九铭特钢高温合金Inconel 718电渣重熔冶炼技术资讯
九铭特钢洁净金属喷射成型技术
非金属夹杂物对气涡轮发动机高温合金部件的低循环疲劳寿命有重要的影响，脆性的夹杂物经常是裂纹源，从而导致了高温合金部件的早期失效。因此，消除或限制此类夹杂物的大小尺寸就显得十分重要。
目前，在高纯净度铸造、锻造高温合金生产工业中普遍采用三联工艺（真空感应熔炼＋电渣重熔＋真空电弧重熔）。真空感应熔炼制备具有适当化学成分的自耗电极，在电渣重熔工序去除脆性的氧化物夹杂获得较高的纯净度，后通过真空电弧重熔获得无宏观偏析、组织均匀的毛坯，这一组合工艺很快就成为了标准的冶炼工艺。然而，这一工艺生产成本高、冶炼周期长。为了克服这一问题，通用电气公司开发了洁净金属喷射成型技术。有机地结合了电渣精炼和喷射成型优点的洁净金属喷射成型技术可以十分快速、经济地航空发动机以及工业用气涡轮发动机部件制造的需求。
具有合格成分的自耗电极经电渣重熔后得到纯净的液态金属，通过底部浇铸系统，即冷壁感应引导系统（CIG），液态金属到达喷射成型室，在这里，稳定的气流把液态金属雾化成可快速凝固的金属滴，然后可直接制得高质量无缺陷的铸锭，以及各种尺寸、近终成形的合金铸件。这一技术有效地减少了工序，特别是对一些难以锻造的沉淀强化高温合金部件的制造来说，具有重要的意义。另外，在减少生产时间、降低生产成本的同时，液态金属喷射成型技术明显地提高了铸件的纯净度，表1对高温合金718真空感应自耗电极、三联工艺重熔锭和洁净金属喷射成型铸件中的氧化物夹杂进行了比较。
九铭特钢可控气氛电渣冶金
1 真空电渣重熔
应用于航空领域的高温合金必须在真空下电弧重熔，这样重熔后金属具有良好的组织结构和高的纯净度，并且成分易于控制，然而，真空电弧重熔不能脱硫且易形成白点及产生年轮状偏析。*，电渣重熔金属同样具有良好的组织结构和高的纯净度，脱硫效果好，不易形成白点及产生年轮状偏析，但电渣重熔过程中活泼元素烧损大，成分控制困难，气体含量有时会增加。考虑到以上情况，德国的ALD真空技术公司开发了结合两者优点、克服两者不足的真空下电渣重熔技术[14]。工业性试验结果表明，直径为250mm、重量约为300kg的真空下电渣重熔锭表面光滑，无表面缺陷，在有效脱硫的情况下，活泼元素如钛、铝等没有烧损。
2 惰性气体保护下的电渣重熔
过去电渣熔炼都是在大气气氛或者为了防止增氢而在干燥空气下进行的。六十年代初以来的研究表明，重熔合金中的氧含量取决于主要脱氧元素的浓度和该脱氧元素的氧化物在渣中的活度，此外，渣池上的氧分压也或多或少也产生一定的影响，氧的介入除了直接与Fe、Mn和其它重元素的阳离子发生反应外，更多的是由于熔渣上方电极受热被氧化引起的。在过去的几十年中，普遍通过往渣池中加入脱氧剂如Al、CaSi、FeSi、Mg等的方法对熔渣连续脱氧，然而这样就会引起熔渣组分的变化，从而使重熔锭中的易氧化元素含量的不一致。近来，采用惰性气体保护下的电渣重熔，在防止增氢的同时，也可以有效地防止氧的增加。相信在不久的将来，电渣冶金过程的惰性气体保护将成为通用措施之一。
九铭特钢 高温合金Inconel 718电渣重熔冶炼技术资讯 下面将介绍德国ALD公司于为英国第五RIXSON高温合金有限公司制造的台惰性气体保护电渣重熔炉。这台电渣炉配备了一个密封罩把熔炼区域与大气*隔离，用真空泵把空气排出后再充入氩气，并且通过计算机控制可全自动运行。熔炼过程是在*无氧化的惰性气氛下进行的，因而，熔渣不会被氧化，也无需加入脱氧剂，重熔锭具有的纯净度。
由于氧和氮的问题而没有实质性的突破。现在，在全密封的惰性气体保护下，重熔钛就成为可能。实验是在ALD公司的惰性气氛电渣重熔炉上进行的，重熔锭的直径是170mm，熔渣的组成是工业纯的CaF2和2～9%的金属钙。乌克兰顿涅茨克国立技术大学和美国拉特罗布钢铁公司联合研究结果表明，惰性气氛电渣重熔钛的纯净度与碘化物提纯钛相当，氧含量小于0.03%、氮小于0.005%、氢小于0.003%、碳小于0.01%。乌克兰巴顿电焊研究所也同样得到了令人振奋的结果，这又进一步拓宽了电渣冶金的应用范围。
3 高压电渣炉
