《工程科学学报》：电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性（西安建筑科技大学）

工程科学学报，第38卷，增刊1：155-159,2016年6月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,Suppl.1:155-159,June 2016 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2016.s1.026:http://journals.ustb.edu.cn 电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性 赵俊学)四，葛蓓蕾”，刘诗薇”，唐雯聃”，李小明”，仇圣桃》 1)西安建筑科技大学治金工程学院，西安7100552)钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心，北京100081 ☒通信作者，E-mail:zhaojunxue1962@126.com 摘要电渣重熔过程渣皮存在明显的分层现象.本文对生产过程渣皮进行取样分析，揭示不同位置渣皮分层的组织结构 和成分分布.结合激冷层的生成机制，提出以激冷层成分反映渣池成分的设想.通过同一支电渣锭生产过程不同位置（高 度)渣皮的激冷层成分测定，得到治炼过程渣池成分的变化规律. 关键词电渣重熔：渣皮：渣池：组织：渣成分：物相变化：关联性 分类号TF141 Relation between slag skin and slag pool on structure and composition in ESR process ZHAO Jun-xue,GE Bei-lei,LIU Shi-wei,TANG Wen-dan,LI Xiao-ming,QIU Sheng-tao2) 1)School of Metallurgical Engineering,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China 2)National Engineering and Research Center of Continuous Casting Technology,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China Corresponding author,E-mail:zhaojunxuel962@126.com ABSTRACT Slag skin formed in electroslag remelting (ESR)is obviously deposited in layers in the thickness direction.In this pa- per,the specimens of slag skin in the production process were taken for experiment and analysis.The detailed microstructure and chemical composition were obtained at different positions.Based on the mechanism of quenching layer formation,it is suggested that the composition of the quenching layer can be used to reflect the composition of the slag pool in the corresponding time.The composi- tion change of the slag pool in ESR process can be speculated by checking the slag skin quenching layer near the mold at different posi- tions (different heights of an ingot). KEY WORDS electroslag remelting:slag skin:slag pool:structure:slag composition;phase change;relevance 在合理的电渣重熔(electroslag remelting,EsR)工象5-，本文进行了进一步的检测与分析，提出以不同 艺制度下，炉渣首先熔化，在结晶器壁形成渣壳、在结 部位激冷层成分反映对应渣池成分的设想，尝试通过 晶器中间形成渣池.