重熔炉(VAR)是高真空下在水冷铜结晶器中用电弧熔化被熔炼材料(自耗电极)直接使它沉积凝固的设备。由于是顺序地一点点地熔炼凝固,依靠真空精炼、夹杂物的上浮分离、凝固组织的改善,质量得以提高。原来开发重熔炉是用于熔炼含钛一类的高熔点活泼金属的,I960年前后开始用于熔炼钢铁材料,在日本的神户制钢所,运行着103kg~25x103kg容量的炉子。
重熔炉由给水设备、真空排气系统、电极驱动系统构成。它使用直流电,电极为负极,结晶器是正极。真空排气系统采用旋转油泵、机械升压器、扩散油泵,真空度可达约10-3Pa(10-5_Hg),熔炼中保持10-1~10$Pa(10-3~10-4mmHg)。熔炼速度因钢种而异,与供给的电流之关系是0.45~0.65kg/(kA*_)左右。
重熔炉由于采用真空精炼,氢、氮、氧等有所降低,但含有易与氮结合的元素的钢种,脱氮效率不大,另外真空精炼使夹杂物减少和细化。其结果是,韧性改善、冲击功提高、迀移温度降低、各向异性减少、疲劳强度和蠕变强度提高。可用来制造飞机结构材料、气轮机材料、核反应堆零件、轴承钢等。
从发热原理来说,重熔炉是一种电阻熔炼炉。电渣重熔工艺是电极下端部浸埋在熔融的熔渣中。交流电流通过高电阻渣池时产生大量热量,它把浸埋在熔融的熔渣中的电部熔化,熔化产生的金属熔滴穿过渣池滴入金属熔池,然后被水冷结晶器冷却后凝结成锭。在此过程中,金属熔滴与高温高碱度的熔渣充分接触,产生强烈的冶金化学反应,使金属得到了精炼。重熔炉的关键技术是熔渣系统。在重熔炉中,熔渣的主要作用有四点,即:热源作用、保护作用、成型作用和冶金化学作用。熔渣的化学成分对电渣熔炼产品的质量和技术经济指标有很大影响。
熔渣的特点是:(1)具有较高的电阻率,在熔炼过程中能产生足够的热量,以保证金属熔化、升温和提纯。(2)具有一定的碱度,所以其脱氧和脱硫效果好。(3)不含有不稳定的氧化物,如MnO、FeO等。(4)具有良好的流动性,以保证高温下的对流热交换和液态物理化学反应充分进行。(5)具有较低的熔点,一般比被熔金属的熔点低150-250℃,这使锭子成型良好。(6)具有较高的沸点,以便在高温下不致大量挥发掉。