電渣重熔，是金屬及其合金的一種特殊的冶煉方法。

雖然電渣冶金可劃分出多種技術(shù)方法和應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，但其基本和核心的技術(shù)是電渣重熔（Electro Slag Remelting，簡(jiǎn)稱ESR）。

電渣重熔的基本原理是：在銅制水冷結(jié)晶器中加入固態(tài)或液態(tài)的爐渣，將自耗電極的端部插入其中，當(dāng)自耗電極、爐渣和底水箱通過電網(wǎng)與變壓器形成供電回路時(shí)，有電流從變壓器輸出通過液態(tài)熔渣。

由于在上述供電回路中，熔渣的電阻相對(duì)較大，占據(jù)了變壓器二次電壓的大部分壓降，從而在渣池產(chǎn)生大量的熱，使其處于高溫的熔融狀態(tài)。由于渣池的溫度遠(yuǎn)高于金屬的熔點(diǎn)，從而使自耗電極的端部逐漸加熱熔化，熔化的金屬匯聚成液滴，在重力的作用下，金屬熔滴從電極的端頭脫落，穿過渣池進(jìn)入金屬熔池。由于水冷結(jié)晶器的強(qiáng)制冷卻，液態(tài)金屬逐漸形成鋼錠。

1.電渣重熔的特點(diǎn)

電渣重熔屬于二次精煉方法。自耗電極是其原料，自耗電極可由其他的冶煉方法獲得，如電弧爐、感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐和真空自耗爐等制備。電渣重熔的目的是在初煉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提純鋼、合金和改善鋼錠的結(jié)晶組織，從而獲得高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品，與其他的冶金方法相比，具有以下的特點(diǎn)：

①金屬的熔化、澆注和凝固在一個(gè)較純凈的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，減少了鋼液的污染。

②具有良好冶金反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件。電渣重熔過程中，渣池溫度通常在1750℃以上，電極下端至金屬熔池中心區(qū)域的熔渣溫度可達(dá)1900℃左右，鋼液的過熱度可達(dá)450℃左右，高溫熔池促進(jìn)了冶金物理化學(xué)反應(yīng)。

良好的動(dòng)力學(xué)條件，表現(xiàn)在電渣重熔過程中，鋼渣能進(jìn)行充分接觸；同時(shí)，由于電磁力的攪拌作用，不斷更新了鋼渣的接觸面，強(qiáng)化了冶金反應(yīng)，促進(jìn)了有害雜質(zhì)和非金屬夾雜物的去除。

③自上而下的順序凝固條件，保證了重熔金屬錠結(jié)晶組織的均勻致密。

在電渣重熔過程中，電極的熔化和熔融金屬的結(jié)晶是同時(shí)進(jìn)行的。鋼錠上端始終有液態(tài)金屬溶池和發(fā)熱的渣池，既保溫又有足夠的液態(tài)金屬填充凝固過程中因收縮而產(chǎn)生的縮孔，可以有效地消除一般鋼錠的疏松和縮孔，同時(shí)，金屬液中的氣體和夾雜物也易于上浮，所以鋼錠的組織致密、均勻。

④在水冷結(jié)晶器與鋼錠之間形成的薄而均勻的渣殼，保證了重熔鋼錠的表面光潔。

2.電渣重熔的工藝要素

由于電渣重熔的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近些年來，在合金模具鋼的生產(chǎn)中大量被應(yīng)用。但在其生產(chǎn)工藝方面，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

①電力制度

重熔時(shí)電流大小的變化將影響熔化速度和電力消耗，也直接影響鋼錠的結(jié)晶狀態(tài)。這三個(gè)因素是相互關(guān)聯(lián)的，如增大充填比后，為避免熔速過快，使熔池過深而影響冶金質(zhì)量，就應(yīng)降低輸入功率；但為保證穩(wěn)定的熔煉過程，一般均采用較低的工作電壓。因此，正確地選用電力制度十分重要。

②渣系及渣量

爐渣在電渣冶金中十分重要，爐渣不但能起到發(fā)熱劑的作用和精煉作用，而且是，在電極熔化末端，熔滴形成和下落，在渣池與金屬熔池界面上，熔渣與金屬液之間要發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，如脫硫、去氣和吸收非金屬夾雜物，鋼中活潑元素的氧化或某些氧化物的還原等反應(yīng)，從而對(duì)鋼的純凈度和化學(xué)成分的控制產(chǎn)生重要的影響。

在模具鋼的冶煉中，大部分的品種采用二元系，即CaF2-Al2O3系，這也是電渣重熔常用的渣系，一般比例為70%/30%；也有用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系和CaF2-Al2O3-CaO-MgO四元渣系的，渣的用量一般視錠重而定。

③充填比

所謂的充填比，是指電極截面積的大小和結(jié)晶器截面積之比。充填比與電渣熔煉時(shí)熔池的大小、深度和形狀等有很大的關(guān)系，從而影響電渣鋼的質(zhì)量。

3.電渣重熔后模具鋼的組織和性能有顯著提高

主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①改善鋼的低倍組織

在電渣重熔時(shí)，由于鋼液的快速凝固，其結(jié)晶的方向發(fā)生了變化，與普通的模鑄鋼錠相比有明顯的改善。重熔時(shí)，樹枝狀晶的晶間距離縮小了，如對(duì)H13（4Cr5MoSiV1）鋼材的中心部分檢查發(fā)現(xiàn)，模鑄鋼錠為750μm，而電渣錠生產(chǎn)時(shí)為490μm，細(xì)化的枝晶有利于組織和成分的均勻化。

②降低鋼中的非金屬夾雜物的含量

經(jīng)電渣重熔后，鋼中非金屬夾雜物的含量顯著降低，尤其是硫化物夾雜，在形態(tài)和數(shù)量上都有明顯的變化和減少；硅酸鹽夾雜也大量被去除，氧化物多為Al2O3，但數(shù)量也明顯減少；日本JIS標(biāo)準(zhǔn)的SKD61（相當(dāng)于GB的4Cr5MoSiV1），通過電渣重熔后，鋼的純潔度明顯提高。