随着金属的熔化，渣池和熔池 同一支电渣锭生产过程不同位置（高度）渣皮的激冷 不断上升，先期形成的渣壳会在“热区”上升到对应部 层成分测定，得到治炼过程渣池成分的变化规律，以弥 位时出现部分返熔，之后重新结晶与凝固四 补治炼过程渣池取样困难的问题. 由于冷却强度的不同，渣皮内外存在成分和结构 通过实验研究，揭示渣池和渣皮在电渣治金过程 的差异，即渣皮的分层现象B.部分研究表明-，含 中的成分和结构变化规律，为电渣治炼工艺控制与优 氟渣渣皮内侧（靠近钢锭表面一侧）、外侧（靠近结晶 化提供依据. 器内壁一侧)均以高熔点相为主，少量玻璃相填充在 上述高熔点相之间，而中间层则以低熔点CF,为主 1实验方案 体.对生产中渣皮进行分析检测时，发现一些特殊现 为了全面系统的对比分析，选取电渣重熔采用不 收稿日期：201605-03 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51174155)

工程科学学报，第 38 卷，增刊 1: 155--159，2016 年 6 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，Suppl． 1: 155--159，June 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． s1． 026; http: / /journals． ustb． edu． cn 电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性 赵俊学1) ，葛蓓蕾1) ，刘诗薇1) ，唐雯聃1) ，李小明1) ，仇圣桃2) 1) 西安建筑科技大学冶金工程学院，西安 710055 2) 钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心，北京 100081  通信作者，E-mail: zhaojunxue1962@ 126． com 摘 要 电渣重熔过程渣皮存在明显的分层现象． 本文对生产过程渣皮进行取样分析，揭示不同位置渣皮分层的组织结构 和成分分布． 结合激冷层的生成机制，提出以激冷层成分反映渣池成分的设想． 通过同一支电渣锭生产过程不同位置( 高 度) 渣皮的激冷层成分测定，得到冶炼过程渣池成分的变化规律． 关键词 电渣重熔; 渣皮; 渣池; 组织; 渣成分; 物相变化; 关联性 分类号 TF141 Ｒelation between slag skin and slag pool on structure and composition in ESＲ process ZHAO Jun-xue1)  ，GE Bei-lei1) ，LIU Shi-wei1) ，TANG Wen-dan1) ，LI Xiao-ming1) ，QIU Sheng-tao2) 1) School of Metallurgical Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an 710055，China 2) National Engineering and Ｒesearch Center of Continuous Casting Technology，Central Iron and Steel Ｒesearch Institute，Beijing 100081，China  Corresponding author，E-mail: zhaojunxue1962@ 126． com ABSTＲACT Slag skin formed in electroslag remelting ( ESＲ) is obviously deposited in layers in the thickness direction． In this pa￾per，the specimens of slag skin in the production process were taken for experiment and analysis． The detailed microstructure and chemical composition were obtained at different positions． Based on the mechanism of quenching layer formation，it is suggested that the composition of the quenching layer can be used to reflect the composition of the slag pool in the corresponding time． The composi￾tion change of the slag pool in ESＲ process can be speculated by checking the slag skin quenching