控制低铝的电渣重熔技术研究

上海重型机器厂开发了控制低铝(≤0.010%)的电渣重熔技术。报导了6t(30Cr1Mo1V)、6.5t(60CrMnMo)、4.5t(2.25Cr-1Mo)和90t(26Cr2Ni4MoV)、95t(26Cr2Ni4MoV)、100t(30Cr1Mo1V)电渣重熔锭的试验研究和试生产应用结果。在自耗电极中的铝低达0.006%的情况下,重熔金属的铝为0.003%,[O]=20ppm,[S]=0.0011%。在电极铝被大量氧化的情况下,硅锰可受到保护不烧损。200t 级电渣重熔炉长达数十小时的重熔过程中,金属熔池中的铝稳定地保持在0.006～0.008%范围,相应的氧含量为25ppm,硫含量为0.0020%。低铝、低氧、低硫在锭高方向上分布均匀。90t、95t,100t 电渣锭重熔过程中金属熔池中的氢含量始终为2 ppm。三根大型电渣锭已生产成大锻件,产品质量优良。     

电渣重熔M2高速钢共晶碳化物控制研究

采用普通电渣重熔工艺和新型抽锭式电渣重熔工艺制备M2高速钢,研究了熔池深度与局部凝固时间等参数对高速钢铸锭共晶碳化物形貌和类型的影响.结果表明,电渣重熔工艺不改变碳化物类型,两种工艺制备的M2铸锭都存在M6C、MC、M2C三种类型的碳化物.抽锭式电渣重熔工艺通过有效控制电渣锭直径(D=120 mm)、熔速(11 mm/min)及熔池深度(h=50 mm),减少局部凝固时间,促进平直层片状共晶碳化物转变为离异棒状、粒状碳化物,碳化物平均晶粒尺寸小于50 μm.加快冷却速度会降低组织中共晶碳化物的质量分数,同时也会降低共晶碳化物中强碳化物形成元素如W、Mo、V的含量,使更多碳化物及合金溶于基体中.     

在强氧化气氛下的低碳低硅百吨级电渣锭生产

研究开发了在强氧化气氛下重熔低C(～0.15％)、低Si(≤0.05％)电渣钢确保冶金质量的电渣重熔技术。据此,生产了单重百吨以上的石油化工高压容器锻件用大型电渣锭10根。产品检验结果表明性能优良。     

56t～79t加氢反应器用电渣锭批量生产

加氢反应器是石油加氢裂化装置的心脏设备。利用多个炉号多根电极以小拼大的电渣重熔法,生产了12个56 t~79 t加氢反应器锻件用电渣锭。电渣锭氢含量0.000 2%,锭高方向成分均匀,电渣锭的顶部和底部均可利用,且性能优异。     

MC3电渣重熔过程中的残余应力分析及电渣工艺优化

运用电渣重熔过程中应力场分布理论,对10 t MC3电渣锭从电渣重熔、电渣锭退火及锻前热处理几个方面进行应力状态分析。并通过一次电渣锭锻前断裂事故分析,对10 t MC3电渣锭的电渣重熔、锻前热处理等几个方面提出了工艺改进措施,在生产实践中取得良好效果。     

扩散退火对DIEVAR钢枝晶偏析和元素分布的影响

为研究高温退火工艺对DIEVAR电渣锭中合金元素Cr、Mo分布的影响,采用光学显微镜(OM)观察了DIEVAR电渣锭高温退火前后枝晶形态的变化,并利用电子探针(EPMA)对合金元素Cr、Mo的分布进行了定量分析,依据合金元素Cr、Mo的偏析比(SR),确定了DIEVAR电渣锭合适的高温均质化工艺.结果表明:从电渣锭表层到心部,枝晶逐渐粗大、二次枝晶间距逐渐增大.在1270℃下保温10 h后,枝晶组织消失,合金元素Cr、Mo的偏析比(SR)分别从1.73和2.84降低至1.23和1.45,合金元素分布均匀.结合不同高温扩散后合金元素的SR和分布情况确定了DIEVAR电渣锭锻前合适的高温扩散工艺为1270℃保温10 h,这与扩散动力学方程计算的结果相符.     

电渣重熔过程中渣池内温度分布对冶金质量的影响

本文探讨了渣面温度对高温合金电渣重熔过程中Al,Ti控制的影响及金属熔池/渣池界面温度分布与锭表面质量的关系。当结晶器对底水箱不绝缘时,渣面温度较高,熔炼后期氧从大气向渣中转移速度v_(s-g)~(O_2)比绝缘时大2—3倍;熔炼前期增Al倾向比绝缘时大。炉口电压增加,渣面温度升高,Ti烧损量加大。试验条件下,电压增加1V,Ti烧损量约增加0.03%。金属熔池/渣池界面温度分布可用公式t=ae~(B/d) (B<0)来描述,它对电渣重熔锭表面质量具有决定性影响。文中提出了确定这一分布的方法。锭表面质量可用重熔过程中渣皮厚度的变化来衡量。渣皮厚度δ=B/(1nt_l-1na)。渣池内电流密度分布及结晶器壁附近的热传导条件、渣的液相线温度以及所有影响“高温区间”温度的因素的变化均可导致锭表面质量的改变。     

