兩種渣系對(duì)Incoloy 825合金鈦含量的影響

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(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)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(guò)添加適當(dāng)?shù)慕饘兮亖?lái)穩(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(guò)程中，鈦的精確控制對(duì)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(guò)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。

1 鈦燒損機(jī)理分析

1.1 惰性氣體保護(hù)電渣熔煉(IGESR)鈦?zhàn)兓瘷C(jī)理分析

IGESR熔煉過(guò)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(guò)程中，當(dāng)金屬熔滴穿過(guò)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。

2 開(kāi)發(fā)實(shí)踐

利用EAF+VOD熔煉出φ400mm～φ430mm的825電極錠，825化學(xué)成分要求見(jiàn)表1。然后再利用IGESR重熔電極錠，預(yù)熔渣成分見(jiàn)表2。通過(guò)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(cè)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%

3 開(kāi)發(fā)結(jié)果

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%

4 分析討論

(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。

5 結(jié)語(yǔ)

(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.