layer near the mold at different posi￾tions ( different heights of an ingot) ． KEY WOＲDS electroslag remelting; slag skin; slag pool; structure; slag composition; phase change; relevance 收稿日期: 2016--05--03 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51174155) 在合理的电渣重熔( electroslag remelting，ESＲ) 工 艺制度下，炉渣首先熔化，在结晶器壁形成渣壳、在结 晶器中间形成渣池［1］． 随着金属的熔化，渣池和熔池 不断上升，先期形成的渣壳会在“热区”上升到对应部 位时出现部分返熔，之后重新结晶与凝固［2］． 由于冷却强度的不同，渣皮内外存在成分和结构 的差异，即渣皮的分层现象［3--4］． 部分研究表明［5--7］，含 氟渣渣皮内侧( 靠近钢锭表面一侧) 、外侧( 靠近结晶 器内壁一侧) 均以高熔点相为主，少量玻璃相填充在 上述高熔点相之间，而中间层则以低熔点 CaF2 为主 体． 对生产中渣皮进行分析检测时，发现一些特殊现 象［5--7］，本文进行了进一步的检测与分析，提出以不同 部位激冷层成分反映对应渣池成分的设想，尝试通过 同一支电渣锭生产过程不同位置( 高度) 渣皮的激冷 层成分测定，得到冶炼过程渣池成分的变化规律，以弥 补冶炼过程渣池取样困难的问题． 通过实验研究，揭示渣池和渣皮在电渣冶金过程 中的成分和结构变化规律，为电渣冶炼工艺控制与优 化提供依据． 1 实验方案 为了全面系统的对比分析，选取电渣重熔采用不

·156 工程科学学报，第38卷，增刊1 同渣系（理论组成：CaF,70%+Al,0,30%、CaF,60%+ 激冷层、中间层和内层习.激冷层没有明显的结晶组 AL,0,30%+Ca010%和CaF,40%+AL,0,35%+Ca0 织，能谱微区分析表明其由CaF,、AL,0,、Ca0和SiO,组 20%+Mg05%渣系)熔炼时所产生的渣皮.在治炼终 成，其组成与配制的炉渣成分接近：中间层分布有大量 了脱去结晶器时，依照结晶器位置选取渣样，如图1所 板条状AL,0,、3Ca0·AL,03晶体，亮白色CaF,夹杂其 示由下至上，依次进行3~5个部分取样.渣皮的编号 间：内层结晶组织也不明显，其组成表现为A山，0，含量 按照渣皮凝固的先后顺序，即从结晶器底部至顶部依 降低与Caf,含量较高. 次为1~5（或I~Ⅲ）. 2.2渣皮的元素含量分布 对取到的渣样利用矿相显微镜、扫描电子显微镜 用电镜一能谱仪对样品横断面进行线扫描，结果 和能谱分析、电子探针等进行成分和物相分析. 如图4所示.由结果可以看出三层结构的渣皮：1元 素在渣皮中间层分布最多：渣皮由外至内，1和0含 量是先增多后减少：F和Ca含量是呈先减小再增多的 自耗电极 趋势.这一现象说明对应三元渣成分是处于非共晶点 渣池 的区域，在中间层对应的凝固时间选分结晶得到发展， (Ⅲ)5 优先析出相应为A山，0，·两层结构的渣皮：渣皮由外至 皮凝固 内，Al和0含量逐渐增多，F和Ca含量逐渐减少. 该结果与渣皮组织结构分析结果一致，而与文献 8-10]的研究结果有些出入，可能是由激冷层厚度有 (Ⅱ)3 钢锭 些不够明显及返熔程度不同所致.对整个钢锭渣皮， 2 在下部表现为三层结构，上部表现为两层结构，而两层 结构与三层结构的急冷层和中间层的物相及化学组成 (I)1元 基本一致，依此推测，两层结构应是三层结构返熔造成 图1渣皮取样点位置示意图 的.电渣重熔开始阶段，结晶器温度低，熔池热量有 Fig.I Location diagram of slag sampling 限，渣皮返熔程度有限，形成的渣皮较厚.随着熔炼的 2渣皮分层现象分析 进行，熔池热量变得充裕，渣皮反熔比例加大，图2(a) 中渣皮内侧区域反熔后基本消失，便形成图2(b,c)的 2.1渣皮的组织形貌检测 渣皮结构 取样检测可以看出渣皮具有明显的分层现象.以 三元渣为例，可以清晰地观察到该渣皮有三层结构，也 3渣皮与渣池的关联性分析 有两层结构，如图2所示.渣皮下部较厚 激冷层是在渣池上升过程中，高温熔渣接触温差 扫描电镜JSM-6390和能谱仪对三元中渣皮物相 较大的结晶器壁时快速形成的，为近似玻璃态结构，可 进行分析如图3所示 以假定其成分应与对应时刻的渣池基本相同.因此， 对三层结构的渣皮，可以由外而内依次称为外侧 自下而上产生的渣皮激冷层成分也可以间接地反映不 (a) (b) (c) 1 mm I mm 1mm 图2三元渣皮试样断面宏观形貌（右侧为结品器侧）.(a)下部：(b)中部：(c)上部 Fig.2 Cross section macro-topography of a temary slag skull sample (the mold is on the right side of the slag skull):(a)bottom:(b)center:(c) top

