高钛低铝高温合金电渣重熔钛烧损的研究

本文研究了GH132和GH136合金电渣重熔过程钛烧损的某些机理,发现渣中TiO_2浓度较高时,(TiO_2)是[Ti]烧损的主要氧化剂。与[Ti]相平衡的渣中钛的低价氧化物主要是Ti_3O_5,决定[Ti]烧损速率的主要因素是Ti~(4 )在钢/渣界面层的传质速度,该传质速度随着渣中TiO_2浓度的增加而增大。降低Ti~(3 )向渣/气界面的扩散速度是减少[Ti]烧损的关键环节。实验研究了CaF_2-Al_2O_3-TiO_2渣系中Ti~(4 )在电极/熔渣和金属熔池/溶渣界面1700±10℃时的传质系数与渣中TiO_2含量之关系;测定了Ti~(3 )向渣/气界面(温度为1500℃)的传质系数为2.2×10~(-1)厘米/移。     

含铝钛合金电渣重熔中的渣系设计及脱氧热力学

以炉渣离子、分子共存理论为基础,1Cr21Ni5Ti钢为研究对象,Al为脱氧剂,根据熔渣-金属中各个组元的平衡反应和质量守恒,建立了脱氧热力学模型,并在脱氧基础上设计了渣系.在脱氧剂Al不同的加入量条件下对1Cr21Ni5Ti钢中的Si,Al,Mn的平衡质量分数和渣中Ti O2的需求量进行了计算,Ti O2的加入保证了钢中Ti的含量.结果表明:随脱氧剂Al的增加,Si,Al,Mn,Al2O3的平衡质量分数呈上升的趋势,Si O2,Fe O,Mn O以及渣系中Ti O2的设计量呈下降的趋势;当Al加入量达到0.2%后,渣中不稳定氧化物含量很低,大部分Al进入到钢液中,造成钢液增[Al].根据1Cr21Ni5Ti的Si,Al,Mn的成分要求,得到Al的最大加入量为0.15%/吨钢,此时渣系中Ti O2的设计量为4%,达到保钛的目的.     

电渣重熔渣系的热导率测定

本文应用非稳态热线法测定了电渣重熔用高氟二元渣(ANF-6)、低氟四元渣(20CaF_2-50Al_2O_3-20CaO-10MgO)、无氟三元渣(48CaO-48Al_2O_3-4MgO)在600℃和1000℃时的热导率。结果表明,上述三种渣系热导率随温度升高而增加,在600℃时,上述三种渣系的热导率分别为1.191,0.818,0.710W/m·K;在1000℃时,分别为1.483,0.981,0.804W/m·K。在同一温度下,渣系的热导率随渣中CaF_2含量减少及CaO、Al_2O_3含量增加而降低。     

低真空对电渣重熔工艺和铸锭质量的影响

脱氧和夹杂物控制是电渣重熔钢锭质量提升的关键.分别在氩气保护的常压和低真空(10 kPa)条件下重熔H13电极,结合热力学计算,分析了低真空对电渣重熔工艺过程和铸锭质量的影响.结果表明,相比常压,低真空条件下渣池含气率升高,熔速波动更剧烈,所得电渣锭表面质量较差.常压和低真空条件制得电渣锭中总w_O分别为24×10^-6和18×10^-6,碳脱氧反应随压力降低而加强,并逐渐取代铝脱氧.相比Al-O平衡,10 kPa条件下与电极中w_C平衡的溶解w_O更低,因而能够进一步降低钢锭中w_O.碳脱氧产物是CO气体,不会引入新的夹杂物.常压和低真空条件制得电渣锭中夹杂物的类型没有明显区别,最大夹杂物尺寸从14.9μm分别减小到10.5μm和8.3μm,等效直径小于3μm的夹杂物检出比分别为63.85%和75.91%.低真空条件能够进一步细化夹杂物,提高钢锭洁净度.     

电渣重熔用无氟渣系设计中的一些问题

根据电渣重熔过程渣池-渣壳间平衡关系的特点,以相图为工具,讨论了国外无氟渣系设计中的一些问题,指出无氟渣的理想组成首先应考虑所形成的共晶或同份化合物的组成。     

电渣重熔工艺参数的确定及其诺模图

一、前言 决定电渣重熔进行情况、净化效果和锭材质量的因素,总称之为电渣重熔工艺制度,而这些因素本身则叫做工艺参数。 选定合理的工艺参数是编制最佳工艺制度的核心,也是电渣重熔成败的关键。但是解决这一重要课题至今仍然没有一套完整的方法,生产中多凭直观经验进行选定。显然,建立电渣重熔工艺参数的定量计算方法具有重大的现实意义。     

