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電弧爐冶煉GH2132合金的研究

時間:2015-1-16 13:47:13

 GH2132合金是以15Cr-25Ni-Fe為基組成穩定的奧氏體基體、以金屬間化合物γ′相[Ni3(Ti,Al)]強化的鐵基變形高溫合金,該合金適於600~700℃長期使用的高溫部件。其產品主要有鍛餅、熱軋棒材、熱冷軋薄板等,電弧爐冶煉+電渣重熔是GH2132合金最常用的冶煉方式。 

  電弧爐冶煉GH2132合金在工業生產中存在以下控製難點:(1)混渣現象;(2)Ti元素難以控製;(3)增碳。科研人員針對以上現象進行分析探討,以求獲得解決以上難點的方法。
  在電弧爐冶煉過程中,GH2132合金熔點低,含Ti多,冶煉過程中易出現混渣現象。鋼渣互混最為嚴重的階段是出鋼過程,出鋼時鋼水被衝擊成許多微小熔滴懸浮於渣中,造成混渣。若在鎮靜時間內金屬熔滴不能沉入鋼液中,則鋼水不能完全澆出,這就降低了鋼水收得率。
  鈦的氧化主要在化料過程中,其可能的反應有兩種。一種是被空氣中的氧氧化,另一種是被鋼液中溶解的[O]氧化。在冶煉操作過程中,前期海綿鈦墊爐底,後期采用鋁(熔點660℃)製飯盒包裝海綿鈦,插入爐中。由於鋼液溫度在1480~1515℃範圍內,當鋁插入後瞬時熔化,不能有效地包裹海綿鈦,同時由於海綿鈦的比重(1.0g/cm3)小於合金比重(7.93g/cm3),且熔點高於鋼液溫度,海綿鈦迅速上浮到渣中,與渣中的氧反應生成TiO2,降低了Ti的收得率。
  GH2132合金隨C含量的增多,合金的碳化物相(TiC)也不斷增多,TiC相的增多,減少了合金有效Ti的數量,也就是減少了γ′相的析出數量,其次TiC相的增多,增加了合金夾雜物數量,由此影響合金的瞬時性能指標。隨C含量的增多,室溫瞬時拉伸性能指標均下降,650℃瞬時拉伸塑性指標上升,強度指標下降,但當C含量在0.04%左右時影響不大,因此將C控製在0.04為佳,不應大於0.06%。冶煉GH2132合金增碳途徑主要有爐料增碳、電極增碳、合金增碳。通過研究分析,解決問題采取的措施及達到的效果如下:
  (1)針對GH2132合金電弧爐冶煉中出現的混渣現象,通過對冶煉過程中提高Al2O3的量,降低了渣的熔點及爐渣粘度,有效解決了混渣現象,鋼水回收平均提高5%。
  (2)針對GH2132合金電弧爐冶煉中Ti元素燒損的問題,通過對爐渣成分的調整及采用純鈦調Ti,Ti收得率平均提高16.08%。
    (3)針對GH2132合金電弧爐冶煉中出現的增C現象,通過控製GH2132合金冶煉過程中增碳的主要途徑,有效地解決了增碳現象。成品碳平均控製0.05%,達到節能磷鐵的理想目標。