工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 同渣系( 理论组成: CaF2 70% + Al2O3 30% 、CaF2 60% + Al2O330% + CaO 10% 和 CaF2 40% + Al2O3 35% + CaO 20% + MgO5% 渣系) 熔炼时所产生的渣皮． 在冶炼终 了脱去结晶器时，依照结晶器位置选取渣样，如图 1 所 示由下至上，依次进行 3 ～ 5 个部分取样． 渣皮的编号 按照渣皮凝固的先后顺序，即从结晶器底部至顶部依 次为 1 ～ 5 ( 或 I ～ Ⅲ) ． 对取到的渣样利用矿相显微镜、扫描电子显微镜 和能谱分析、电子探针等进行成分和物相分析． 图 1 渣皮取样点位置示意图 Fig． 1 Location diagram of slag sampling 2 渣皮分层现象分析 2. 1 渣皮的组织形貌检测 取样检测可以看出渣皮具有明显的分层现象． 以 三元渣为例，可以清晰地观察到该渣皮有三层结构，也 有两层结构，如图 2 所示． 渣皮下部较厚． 图 2 三元渣皮试样断面宏观形貌( 右侧为结晶器侧) . ( a) 下部; ( b) 中部; ( c) 上部 Fig． 2 Cross section macro-topography of a ternary slag skull sample ( the mold is on the right side of the slag skull) : ( a) bottom; ( b) center; ( c) top 扫描电镜 JSM--6390 和能谱仪对三元中渣皮物相 进行分析如图 3 所示． 对三层结构的渣皮，可以由外而内依次称为外侧 激冷层、中间层和内层［3，5］． 激冷层没有明显的结晶组 织，能谱微区分析表明其由 CaF2、Al2O3、CaO 和 SiO2组 成，其组成与配制的炉渣成分接近; 中间层分布有大量 板条状 Al2 O3、3CaO·Al2 O3 晶体，亮白色 CaF2 夹杂其 间; 内层结晶组织也不明显，其组成表现为 Al2O3含量 降低与 CaF2含量较高． 2. 2 渣皮的元素含量分布 用电镜--能谱仪对样品横断面进行线扫描，结果 如图 4 所示． 由结果可以看出三层结构的渣皮: Al 元 素在渣皮中间层分布最多; 渣皮由外至内，Al 和 O 含 量是先增多后减少; F 和 Ca 含量是呈先减小再增多的 趋势． 这一现象说明对应三元渣成分是处于非共晶点 的区域，在中间层对应的凝固时间选分结晶得到发展， 优先析出相应为 Al2O3 ． 两层结构的渣皮: 渣皮由外至 内，Al 和 O 含量逐渐增多，F 和 Ca 含量逐渐减少． 该结果与渣皮组织结构分析结果一致，而与文献 ［8--10］的研究结果有些出入，可能是由激冷层厚度有 些不够明显及返熔程度不同所致． 对整个钢锭渣皮， 在下部表现为三层结构，上部表现为两层结构，而两层 结构与三层结构的急冷层和中间层的物相及化学组成 基本一致，依此推测，两层结构应是三层结构返熔造成 的． 电渣重熔开始阶段，结晶器温度低，熔池热量有 限，渣皮返熔程度有限，形成的渣皮较厚． 随着熔炼的 进行，熔池热量变得充裕，渣皮反熔比例加大，图 2( a) 中渣皮内侧区域反熔后基本消失，便形成图 2( b，c) 的 渣皮结构． 3 渣皮与渣池的关联性分析 激冷层是在渣池上升过程中，高温熔渣接触温差 较大的结晶器壁时快速形成的，为近似玻璃态结构，可 以假定其成分应与对应时刻的渣池基本相同． 因此， 自下而上产生的渣皮激冷层成分也可以间接地反映不 · 651 ·

赵俊学等：电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性 ·157 1.0mm 0.2mm 图3三层结构渣皮断面的扫描电镜图.()渣皮整个横断面的扫描电镜图（左侧为结品器侧）；()渣皮断面中间层的主要结晶物 Fig.3 SEM images of the slag skull section with a three-ayered structure:(a)entire cross section (the mold is on the left side of the slag skull); (b)main crystals at the center of the slag skull (a) 2.0mm MG 1.0mm 图4渣皮横断面的线扫描图（右为结晶器侧，X射线做检测分析时采用K系谱线）.