GH36A合金电渣重熔Mg含量的控制

本文根据文献热力学数据,导出了反应; [Mg]％_(F~0)+[O]％=MgO_((s))的标准自由能变化ΔG°=-505009+145.03T,J.mol~(-1)(1780≤T≤2000°k)进而用热力学分析了GH36合金在含MgO或MgF_2渣系中电渣重熔合金中Si、Mn等成分对产生或保持合金中含有≥0.0020Wt％Mg的不可能性,提出了含Mg的GH36A合金电渣重熔时自耗电极中含有少量Al的必要性。研究了原始Al含量([Al]_0)、原始Mg含量([Mg]_0)以及熔渣成分对锭中Mg含量[Mg]的影响。当渣池温度为1690±10℃,0.32≤[Al]_0≤0.62Wt％,0.0035≤[Mg]_0≤0.0140Wt％,熔渣成分为0.10≤N_(MgO)≤0.30,0.05≤N_(Al_2O_3)≤0.21,N_(CaO)≤0.15范围,建立了GH36A合金电渣重熔控制[Mg]的关系式。 研究发现,含有适量的Mg、Al的GH36A合金可大幅度地提高合金在650℃,372.65×10~6Pa的缺口、光滑持久寿命,消除合金缺口敏感性。     

电渣重熔连续定向凝固FGH96合金非金属夹杂物研究

本文通过真空感应熔炼＋惰性气氛保护电渣重熔连续定向凝固制备FGH96合金,对FGH96合金中的非金属夹杂物进行对比研究。结果表明,活泼元素Al、Ti、Zr、Ce、B等有轻微的烧损,主要元素含量都在合金要求的范围之内,氧含量略有降低,达到了真空熔炼的水平,氮含量有较大幅度的降低,主要存在两种类型的夹杂物,呈球形的夹杂物是Al、Ti、Mg的复合氧化物和TiN。图像统计分析结果表明,和传统电渣重熔相比,电渣重熔连续定向凝固工艺重熔后FGH96合金中的非金属夹杂物面积百分比、100个视场中的夹杂物个数降低了50%以上,夹杂物的最大尺寸由16μm降低到5.5μm,这主要是与熔池的形状、深度和结晶方式有较大关系,传统电渣重熔过程中金属熔池的形状是V字形,深度约占铸锭直径的50%左右,而电渣重熔连续定向凝固过程中形成的熔池呈扁平状,深度占直径10-20%。     

Fe-Al基金属间化合物的电渣重熔工艺

通过适当的非真空冶炼＋电渣重熔工艺,制备了含Ｃｒ的Ｆｅ３Ａ１基金属间化合物合金． 实验发现,选择适当的热输入工艺参数,电渣重熔过程极大地降低了Ｆｅ３Ａ１基金属间化合物合 金中的Ｓ,Ｏ,Ｈ,Ｐ等杂质元素的含量,改善了析出相的大小与分布．铸锭具有良好的热加工性能, 经锻造和中温热机械处理后,纵向室温延伸率分别超过８％和１０％,屈服强度超过４００ＭＰａ,断 裂强度达到 ７００ ＭＰａ,力学性能与同类真空冶炼大体积材料的性能相当．     

电渣重熔工艺参数对钢锭凝固质量的影响

应用以前所建立的数学模型,确定了几种渣系重熔冷轧辊用钢的最优工艺,对重熔钢锭的质量进行了分析,研究了工艺制度对重熔钢锭凝固质量的影响.实验表明,通过工艺参数的合理选择,控制重熔过程的局部凝固时间和二次枝晶间距长度,进而控制重熔钢锭的偏析程度的方法是可行的.对于Cr5冷轧辊用钢而言,局部凝固时间越长,对应的二次枝晶间距越长,由于元素偏析所引起的碳化物含量越高.     

电渣重熔用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元无氟渣系的研究

根据电渣重熔工艺要求和渣相平衡的特点,提出电渣重熔用渣化学组成的设计原则。据此原则,研究了CaO-Al_2O_3-SiO_2,三元系中8个共晶组成和二个同分化合物的性质,测定了其电导率和导热系数。根据其性质和电渣重熔实验,从中选出了两个适于电渣重熔用无氟渣系,其共晶组成(wt％):49.5％CaO-43.7％Al_2O_3-6.8％SiO_2和52.0％CaO-41.2％Al_2O_3-6.8％SiO_2。工业实验表明,其冶金性能与ANF-6渣相当,而电耗可降低30％,从根本上消除了氟化物对环境的污染。     

工艺参数对低铝钛GH600合金显微组织及析出相的影响

利用Gleeble3800热模拟实验机,对低铝钛GH600合金进行热压缩实验;利用金相显微镜研究工艺参数对显微组织演变规律的影响;利用透射电镜及能谱观察分析析出相、位错等微观结构。结果表明:提高变形量可以得到细晶组织,改善合金的使用性能,并且在大变形量下,动态再结晶容易进行,软化效果得到提高,在一定程度上改善合金的加工性能。当变形温度升高时,再结晶比例得到很大的提高,合金动态再结晶体积分数增大,位错密度降低,使加工容易进行。但当变形温度过高时,再结晶组织会出现粗化现象。低铝钛GH600合金的优选热加工工艺参数为:温度1 100~1 150℃,变形量60%。在这种工艺条件下,合金中的再结晶程度最高,再结晶晶粒没有出现粗化现象,并且析出相的成分、尺寸也为理想状态。     

