[科普中國(guó)]-打弧

打弧是指電渣熔鑄過(guò)程中由于工藝參數(shù)不穩(wěn)定使主回路某一處分流過(guò)高，渣衣破裂從而導(dǎo)致鋼錠表面形成孔洞，產(chǎn)生弧點(diǎn)的現(xiàn)象。打弧現(xiàn)象嚴(yán)重影響鋼錠質(zhì)量、成材率及結(jié)晶器壽命。1

定義電渣熔鑄過(guò)程是利用大電流通過(guò)渣阻區(qū)域而產(chǎn)生的高溫將自耗電極逐漸熔化的過(guò)程，電極、渣池、金屬熔池、鋼錠、底水箱及短網(wǎng)和變壓器構(gòu)成了整個(gè)冶煉過(guò)程的主回路。當(dāng)工藝參數(shù)在某一冶煉時(shí)刻不穩(wěn)定，導(dǎo)致主回路電流導(dǎo)通不順暢，在鋼錠和結(jié)晶器之間產(chǎn)生分流。若出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，某一處的分流過(guò)高，該處渣衣破裂，鋼錠與結(jié)晶器之間導(dǎo)通產(chǎn)生弧光放電，就會(huì)導(dǎo)致鋼錠表面形成孔洞，產(chǎn)生弧點(diǎn)。這種現(xiàn)象就是打弧。

打弧現(xiàn)象的影響鋼錠表面出現(xiàn)弧點(diǎn)，嚴(yán)重影響鋼錠質(zhì)量、成材率及結(jié)晶器壽命。

冶煉過(guò)程出現(xiàn)的弧點(diǎn)如以下兩圖所示：

從圖中可以看出，冶煉過(guò)程中的打弧現(xiàn)象將電渣錠的錠身?yè)舫鲂《?，大小深淺不一，給電渣錠的表面質(zhì)量和內(nèi)部組織帶來(lái)缺陷，不利于后續(xù)的鍛造軋制工藝。

將鋼錠表面有弧點(diǎn)的位置切開，酸洗腐蝕截面，照片如下圖所示：

從圖中可以看出，弧點(diǎn)具有一定的深度，且沿弧點(diǎn)方向的樹枝晶變?yōu)榈容S晶組織并向心部延伸。由此可以推斷出打弧現(xiàn)象是電流從鋼錠外部向內(nèi)部擊穿產(chǎn)生的，樹枝晶形成之后，該處產(chǎn)生放電現(xiàn)象將樹枝晶重新熔化再凝固，由于周邊熱場(chǎng)梯度較小，故形成等軸晶組織，破壞了柱狀晶的連續(xù)性，晶粒較大且疏松；弧點(diǎn)較深，影響產(chǎn)品的成材率。

產(chǎn)生打弧的原因工藝參數(shù)的不穩(wěn)定，如電流、爐口電壓、渣系組成以及渣層厚度的變化都有可能導(dǎo)致打弧。

1.電力因素電壓過(guò)高時(shí)，電極埋入深度過(guò)淺，電渣過(guò)程就會(huì)變得不穩(wěn)定，電極漂浮在渣面上，電流大幅度波動(dòng)，渣面溫度過(guò)高，致使鋼錠中氣體和夾雜物增加，合金元素特別是易氧化元素的燒損增加，同時(shí)也造成鋼錠的表面成型較差。低電壓高電流有利于電渣重熔冶煉過(guò)程的穩(wěn)定。

2.渣系組成為了研究渣系對(duì)弧點(diǎn)產(chǎn)生的影響，冶煉過(guò)程中通過(guò)改變?cè)蹬浔葋?lái)進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)改變?cè)抵懈鞒煞值呐浔雀淖冊(cè)碾娮杪?、渣的粘度、渣的流?dòng)性、渣衣的塑性及剝離性等特性，從而提高鋼錠的表面質(zhì)量，減少打弧的產(chǎn)生。

3.渣層厚度看出渣層厚度越厚（渣量的不同變化情況及冶煉時(shí)頂部底部渣量的變化情況），金屬熔池淺，電極埋入深度被動(dòng)的減少，導(dǎo)致電參數(shù)的不穩(wěn)定，進(jìn)而影響鋼錠的冶煉質(zhì)量。渣池越深越容易發(fā)生打弧現(xiàn)象，薄渣冶煉能有效避免打弧的產(chǎn)生。合適的渣量可以很好的保證電參數(shù)的穩(wěn)定性，同時(shí)也具有較好的渣 衣剝離性、渣衣厚度均勻性及鋼錠表面質(zhì)量。1

打弧的應(yīng)用在熱噴涂時(shí)，用電弧為熱源，噴涂時(shí)以一定速度送進(jìn)的兩根通電金屬絲在接觸點(diǎn)打弧，瞬時(shí)熔化噴涂，噴涂材料局限于以金屬絲為主的導(dǎo)電絲材。該法設(shè)備投資較少，噴涂效率高，成本低，應(yīng)用較廣。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學(xué)