()三层结构渣皮：(b)两层结构渣皮 Fig.4 Line scanning pictures of the slag skull cross section (the mold is on the right side of slag skull):(a)slag skull with a three-ayered struc- ture:(b)slag skull with a two-ayered structure 同时间的渣池成分变化.为了验证这一假设，对渣池 进行化学分析，对渣皮激冷层采用能谱多点分析取平 和对应时刻的渣皮激冷层进行成分分析（对渣池取样 均值)，结果如表1所示 表1渣皮成分、原始炉渣成分及最终渣池成分 Table 1 Composition of the slag skull,original slag and final slag pool 炉渣成分（质量分数）/% 渣系 渣别 CaF2 A203 Ca0 Mgo SiO2 原始/开始渣皮 68.7164.78 29.4/27.90 -/5.34 -/2.33 -10.50 二元渣 最终渣池/最上部渣皮 55.1/50.78 24.8/35.54 7.4/8.82 3.9/2.53 8.712.33 原始/开始渣皮 59.11157.66 28.85/32.64 9.6816.98 -/0.48 -/1.60 三元渣 最终渣池/最上部渣皮 44.3/35.29 29.2/29.11 14.1/20.88 1.7/1.08 10.8/11.06 原始/开始渣皮 45.34/48.91 40.0/27.34 9.33117.07 5.33/6.28 -/2.63 四元渣 最终渣池/最上部渣皮 43.18/45.04 38.83/25.72 6.46120.33 3.37/5.36 4.73/8.14 注：表中“”表示未作检测 可以看出，对二元渣和三元渣，下部渣皮激冷层成 有关 分与原始渣成分一致，上部渣皮激冷层成分与渣头平 对二元、三元和四元渣系的电渣重熔过程产生的 均成分接近.因此，利用激冷层成分反映适时的渣池 凝固渣皮激冷层采用能谱多点分析取平均值，结果如 炉渣成分是可行的.对四元渣，渣皮中氧化铝和氧化 图5所示 钙含量差异较大，应与其导热性能和析晶发展程度 由图5可以看出，对CaF,含量较高的二元渣和三

赵俊学等: 电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性 图 3 三层结构渣皮断面的扫描电镜图 . ( a) 渣皮整个横断面的扫描电镜图( 左侧为结晶器侧) ; ( b) 渣皮断面中间层的主要结晶物 Fig． 3 SEM images of the slag skull section with a three-layered structure: ( a) entire cross section ( the mold is on the left side of the slag skull) ; ( b) main crystals at the center of the slag skull 图 4 渣皮横断面的线扫描图( 右为结晶器侧，X 射线做检测分析时采用 K 系谱线) . ( a) 三层结构渣皮; ( b) 两层结构渣皮 Fig． 4 Line scanning pictures of the slag skull cross section ( the mold is on the right side of slag skull) : ( a) slag skull with a three-layered struc￾ture; ( b) slag skull with a two-layered structure 同时间的渣池成分变化． 为了验证这一假设，对渣池 和对应时刻的渣皮激冷层进行成分分析( 对渣池取样 进行化学分析，对渣皮激冷层采用能谱多点分析取平 均值) ，结果如表 1 所示． 表 1 渣皮成分、原始炉渣成分及最终渣池成分 Table 1 Composition of the slag skull，original slag and final slag pool 渣系 渣别 炉渣成分( 质量分数) /% CaF2 Al2O3 CaO MgO SiO2 二元渣 原始/开始渣皮 68. 7 /64. 78 29. 4 /27. 90 —/5. 34 —/2. 33 —/0. 50 最终渣池/最上部渣皮 55. 1 /50. 78 24. 8 /35. 54 7. 4 /8. 82 3. 9 /2. 53 8. 7 /2. 33 三元渣 原始/开始渣皮 59. 11 /57. 66 28. 85 /32. 64 9. 68 /6. 98 —/0. 48 —/1. 60 最终渣池/最上部渣皮 44. 3 /35. 29 29. 2 /29. 11 14. 1 /20. 88 1. 7 /1. 08 10. 8 /11. 06 四元渣 原始/开始渣皮 45. 