周正華,趙艷梅,馬 輝,張聰亮
(常州中鋼精密鍛材有限公司,江蘇 常州213149)
Incoloy 825合金(以下簡稱825合金)是一種含Ni-Fe-Cr-Mo-Cu的奧氏體合金。高的Cr,Ni,Mo,Cu的含量使該合金在中等氧化性環(huán)境及中等還原性環(huán)境中均有很好的耐蝕性能。這使得該合金廣泛應(yīng)用在化學(xué)工程、廢物處理、油氣開發(fā)、酸生產(chǎn)及酸洗工藝等工程等領(lǐng)域。
同時(shí)該合金還通過添加適當(dāng)?shù)慕饘兮亖矸€(wěn)定化其奧氏體組織,增強(qiáng)825合金的耐晶間腐蝕能力。所以825合金生產(chǎn)過程中,鈦的精確控制對該合金的耐蝕性能有著重要的影響。
本文利用惰性氣體保護(hù)電渣爐(IGESR),在兩種不同渣系條件下研究825合金中鈦的變化規(guī)律,通過恰當(dāng)工藝控制,進(jìn)而達(dá)到精確控制825合金的鈦含量的目的。
IGESR熔煉過程中,雖然結(jié)晶器內(nèi)有氬氣保護(hù),但氬氣罩并非完全密閉性,所以反應(yīng)(1)適度存在。
重熔過程中,當(dāng)金屬熔滴穿過渣池時(shí),又有反應(yīng)(3)、(4)[1]的發(fā)生:
因鋁與氧的親和力大于鈦,Al2O3的穩(wěn)定性大于TiO2,所以反應(yīng)(3)一般會(huì)向右進(jìn)行;因鈦的化學(xué)活性大于硅,所以反應(yīng)(4)一般也會(huì)向右進(jìn)行;但是反應(yīng)物與生成物的濃度也會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速度與方向。
利用EAF+VOD熔煉出φ400mm~φ430mm的825電極錠,825化學(xué)成分要求見表1。然后再利用IGESR重熔電極錠,預(yù)熔渣成分見表2。通過固渣起弧,熔煉出Φ(520~550)mm的電渣錠。使用斯派克直讀光譜儀及熱電等離子發(fā)射光譜儀 檢測電極錠與電渣錠中的鋁、鈦、硅等化學(xué)成分。
表1 825主要化學(xué)成分要求 Wt%
表2 預(yù)熔渣成分 Wt%
表1有EAF+VOD熔煉4爐825合金的平均鋁、鈦、硅平均成分及IGESR重熔得到的電渣錠鋁、鈦、硅化學(xué)成分。由表3可知,渣系1重熔后的電渣錠底部出現(xiàn)輕微燒鈦增鋁的現(xiàn)象,鋁增加0.02%,鈦減少0.15%,硅變化不大;渣系2重熔后的電渣錠底部出現(xiàn)燒鈦、燒鋁、增硅的現(xiàn)象,鈦減少0.4%,鋁減少0.03%,硅增加0.16%;渣系2與渣系1相比,電渣錠頭尾鈦、硅成分偏差較大。
表3 825 IGESR錠Al、Ti、Si成分 Wt%
(1)渣系1中含有一定量的TiO ,又因825合金中鈦含量較高,這有利于反應(yīng)(3)向右進(jìn)行,進(jìn)而使得底部出現(xiàn)輕微燒鈦增鋁的現(xiàn)象,電渣鑄錠頭尾鈦的偏差達(dá)到0.15%,但電渣鑄錠頭尾鈦含量較為均勻。
(2)渣系2中含有SiO2,這導(dǎo)致底部出現(xiàn)較嚴(yán)重的燒鈦增硅的現(xiàn)象,電渣鑄錠頭尾鈦的偏差達(dá)到0.3%;與電極錠相比,電渣鑄錠尾部鈦的總燒損率達(dá)到0.4%,這表明反應(yīng)(4)較為活躍。
(1)根據(jù)鈦、鋁、硅的變化規(guī)律,將825合金中鈦含量設(shè)計(jì)為接近標(biāo)準(zhǔn)值上限,鋁、硅含量設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)值中下限,IGESR后可確保825最終成分合格。
(2)渣系1含有TiO2,熔煉825合金時(shí)使用渣系1會(huì)比使用渣系2獲得頭尾鈦成分更加均勻的電渣鑄錠。
[1]姜周華.電渣冶金的物理化學(xué)及傳輸現(xiàn)象[M].東北大學(xué)出版社,2000,149:154-155.