EFFECT OF TEMPERATURE DISTRIBUTION ROUND THE MOLTEN SLAG POOL ON INGOT QUALITY DURING ESR PROCESS OF SUPERALLOY

本文探讨了渣面温度对高温合金电渣重熔过程中Al,Ti控制的影响及金属熔池/渣池界面温度分布与锭表面质量的关系。 当结晶器对底水箱不绝缘时,渣面温度较高,熔炼后期氧从大气向渣中转移速度v_(s-g)~(O_2)比绝缘时大2—3倍;熔炼前期增Al倾向比绝缘时大。炉口电压增加,渣面温度升高,Ti烧损量加大。试验条件下,电压增加1V,Ti烧损量约增加0.03％。 金属熔池/渣池界面温度分布可用公式t=ae~(B/d) (B<0)来描述,它对电渣重熔锭表面质量具有决定性影响。文中提出了确定这一分布的方法。锭表面质量可用重熔过程中渣皮厚度的变化来衡量。渣皮厚度δ=B/(1nt_l-1na)。渣池内电流密度分布及结晶器壁附近的热传导条件、渣的液相线温度以及所有影响“高温区间”温度的因素的变化均可导致锭表面质量的改变。     

68t加氢反应器电渣锭质量问题分析

炉号13ESR032加氢反应器电渣锭在电渣重熔过程中出现炉口冒黄烟,渣变黑,渣由还原性变为氧化性。通过分析电渣锭质量问题产生原因,提出解决措施并实施生产改进。改进后的电渣锭成分合格,成功交货。     

一种生产同材质电渣引锭板的模具设计探讨

根据大型真空感应熔炼炉生产中所用锭模的相关特性及电渣重熔工序对引锭板的要求,设计出一种模具及耐材,可在浇注真空电极棒的同时,浇注出符合电渣重熔相关要求的电渣引锭板。实践表明:用此方法设计出的模具与耐材生产的引锭板表面光整,成分与真空锭一致,符合电渣重熔过程的使用要求;同时省时省力,避免了电渣重熔后电渣锭底部切除过多的问题,降低了生产成本。     

Effect of preliminary deformation on heat of melting of superplastic eutectic alloy Bi-43 wt % Sn

Studies have been performed on the effect of external compressive stress applied to samples of superplastic eutectic Bi-43 wt % Sn alloy during heating to a near-eutectic temperature on the specific heat of melting of the alloy. The alloy was prepared from chemically pure components by casting onto a massive copper substrate. After compression by ～65% using a hydraulic press, the ingots were aged in air for approximately 7 months. The experiments were carried out using the method of differential thermal analysis. The samples were loaded using a specially designed device. A regular decrease in the specific heat of melting by ～37% has been revealed while increasing the external pressure from 0 to 4.4 MPa. The experimental results are discussed using the available literature data on the heat of melting of the alloy and on the structure of the eutectic.     

Processing of high carbon Fe3Al based intermetallic alloy

A melting procedure for air induction melting (AIM) of an Fe₃Al based intermetallic alloy Fe-15.38 wt%Al-1.1 wt%C is described. Use of an appropriate slag cover during AIM results in elimination of hydrogen gas porosity in cast AIM ingots. Criteria for slag selection and slag to metal ratio are discussed. Refining by slag-metal reactions results in significant reduction in impurity levels (S, O, N) during AIM. Consequently, low cost raw materials such as mild steel scrap and commercial aluminium were used for melting the alloy. The AIM ingot exhibited excellent tensile properties. The ductility and hot workability of the ingot may be further improved by subsequent processing through electroslag remelting. It is also argued that the presence of carbon may be necessary to get AIM castings with desirable mechanical properties.     

纳米多孔铜制备及其电化学性能研究

通过真空熔炼和快速凝固技术制备了Cu-55Al(at%)合金铸锭和快淬薄带,用稀盐酸浸泡法对所得合金进行了化学脱合金。采用XRD、SEM和TEM等方法对脱合金前后的相组成及微观形貌进行了表征。结果表明,合金原始物相均由AlCu和Al2Cu相组成,快淬薄带中Al2Cu相含量更高。二者经脱合金后均能获得三维无序网状多孔铜,孔带平均尺寸分别为83、58 nm。此外,块体多孔铜中虽有少量Al残余,但孔带光滑完整。而合金薄带虽然能够完全脱Al,但孔带表面粗糙,并含有少量的Cu2O。电化学测试表明,多孔铜在碱性条件下电氧化甲醇的电流密度较光滑铜电极提高了25倍,同时还表现出优良的电容性能。     