34 /48. 91 40. 0 /27. 34 9. 33 /17. 07 5. 33 /6. 28 —/2. 63 最终渣池/最上部渣皮 43. 18 /45. 04 38. 83 /25. 72 6. 46 /20. 33 3. 37 /5. 36 4. 73 /8. 14 注: 表中“—”表示未作检测． 可以看出，对二元渣和三元渣，下部渣皮激冷层成 分与原始渣成分一致，上部渣皮激冷层成分与渣头平 均成分接近． 因此，利用激冷层成分反映适时的渣池 炉渣成分是可行的． 对四元渣，渣皮中氧化铝和氧化 钙含量差异较大，应与其导热性能和析晶发展程度 有关． 对二元、三元和四元渣系的电渣重熔过程产生的 凝固渣皮激冷层采用能谱多点分析取平均值，结果如 图 5 所示． 由图 5 可以看出，对 CaF2含量较高的二元渣和三 · 751 ·

·158· 工程科学学报，第38卷，增刊1 70 60 b 60 -Mg(0 50 50 -Si0 -▲Ca0 40 40 -Al.0 ◆Caf 30 ◆-Al,0 30 -Si02 20 -C 20 ◆-Mg0 10 10 0 4 渣皮位置 渣发位置 50网 -CaF 40 -A1,0, 4-Si0 Ca0 是30 ◆g0 10 渣皮位置 图5电渣重熔生产中不同渣系渣皮不同位置激冷层的成分变化.(a)二元渣：(b)三元渣：(c)四元渣 Fig.5 Composition changes of the quenching layer at different locations of the slag skull with different slag systems in ESR:(a)binary slag:(b) temary slag:(c)quaterary slag 元渣，渣皮激冷层中CaF,的含量随治炼进行（不同高 Ca0含量增高. 度位置的渣皮)不断降低，CaO和SiO,含量持续增多， AL,0,含量变化比较复杂.四元渣各组分变化不明显， 参考文献 但趋势也基本一致.根据对电渣重熔初始渣和终点渣 LiZ B.Theory and Practice of Electro-lag Metallurgy.Beijing: 池取样分析，其成分变化和渣皮的激冷层成分变化趋 Metallurgical Industry Press,2010 (李正邦.电渣治金的理论与实践.北京：治金工业出版社， 势一致，渣中Si0,含量增高主要是由于重熔过程向炉 2010) 渣中不断加入脱氧剂以抑制金属中硅等的烧损而引起 Zhang Z Q.Research on Change of Slag Composition and Phase in 的.CaF,含量的降低一方面是氟化物的持续挥发，另 ESR [Dissertation].Xi'an:Xi'an University of Architecture and 一方面是渣量增加导致的稀释作用.Ca0含量的增大 Technology,2013 应为CaF,和其他组元（如SiO2、A20,等）反应后形成 (张振强.电渣治金炉渣成分与物相的变化研究[学位论文] 新的氟化物和Ca0的结果. 西安：西安建筑科技大学，2013) B] Yao J P,Geng M P,Ma X S,et al.Research on the delaminating 4结论 phenomenon of slag skin during electroslag casting.Foundry Tech- nol,2004,25(2):113 (1)渣皮存在激冷层、中间层和内层的分层结构： (尧军平，耿茂鹏，马新生，等。电渣熔铸渣皮分层现象研究 同种炉渣位置（高度）不同，则渣皮厚度、结构不同 铸造技术，2004,25(2)：113) (2)对二元和三元渣治炼，渣皮激冷层成分与对 [4 Yao J P,Geng M P,Ma X S,et al.An analysis on formation of 应位置（高度）的渣池成分相近，自下而上不同位置的 ANF-6 electroslag fluxes skin of electroslag remelting ingot.Spec 渣皮激冷层成分可以反映渣池成分变化过程 Seel,2004,25(2):25 (尧军平，耿茂鹏，马新生，等.电渣重熔锭ANF6熔渣渣皮 (3)在激冷层内侧的中间层中，由于选分结晶析 形成分析.特殊钢，2004,25(2)：25) 出高熔点物相，如Al,O,和3Ca0·AL,0,,表现为铝含量 [5]Li Y B,Zhao JX,Tang W D,et al.Composition and structure of 高于平均值.靠近钢锭的渣皮返熔可能导致炉渣由三 slag shell during electroslag remelting process with CaF2AlO- 层结构转化为两层结构 Cao slag series.Spec Steel,2014,35(4)28) (4)随着治炼的进行，渣中Caf,含量降低，Si0,和 (李永波，赵俊学，唐雯聃，等.CaF2一A山2O3Ca0渣系电渣

