金屬熔池

《冶金學(xué)名詞》第二版。 2100433B

裝入的鐵水和熔化的廢鋼聚集在爐底(或包底)上形成的一定深度的液態(tài)金屬池。

供氧速度超過(guò)鋼中元素氧化速度的需要時(shí)，氧在熔池中過(guò)多積累的情況。

熔化焊接時(shí)，在熱源作用下，焊件上形成的具有一定形狀的液態(tài)金屬部分被稱的焊接溶池。弧焊過(guò)程中，電弧下的熔池金屬在電弧力的作用下克服重力和表面張力被排向熔池尾部。隨著電弧前移，熔池尾部金屬冷卻并結(jié)晶形成焊縫。

焊縫的形狀決定于熔池的形狀,熔池的形狀又與接頭的形式和空間位置、坡口和間隙的形狀尺寸、母材邊緣、焊絲金屬的熔化情況、熔滴的過(guò)渡方式等有關(guān)。接頭的形式和空間位置不同，則重力對(duì)熔池的作用不同。焊接工藝方法和規(guī)范參數(shù)不同,則熔的體積和熔池的長(zhǎng)度等都不同。平焊位置時(shí)熔池處于最穩(wěn)定的位置,容易得到形良好的焊縫,在生產(chǎn)中常通過(guò)焊接變位機(jī)等裝置使接頭處于水平或船形位置進(jìn)行焊接。而在其他空間位置焊接(橫焊、立焊、仰焊、全位置焊)時(shí),由于重力的作有使熔池金屬下淌的趨勢(shì),因此要采取特殊措施(例如施加脈沖電流等)控制焊縫成形。當(dāng)坡口和間隙、焊接規(guī)范參數(shù)等不合適時(shí)，也有可能產(chǎn)生焊縫成形方面的缺欠。2100433B

圖1為典型的有渣法埋弧電爐熔池結(jié)構(gòu)。有渣法電爐爐膛是由生料層、軟熔層、焦炭層、熔渣層、金屬熔池等幾個(gè)部分構(gòu)成。在靠近爐墻溫度比較低的部位存在由凝Ⅲ的熔渣和未反應(yīng)的爐料構(gòu)成的死料區(qū)。

電爐內(nèi)爐料下降過(guò)程先后經(jīng)歷的幾個(gè)主要區(qū)域是：爐料預(yù)熱區(qū)、爐料軟熔區(qū)、焦炭層、爐渣層和熔融金屬層。

生料層由術(shù)反應(yīng)的爐料，如焦炭、礦石和熔劑組成?？拷姌O的部位溫度較高，爐料熔化速度快，生料層的厚度較薄，而遠(yuǎn)離電極的部位料層較厚，爐料下沉速度相對(duì)較慢。爐氣在通過(guò)松散的乍料層時(shí)與爐料進(jìn)行熱交換，電流通過(guò)導(dǎo)電的爐料產(chǎn)生熱量使料層溫度升高。礦石中的高價(jià)氧化物，如MnO₂、Fe₂O₃，會(huì)住這一部位發(fā)生熱分解或被CO還原成低價(jià)氧化物。在溫度更高的部位，出現(xiàn)FeO的同態(tài)還原，有金屬鐵生成。

在料層溫度低于1300℃的區(qū)域，鉻鐵尖晶石中的Fe₂O₃和FeO被CO和C還原；在料層更深處溫度高于1300℃區(qū)域Cr₂O₃，開(kāi)始出現(xiàn)還原。三價(jià)鐵、二價(jià)鐵和鉻先后從鉻鐵礦中分離出去，在礦石中形成分散的金屬珠；結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全改變的尖晶石仍維持著礦石顆粒形狀。尖品石的熔化溫度很高，只有在溫度更高的深度才會(huì)出現(xiàn)渣化。

當(dāng)料層溫度高于爐料的軟化溫度或還原反應(yīng)產(chǎn)物的熔點(diǎn)時(shí)，爐料出現(xiàn)軟熔現(xiàn)象。這一部位位于焦炭層卜部，稱為軟熔層。錳的高價(jià)氧化物Mn₂O₃和Mn₃O₄。在軟熔層全部還原生成低價(jià)氧化錳MnO并進(jìn)入熔渣。在1300～1500℃發(fā)生的鉻的固態(tài)還原也是這一區(qū)域的主導(dǎo)反應(yīng)，鉻的還原加劇了礦石解體進(jìn)程，大大加快了礦石的熔化。南于錳和鉻的還原遲于鐵的還原，在料層巾金屬顆粒中的錳鐵比或鉻鐵比由上到下逐漸增加。鐵和鉻的還原是強(qiáng)烈吸熱反應(yīng)。輸入爐內(nèi)的熱量有50%以上用于還原金屬氧化物。爐料層和軟熔層所產(chǎn)生的電阻熱量較少，軟熔層所需的熱量足由焦炭層向上傳遞的。軟熔層上下溫差較大，下部是還原反應(yīng)的主要部位。盡管初渣和含鐵較高的金屬珠有一定的流動(dòng)性，但熔點(diǎn)很高的術(shù)還原礦石摻雜在其中，軟熔層整體并沒(méi)有流動(dòng)性。當(dāng)爐料的熔化速度大于還原速度就會(huì)出現(xiàn)爐料過(guò)早熔化，爐膛導(dǎo)電結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致焦炭層上移。