真空感应炉坩埚材质对镍基合金Inconel 690氧硫含量的影响

研究和分析了200 kg和500 kg真空感应炉镁质（/%:97.60MgO、1.34CaO）、钙质（/%:98.70CaO、0.55MgO）和铝镁质（/%:85.57Al₂O₃、11.36MgO、2.47CaO）坩埚对所熔炼的Inconel 690镍基合金（/%:0.01～0.03C、27.0～31.0Cr、7.0～11.0Fe）中氧、硫含量的影响。结果表明,铝镁质坩埚冶炼的合金中氧含量最低,为（10～15）×10^-6[O]和（50～60）×10^-6[S];CaO坩埚冶炼的合金中硫含量最低,为10×10^-6[S]和（27～48）×10^-6[O];MgO坩埚冶炼的合金中氧、硫含量较高,为（50～60）×10^-6[S]和（24～35）×10^-6[O]。     

真空感应炉炉衬材质对Inconel 690合金纯净度的影响

 为了研究坩埚材质对真空感应炉熔炼镍基合金Inconel 690纯净度的影响,在200、500kg真空感应炉上,分别使用镁质坩埚、钙质坩埚、铝镁质坩埚冶炼了Inconel 690合金,分析了产品中全氧含量、硫含量及氧化物夹杂数量、尺寸。真空感应炉铝镁质坩埚冶炼的产品全氧含量可达到(10~15)×10-6(质量分数,下同),硫含量55×10-6,合金中存在粒径5~10μm的D类夹杂物和粒径50μm以下的B类夹杂物,产品纯净度较高。钙质坩埚冶炼的产品硫含量可达到10×10-6,全氧含量平均为33×10-6,合金中存在大量的粒径5~10μm的D类细小夹杂物,同时存在少量粒径50~100μm的大型钙硅酸盐夹杂物。镁质坩埚冶炼的合金中全氧、硫含量分别为28×10-6、55×10-6,存在大量粒径50μm以上的B类氧化物夹杂。Inconel 690合金通常采用真空感应炉加电渣重熔的工艺路线生产,不考虑硫含量对纯净度的影响,建议真空感应炉采用铝镁质炉衬冶炼Inconel 690合金。     

真空感应炉冶炼高纯铁的工艺

在30 kg真空感应炉上进行脱氧、脱氮试验,结果表明,通过控制冶炼的温度及真空度来控制坩埚热分解的供氧和碳脱氧反应速率,可将原料纯铁中的氧的质量分数降低到20×10~(-6)以下.通过加强钢液的C-O反应,降低钢液中的氧含量,有利于钢液的脱氮.通过对夹杂物的统计发现,随着钢中全氧含量的降低,残留在钢中的氧化物夹杂数量明显减少,夹杂物尺寸明显变小.     

采用锈蚀纯铁在真空感应炉内炼钢的问题分析

为拓宽真空感应炉用料范围,采用锈蚀纯铁和洁净纯铁在相同条件下进行熔炼对比实验。实验结果表明,采用锈蚀纯铁和洁净纯铁钢中夹杂物最高级别分别为2.5级和1.0级,夹杂物主要为炼钢过程中生成的Al2O3和球状铝尖晶石。通过改进工艺,利用碳在真空状态下脱氧的能力比Al强的特点,在熔化期和精炼期深度脱氧以减少钢液中Al2O3夹杂的含量,解决了锈蚀纯铁在真空感应炉内炼钢造成的合金损耗大、夹杂物含量偏高等问题。     

采用锈蚀纯铁在真空感应炉内炼钢的可行性分析

为拓宽真空感应炉用料范围,采用锈蚀纯铁和洁净纯铁在相同条件下进行熔炼对比实验,结果表明,采用锈蚀纯铁钢中夹杂物最高含量为2.5级,采用洁净纯铁钢中夹杂物最高含量为1.0级,夹杂物主要为炼钢过程中生成的Al2O3和球状铝尖晶石.通过改进工艺,利用碳在真空状态下脱氧能力比Al强的特点,在熔化期和精炼期深度脱氧减少钢液中Al2O3夹杂的含量,解决了锈蚀纯铁在真空感应炉内炼钢造成的合金损耗大、夹杂物偏高等问题.     

坩埚材质及顶渣成分对帘线钢夹杂物成分的影响

 使用碳管炉熔炼帘线钢72A,研究不同材质坩埚及不同成分顶渣对钢中夹杂物的影响。结果表明,MgO坩埚冶炼的帘线钢中夹杂物变形率高于ZrO2、SiO2、Al2O3坩埚。采用SiO2坩埚冶炼时,钢中夹杂物几乎不变形,其SiO2含量大于90%(质量分数,下同)。采用Al2O3坩埚,个别夹杂物Al2O3的含量达到40%左右,不适合冶炼帘线钢。钢中夹杂物成分进入较低熔点区(即不大于1500℃的区域)的条件为：采用MgO坩埚,顶渣碱度为10时,wAl2O3≤3%,或顶渣碱度为09时,wAl2O3为9%;采用ZrO2坩埚时,顶渣碱度为11~12时,wAl2O3为3%。     

用氧化钙坩埚真空感应熔炼超低氧钢

在真空感应炉中用石灰砂捣打炉衬 ,熔炼高强度螺栓钢 42CrMo时 ,可将钢中的T .O含量降低到(5～ 6)× 10 -6 ,从金相试样上检测到的氧化物夹杂颗粒平均直径为 1.5 5 μm。     

齿轮钢冶炼过程纯净度分析

氧化物夹杂是影响齿轮钢质量的重要原因之一。取样分析了齿轮钢冶炼过程中各工位的氧、氮含量及夹杂物的数量、尺寸等。结果认为,应重点优化LF精炼工艺,以提高齿轮钢钢水的纯净度,进而提高齿轮钢的质量。     

真空感应炉冶炼高氮钢的影响因素

通过工艺试验研究,分析探讨了真空感应炉在冶炼高氮钢过程中炉内压力、温度、化学成分、氮化物加入时间等因素对钢中氮含量的影响,在此基础上给出了真空感应炉冶炼高氮钢氮含量的经验公式,结果表明用真空感应炉冶炼高氮钢时,钢的化学成分和加入的氮化物对氮含量有较大影响.     