工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 图 5 电渣重熔生产中不同渣系渣皮不同位置激冷层的成分变化 . ( a) 二元渣; ( b) 三元渣; ( c) 四元渣 Fig． 5 Composition changes of the quenching layer at different locations of the slag skull with different slag systems in ESＲ: ( a) binary slag; ( b) ternary slag; ( c) quaternary slag 元渣，渣皮激冷层中 CaF2 的含量随冶炼进行( 不同高 度位置的渣皮) 不断降低，CaO 和 SiO2含量持续增多， Al2O3含量变化比较复杂． 四元渣各组分变化不明显， 但趋势也基本一致． 根据对电渣重熔初始渣和终点渣 池取样分析，其成分变化和渣皮的激冷层成分变化趋 势一致，渣中 SiO2含量增高主要是由于重熔过程向炉 渣中不断加入脱氧剂以抑制金属中硅等的烧损而引起 的． CaF2含量的降低一方面是氟化物的持续挥发，另 一方面是渣量增加导致的稀释作用． CaO 含量的增大 应为 CaF2和其他组元( 如 SiO2、Al2O3等) 反应后形成 新的氟化物和 CaO 的结果． 4 结论 ( 1) 渣皮存在激冷层、中间层和内层的分层结构; 同种炉渣位置( 高度) 不同，则渣皮厚度、结构不同． ( 2) 对二元和三元渣冶炼，渣皮激冷层成分与对 应位置( 高度) 的渣池成分相近． 自下而上不同位置的 渣皮激冷层成分可以反映渣池成分变化过程． ( 3) 在激冷层内侧的中间层中，由于选分结晶析 出高熔点物相，如 Al2O3和 3CaO·Al2O3，表现为铝含量 高于平均值． 靠近钢锭的渣皮返熔可能导致炉渣由三 层结构转化为两层结构． ( 4) 随着冶炼的进行，渣中 CaF2含量降低，SiO2和 CaO 含量增高． 参 考 文 献 ［1］ Li Z B． Theory and Practice of Electro-slag Metallurgy． Beijing: Metallurgical Industry Press，2010 ( 李正邦． 电渣冶金的理论与实践． 北京: 冶金工业出版社， 2010) ［2］ Zhang Z Q． Ｒesearch on Change of Slag Composition and Phase in ESＲ［Dissertation］． Xi’an: Xi’an University of Architecture and Technology，2013 ( 张振强． 电渣冶金炉渣成分与物相的变化研究［学位论文］． 西安: 西安建筑科技大学，2013) ［3］ Yao J P，Geng M P，Ma X S，et al． Ｒesearch on the delaminating phenomenon of slag skin during electroslag casting． Foundry Tech￾nol，2004，25( 2) : 113 ( 尧军平，耿茂鹏，马新生，等． 电渣熔铸渣皮分层现象研究． 铸造技术，2004，25( 2) : 113) ［4］ Yao J P，Geng M P，Ma X S，et al． An analysis on formation of ANF--6 electroslag fluxes skin of electroslag remelting ingot． Spec Steel，2004，25( 2) : 25 ( 尧军平，耿茂鹏，马新生，等． 电渣重熔锭 ANF--6 熔渣渣皮 形成分析． 特殊钢，2004，25( 2) : 25) ［5］ Li Y B，Zhao J X，Tang W D，et al． Composition and structure of slag shell during electroslag remelting process with CaF2 --Al2O3 -- CaO slag series． Spec Steel，2014，35( 4) : 28) ( 李永波，赵俊学，唐雯聃，等． CaF2 --Al2O3 --CaO 渣系电渣 · 851 ·