九铭特钢德国建成了世界上高压电渣重熔炉。这台炉子能生产直径1m，重达14.5吨的锭子，熔炼室氮气压力高达4.2Mpa。在这样的条件下，就可能*生产氮含量超过1%的大尺寸奥氏体不锈钢锭，在铁素体和马氏体不锈钢中氮的含量也可以达到0.5%。氮是奥氏体稳定元素，其作用超过镍的30多倍，在奥氏体组织中溶解氮的增加可显著提高抗拉强度、屈服点和耐腐蚀性能。
保加利亚、奥地利也发展了类似工艺来生产高氮钢。
以上简要地介绍了近年来国外在电渣冶金方面所取得的重要进展。这些成果的取得进一步发扬了电渣冶金技术*的性，部分或*克服了长期困扰电渣冶金发展的一些问题，电渣冶金显示了更强大的生命力，即使在炉外精炼技术飞速发展的今天，电渣冶金在许多方面仍具有较大的竞争力。如电渣重熔在中型及大型锻件生产、电渣重熔空心锭和电渣熔铸异型铸件方面地位仍将占有重要地位；在优质工模具钢、不锈钢以及其它特殊钢生产领域中占优势，真空电弧重熔在这一领域必将为电渣重熔所取代；对高温合金、耐蚀合金、精密合金、电热合金等特殊合金，电渣重熔将在与真空电弧重熔的竞争中取得优势；电渣冶金在有色金属的冶炼方面将得到越来越多的应用；电渣冶金技术的发展不仅局限于结晶器内电渣重熔，电渣冶金亦将成为现代炼钢流程中的一环，钢包精炼、连铸中间包加热、电渣热封顶、电渣多炉浇铸技术将有较快的发展。
九铭特钢高温合金Inconel 718电渣重熔冶炼技术资讯 Inconel 718高温合金因其*的耐高温、耐腐蚀、抗氧化、强度高等特点被广泛应用在航空、航天、石油、电力、化工、能源等苛刻环境中。然而,硫元素作为Inconel 718高温合金中的杂质元素,硫会降低Inconel 718合金的蠕变抗力,硫极易在镍基高温合金晶界和表面处偏聚,造成合金的高温下持久寿命和工作稳定性降低,如何精确控制Inconel 718高温合金中的硫含量,对提高材料的高温稳定性以及高温持久寿命至关重要。为此本课题基于Inconel 718高温合金电渣重熔过程中脱硫热力学和动力学展开研究,明确降低高温合金中硫含量的有利条件,阐明电渣重熔过程中渣系组元对脱硫的影响规律以及界面脱硫传质的传质系数和界面脱硫速率,探究限制电渣重熔过程中脱硫的因素。本课题利用熔渣结构的分子与离子共存理论、质量守恒定律以及质量作用定律建立CaF_2-CaO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-MgO-FeO渣系组元的质量作用浓度控制方程,进而构建电渣重熔过程中脱硫的热力学模型,研究不同渣系条件下渣-金间硫的分配比;其次,利用菲克第二定律、渗透理论以及薄膜理论建立界面脱硫的动力学模型,研究不同温度下界面处硫的传质系数以及界面脱硫传质速率,明确温度与界面脱硫传质速率之间的函数关系。研究结果表明,利用[Fe]-[O]平衡和[Fe]-[Al]-[O]平衡建立了七元渣系CaF_2-CaO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-MgO-FeO的质量浓度控制方程,构建了熔渣脱硫的热力学模型。九铭特钢通过实验对模型进行了验证,实验表明:基于[Fe]-[Al]-[O]平衡建立的脱硫热力学模型优于基于[Fe]-[O]平衡建立的脱硫热力学模型,能更准确地反映熔渣的脱硫能力。七元渣系CaF_2-CaO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-MgO-FeO中组元CaO、CaF_2、MgO可以提高硫的分配比,增强熔渣的脱硫能力;组元Al_2O_3、SiO_2、TiO_2、FeO可以降低硫的分配比,抑制熔渣的脱硫。当FeO含量在0.4%~1%之间时,熔渣中的部分FeO会与渣中的Al_2O_3、SiO_2以及CaO等结合形成FeO·Al_2O_3、2FeO·SiO_2、CaO·FeO·SiO_2等复杂分子,降低了FeO的活度,减小了FeO含量对硫分配比的影响。根据界面脱硫传质动力学的研究,随着温度从1833K升高到1873K,金属相与渣相接触界面的脱硫传质速率从3.48×10~(-7)mol/cm~3·s升高到3.69×10~(-7)mol/cm~3·s,通过拟合得出界面脱硫传质速率随温度变化的函数关系式为:C=0.0055T-6.56。