工艺参数对低铝钛GH600合金显微组织及析出相的影响

利用Gleeble3800热模拟实验机,对低铝钛GH600合金进行热压缩实验;利用金相显微镜研究工艺参数对显微组织演变规律的影响;利用透射电镜及能谱观察分析析出相、位错等微观结构。结果表明:提高变形量可以得到细晶组织,改善合金的使用性能,并且在大变形量下,动态再结晶容易进行,软化效果得到提高,在一定程度上改善合金的加工性能。当变形温度升高时,再结晶比例得到很大的提高,合金动态再结晶体积分数增大,位错密度降低,使加工容易进行。但当变形温度过高时,再结晶组织会出现粗化现象。低铝钛GH600合金的优选热加工工艺参数为:温度1 100~1 150℃,变形量60%。在这种工艺条件下,合金中的再结晶程度最高,再结晶晶粒没有出现粗化现象,并且析出相的成分、尺寸也为理想状态。     

电渣重熔辊套锻件的生产工艺研究

电渣钢辊套是铝加工厂的主要消耗件,随着国内外铝加工业的不断发展,该产品具有广阔的市场前景.因此,改进该类锻件的锻造工艺,降低生产成本可取得较大的经济效益.     

电渣重熔304NG不锈钢脱氧热力学研究

以抽锭式电渣重熔304NG不锈钢用Ca F₂-Al₂O₃-Ca O-Mg O-Si O₂渣系为研究对象,基于分子离子共存理论(IMCT)和Wagner-Chipman模型进行脱氧热力学研究,分析不同脱氧制度对钢中O、Al、Si及渣中Fe O质量分数的影响。研究结果表明,在无脱氧剂条件下,钢中的Al、Si先后被渣中的Fe O氧化,平衡时Al的氧化率为61.3%、Si的氧化率为9.7%,而O的增加量为75.1%;当采用Al,Ca Si,Al+Ca Si脱氧时,渣中Fe O质量分数分别能降低至0.12%,0.24%,0.10%;与单独使用Al,Ca Si相比,Al+Ca Si复合脱氧剂不仅具有良好的氧势控制能力,而且钢中Al、Si相对于电极原始质量分数变化幅度较小;在电渣重熔过程中,钢中O的质量分数由Al-O平衡决定。     

电渣重熔过程传热特性的实验研究

本研究对电渣重熔过程中电极表面温度,渣池温度,钢锭底部温度、结晶器壁及其冷却水中沿高度的温度分布进行了实验测量。利用安装在结晶器壁上的热流计,对重熔过程在结晶器壁内侧的热流密度沿高度的分布进行了实验测量。进而考察了三种渣系对重熔过程热行为的影响。     

高铝硅氰化渣中铁回收工艺

研究一种处理磁选前高铝硅氰化渣的新工艺。采用复合添加剂焙烧-水浸-磁选工艺对一种铁品位为27.69%(质量分数),SiO2含量为23.9%,Al2O3含量为6.35%的高铝硅氰化渣进行杂质与铁分离的研究。研究结果表明:在最佳焙烧条件下,当水浸温度为60℃,液固比为15:1,水浸时间为5 min,转速为20 r/min,在激磁电流为2 A时,可获得铁品位57.11%,铁的回收率为72.58%的铁精矿。铁的品位和回收率都比单纯的复合添加剂还原焙烧-磁选法所获得的铁精矿的指标高,铁的品位提高了10%左右,回收率提高了30%左右。X线荧光(XRF),X线衍射(XRD)及能谱(EDS)分析研究结果表明:经水浸后,复合添加剂焙烧过程中所产生的可溶性复杂杂质化合物被洗除,不溶性物质经磁选后随之进入非磁性物,实现铁与杂质矿物之间的有效分离。     

低锰铝系Fe-Mn-Al-C低密度钢的高温热塑性研究

本文基于工业化应用角度设计了一种Al、Mn含量较低的低密度钢,采用Gleeble 3500热模拟试验机对其高温热塑性进行研究,并采用金相显微镜、体视显微镜及扫描电镜对拉断后钢样的微观组织和断口形貌进行表征。结果表明,实验钢种的热塑性曲线在760～820℃出现了塑性低谷区,断面收缩率均小于80%,790℃拉伸时钢样的断面收缩率达到极小值,仅为54.45%,故实际生产中,实验钢种应避免在该温度范围进行连铸压下或热轧。在850～1200℃温度范围,实验钢种的热塑性能较好,断面收缩率均大于86%。另外,实验钢种的抗拉强度随着热拉伸温度的上升而下降,760℃时其抗拉强度最大为175 MPa。     

用高炉钛渣冶炼钛硅合金的研究

介绍了用直流电热法从攀钢高炉钛渣中冶炼钛硅合金的工艺。研究了电硅热法冶炼钛硅合金时渣中ＴｉＯ２的还原贫化规律和直流电对钛硅合金冶炼的作用，用直流电硅热法可生产含Ｔｉ２０％左右的钛硅合金，钛回收率小于６０％．开发了直流电硅铝热法生产钛硅合金工艺，采用直流电硅铝热法可生产含Ｔｉ＞３０％、Ｓｉ＜３５％的钛硅合金，钛回收率大于８０％，铁硅合金可部分取代钛铁用于炼钢，还原残渣可用于制水泥。