赵俊学等：电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性 ·159· 重熔过程形成的渣皮结构及成分.特殊钢，2014,35(4)： [8]Chen Y M,Zhao J X.Study on slag chemical composition change 28) and its influence during ESR process.Ind Heat,2014,43(3): Dang Y M.Research on Composition and Phase Change of Slag 23 Skin and Slag Pool in ESR [Dissertation].Xi'an:Xi'an Uni- (陈艳梅，赵俊学.电渣治金过程炉渣成分变化及其影响研 versity of Architecture and Technology,2015 究.工业加热，2014,43(3)：23) (党艳梅.电渣重熔过程中渣皮与渣池的成分及物相变化研 Meng Q H,Xu L W,Niu R X,et al.Mechanism study of ESR 究[学位论文].西安：西安建筑科技大学，2015) ingot slag skin.J Mater Metall,2012,11(4):365 ]Zhao J X,Li Y B,ZhangZ Q,et al.Effect of selective erystalli- (孟庆虎，许立伟，牛瑞新，等.电渣炉渣皮形成机理研究.材 zation of Al2O in ANF-6 slag on ingredient and structure of final 料与治金学报，2012,11(4)：365) slag and slag skin during esr process.Spec Steel,2014,35(6): [10]Chen Y M,Zhao JX,Fan J,et al.A study on variations of slag 9) ingredient during electroslag remelting process.Spec Steel,2010, (赵俊学，李永波，张振强，等.电渣重熔过程ANF-6渣 31(6):7 A山203选分结晶对渣皮成分与组织的影响.特殊钢，2014,35 (陈艳梅，赵俊学，樊君，等.电渣重熔过程中渣成分变化的 (6):9) 研究.特殊钢，2010,31(6)：7)

赵俊学等: 电渣重熔过程渣皮组织和成分变化与渣池的关联性 重熔过程形成的渣皮结构及成分． 特殊钢，2014，35 ( 4) : 28) ［6］ Dang Y M． Ｒesearch on Composition and Phase Change of Slag Skin and Slag Pool in ESＲ ［Dissertation］． Xi’an: Xi’an Uni￾versity of Architecture and Technology，2015 ( 党艳梅． 电渣重熔过程中渣皮与渣池的成分及物相变化研 究［学位论文］． 西安: 西安建筑科技大学，2015) ［7］ Zhao J X，Li Y B，Zhang Z Q，et al． Effect of selective crystalli￾zation of Al2O3 in ANF--6 slag on ingredient and structure of final slag and slag skin during esr process． Spec Steel，2014，35( 6) : 9) ( 赵俊学，李 永 波，张 振 强，等． 电 渣 重 熔 过 程 ANF--6 渣 Al2O3 选分结晶对渣皮成分与组织的影响． 特殊钢，2014，35 ( 6) : 9) ［8］ Chen Y M，Zhao J X． Study on slag chemical composition change and its influence during ESＲ process． Ind Heat，2014，43 ( 3) : 23 ( 陈艳梅，赵俊学． 电渣冶金过程炉渣成分变化及其影响研 究． 工业加热，2014，43( 3) : 23) ［9］ Meng Q H，Xu L W，Niu Ｒ X，et al． Mechanism study of ESＲ ingot slag skin． J Mater Metall，2012，11( 4) : 365 ( 孟庆虎，许立伟，牛瑞新，等． 电渣炉渣皮形成机理研究． 材 料与冶金学报，2012，11( 4) : 365) ［10］ Chen Y M，Zhao J X，Fan J，et al． A study on variations of slag ingredient during electroslag remelting process． Spec Steel，2010， 31( 6) : 7 ( 陈艳梅，赵俊学，樊君，等． 电渣重熔过程中渣成分变化的 研究． 特殊钢，2010，31( 6) : 7) · 951 ·