩埚分解供氧更显著，当MgO坩埚分解供氧速率等于碳脱氧速率时钢液达到最低氧含量。

12Cr2Mo1VR钢板生产的流程为100 t EAF-LF-VOD-CC-ESR-轧制工艺。电渣重熔过程中,采用熔速降低(160～180) kg/h及氮气保护等工艺;轧制过程采用低速大压下量轧制工艺;轧后采用650～700℃长时保温扩氢退火工艺;热处理采用930～950℃正火(加速冷却)+680～700℃回火工艺。生产的钢板表面质量良好,探伤级别满足NB/T47013.3-2015及第1号修改单TⅠ级要求,钢板成分、显微组织均匀,力学性能满足技术要求。

GH2132合金（1.90%～2.30%Ti）重熔过程中Ti烧损量大（Δ[Ti]0.37%～0.57%）,重熔中、后期钢中Ti含量仅为1.83%～1.89%。通过采用（%）CaF ₂:Al ₂O ₃:CaO:TiO ₂=75:15:5:5渣系替代原CaF270%+Al ₂O ₃ 30%渣系,控制渣中不稳定氧化物（SiO ₂+FeO）≤0.6%、冶炼过程熔速控制从原6.1～6.3 kg/min降至5.3～5.6 kg/min等工艺措施,电渣锭各部位的Ti含量为2.06%～2.21%,Ti烧损量Δ[Ti]降至0.19%～0.34%。电渣锭锻造开坯后取样对夹杂物进行检验,发现通过工艺调整后夹杂物也有明显改善效果,D类细系夹杂物控制在0.5级以下,符合供货要求。

大冶特钢采用20 t电弧炉+LF精炼+VD脱气、20 t氩气保护电渣炉重熔、1 250～1 280℃高温均质化处理、60MN油压快锻机多向锻造及1 000～1 050℃高温固溶组合技术,生产的640 mm×1 100 mm 4Cr5Mo2V大型模具钢的非金属夹杂物(≤0.5级)、显微组织、横向冲击功(KV2 25～31 J),均高于北美压铸协会NADCA#207-2018标准高级钢质量水平,等向性达到0.95。