铸造合金CoCrMoW锻造工艺的研究

通过对CoCrMoW合金电渣锭在两种不同的保温制度下保温后进行两种不同的锻造变形方式开坯锻造,研究了CoCrMoW电渣锭锻造保温温度及锻造变形方式对可锻性的影响。试验研究结果表明:CoCrMoW合金电渣锭在1220℃保温1 h后采用整体锻造,锻件的表面质量与内部质量良好;1200℃保温2 h后,采用整体锻造,锻件的表面质量良好,但是内部有缺陷产生;CoCrMoW合金电渣锭在1220℃保温1 h后锻造变形,电渣锭采用分段锻造时表面出现开裂,采用整体锻造时表面质量与内部质量良好;经过开坯后的小规格坯料再继续开坯或锻成品时,分段锻造与整体锻造均可采用。该合金合理的锻造保温温度为1220~1240℃,电渣锭锻造变形方式必须采用整体锻造;小规格锻造方坯变形方式宜采用整体锻造,但也可采用分段锻造。     

电渣冶金与电渣熔铸在中国的发展

中国电渣冶金起步于1958年,至今所有特殊钢厂均建有电渣冶金车间,拥有工业电渣炉86台,年生产能力10万吨.产品包括优质合金钢与超级合金243个牌号.中国冶金工作者在电渣炉型结构、电渣重熔(ESR)工艺、电渣熔铸(ESRC)异型铸件、制备大钢锭及电渣重熔机理方面取得重大成就,成果得到国外同行认可.     

热处理工艺对Fe-Co-Zr-Mo-W-B大块非晶合金断裂韧度的影响

采用电弧熔炼母合金、感应加热熔化、铜模吸铸工艺,制备了厚度为1mm的板状Fe-Co-Zr-Mo-W-B系Fe基大块非晶合金,铸态试样表面及断口光亮,具有典型的金属光泽,但脆性严重。本文采用压痕试验法研究了热处理工艺对铸态Fe基大块非晶合金脆性的影响。结果表明,合适的退火工艺可使Fe基大块非晶合金的断裂韧度提高到铸态的260％。     

电渣冶金法生产大型钢锭综述

介绍了采用电渣重熔、电渣焊接、电渣浇注和电渣热封顶法生产大型钢锭的工艺,并从钢锭质量、节能、成本等方面对比了上述4种方法的工艺特点.电渣重熔法生产的大型钢锭纯净度和组织均匀性较高,产品质量较好,但工艺设备复杂;电渣焊接法、电渣浇铸法和电渣热封顶法相比电渣重熔法,工艺和设备简单,能耗、成本较低,但产品质量较差.     

高温镍基合金电渣重熔过程中的Al、Ti成分控制

电渣重熔过程中Al和Ti的氧化导致电渣锭轴向成分不均匀,从而对电渣锭的耐腐蚀性能和力学性能产生不利影响。为了控制电渣铸锭中Al和Ti含量的均匀性,需要明确高温电渣重熔过程中Al和Ti含量的变化,并通过优化渣体系比例和冶炼条件来减少合金中Al和Ti的氧化。在现有文献的基础上,以CaF₂-CaO-Al₂O₃-MgO-TiO₂这一低氟渣系和Incoloy825合金为例,综述了电渣重熔过程中Al和Ti元素控制的研究现状。应用离子与分子共存理论（IMCT）,结合FactSage软件,总结了渣的热力学和动力学研究方法。讨论了温度和渣成分对合金中平衡Al、Ti含量的影响。基于膜渗透理论,提出了预测合金中Al和Ti含量的动力学模型,得到了电渣过程中Al和Ti含量随时间变化的数学方程式以及渣-金属反应速率的限制方法。确定电渣重熔Incoloy825合金时TiO₂的最佳添加量约为10％。用IMCT和FactSage对渣-金平衡实验结果进行了比较和分析。FactSage计算结果比IMCT计算结果更准确。TiO₂含量越高,计算结果与实验结果之间的偏差越小。     

Cu-Cr-Zr合金铸锭铸造缺陷产生原因与防止措施

铸锭的铸造质量对合金的使用性能有重大影响,Cu-Cr-Zr合金常见的铸造缺陷包括缩孔、气孔、裂纹、偏析、冷隔和铜豆等。通过对比不同工艺条件下铸锭的微观组织,讨论了熔铸工艺参数以及模具预处理状态对Cu-Cr-Zr合金铸锭铸造质量的影响,并分析了较高含量合金元素所造成的枝晶偏析以及成分偏聚对合金性能的影响。分析了铸造缺陷的产生原因及其对合金性能的影响,介绍了防止常见铸造缺陷的措施和工艺方法。     

万吨级铁基非晶合金原料产业化研究

针对万吨级铁基非晶合金原料供给的重大难题,对底吹电渣感应炉和真空感应钢包精炼炉进行了研究,结果表明:采用2台2t底吹电渣感应炉进行熔炼和一次精炼,1台4t真空感应钢包精炼炉进行二次精炼,能够保证铁基非晶合金的成分精度,而且其产能能够满足万吨级铁基非晶合金生产需要。