防止真空感应炉炉料架桥的生产实践

某50 kg真空感应炉冶炼过程中频繁发生炉料架桥的问题,经深入分析炉料架桥形成的原因并结合冶炼的实际情况,采取一系列行之有效的措施,已取得明显成效,显著减少炉料架桥事故,确保冶炼顺行,降低成本,保证冶炼任务按计划完成。     

多功能真空感应炉的开发

本文开发了一台多功能真空感应炉及其计算机控制系统.本系统具有真空下感应加热、加料、测温、取样、顶吹、底吹、中间包加热和多种铸锭等多种功能.控制系统采用上位机监控管理级和下位机PLC过程控制级组成两级控制系统.上位机采用工业控制计算机,利用Win CC组态软件编程,实现人机交互;下位机来实现主要控制功能,选用西门子S7-300PLC系列产品S7 314C PN/DP作为CPU,并采取现场总线分布式控制结构.为了更好脱碳和脱氮,增加了顶底复吹的功能可用于冶炼超低碳、氮钢,可用于冶炼超纯钢.实际试验表明,冶炼出的超纯铁素体不锈钢、镍基高温合金和超高强度钢完全达到了预定的成分和质量要求.     

基于遗传算法的真空感应炉PID温度控制系统

针对真空感应炉的温度控制，提出了一种基于遗传算法的PID控制方法。该控制器以系统误差、控制器输出、上升时间和超调量构成的函数为性能指标，利用遗传算法全局搜索能力获取一组最优的PID参数Kp、KI、KD，并且能根据实时获取的误差在线调整PID参数。应用结果说明，该温度控制器具有良好的动、静态特性、自适应性和鲁棒性。     

真空感应炉熔化期工艺优化控制

采用神经网络进行真空感应炉熔化期工艺过程的建模,利用实际工业生产数据进行仿真,并对某一钢种的熔炼工艺操作,采用遗传算法对熔化期电能的输入与合理分配进行了寻优,仿真结果表明该方法的有效性和优越性。     

用氧化镁坩埚真空熔炼优质低碳低氧钢

为了降低氧化钙坩锅冶炼优质低碳低氧钢的生产成本,在50kg真空感应炉上开展氧化镁坩埚替代氧化钙坩锅冶炼优质低碳低氧钢的工艺试验。试验结果表明:随炉加入5g底碳可以用于钢液脱氧,不会造成钢液增碳;利用SiO挥发脱氧的特点,在真空度1Pa时,加入硅铁,抽气10min,成功用氧化镁坩埚冶炼出w(C)为9×10-6～14×10-6、w(O)为14×10-6～18×10-6的优质低碳低氧钢。     

真空感应熔炼AerMet100超高强度钢脱氮实验研究

摘要：通过取样检测并结合热力学和动力学计算研究了氧化镁质（MgO）、镁铝尖晶石质（MgO·Al2O3）和氧化钙质（CaO）3种坩埚和2种真空压力（50~100Pa和5~10Pa）对AerMet100超高强度钢脱氮的影响。实验结果表明：随着精炼时间增加,3种坩埚在2种真空压力下的钢液中N质量分数都逐渐减少。相比之下,CaO坩埚脱氮效果最佳,2种真空压力下30min时N质量分数均减少到0.0005%。动力学计算结果表明：MgO和MgO·Al2O3坩埚在2种真空压力下的钢液中O和S活度较高,脱氮反应均服从2级,即钢液脱氮受界面化学反应控制;而CaO坩埚在2种真空压力下的钢液中O和S活度较低,脱氮反应均服从1~5级,即钢液脱氮由液相边界层传质和界面化学反应共同控制。此外,减小真空压力,脱氮速率加快,有利于钢液脱氮。     

Ce-Mg复合处理对含硫齿轮钢SCr420H洁净度的影响

 为了探究不同的Ce、Mg含量对含硫齿轮钢SCr420H洁净度的影响,在真空感应熔炼条件下对含硫齿轮钢SCr420H进行Ce-Mg复合处理,分析了Ce、Mg的收得率、脱氧与脱氮效果及夹杂物的形貌、种类、数量、尺寸及形态。结果表明,Ce的收得率稳定在10%～15%,Mg的收得率在1%～1.5%之间;Ce-Mg处理能够在铝脱氧的基础上进一步将钢中氧质量分数降低至0.000 9%;Ce-Mg处理后形成的含Ce、Mg夹杂物呈现近球状形态,可在一定程度上改善含硫钢中夹杂物的形态。     

真空感应炉近常压气氛保护熔炼高氮马氏体不锈钢

研究了在真空感应炉近常压气氛保护熔炼条件下氮在马氏体不锈钢0Cr16Ni5Mo中的溶解度,探讨了炉内保护气体种类、氮化铬铁加入量对钢中氮含量的影响.结果表明,炉内保护气体种类对钢中氮的溶解度有较大影响,氮化铬铁合金加入量对钢氮含量的影响因保护气体种类不同而异.     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。