GH2132合金是以15Cr-25Ni-Fe為基組成穩(wěn)定的奧氏體基體、以金屬間化合物γ′相強(qiáng)化的鐵基變形高溫合金,該合金適于600~700℃長期使用的高溫部件。其產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)中存在以下控制難點(diǎn):(1)混渣現(xiàn)象;(2)Ti元素難以控制;(3)增碳??蒲腥藛T針對以上現(xiàn)象進(jìn)行分析探討,以求獲得解決以上難點(diǎn)的方法。
在電弧爐冶煉過程中,GH2132合金熔點(diǎn)低,含Ti多,冶煉過程中易出現(xiàn)混渣現(xiàn)象。鋼渣互混最為嚴(yán)重的階段是出鋼過程,出鋼時(shí)鋼水被沖擊成許多微小熔滴懸浮于渣中,造成混渣。若在鎮(zhèn)靜時(shí)間內(nèi)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(yīng)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氧化。在冶煉操作過程中,前期海綿鈦墊爐底,后期采用鋁(熔點(diǎn)660℃)制飯盒包裝海綿鈦,插入爐中。由于鋼液溫度在1480~1515℃范圍內(nèi),當(dāng)鋁插入后瞬時(shí)熔化,不能有效地包裹海綿鈦,同時(shí)由于海綿鈦的比重(1.0g/cm3)小于合金比重(7.93g/cm3),且熔點(diǎn)高于鋼液溫度,海綿鈦迅速上浮到渣中,與渣中的氧反應(yīng)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(shù)量,也就是減少了γ′相的析出數(shù)量,其次TiC相的增多,增加了合金夾雜物數(shù)量,由此影響合金的瞬時(shí)性能指標(biāo)。隨C含量的增多,室溫瞬時(shí)拉伸性能指標(biāo)均下降,650℃瞬時(shí)拉伸塑性指標(biāo)上升,強(qiáng)度指標(biāo)下降,但當(dāng)C含量在0.04%左右時(shí)影響不大,因此將C控制在0.04為佳,不應(yīng)大于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(dá)到的效果如下:
(1)針對GH2132合金電弧爐冶煉中出現(xiàn)的混渣現(xiàn)象,通過對冶煉過程中提高Al2O3的量,降低了渣的熔點(diǎn)及爐渣粘度,有效解決了混渣現(xiàn)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?zé)龘p的問題,通過對爐渣成分的調(diào)整及采用純鈦調(diào)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(xiàn)的增C現(xiàn)象,通過控制GH2132合金冶煉過程中增碳的主要途徑,有效地解決了增碳現(xiàn)象。成品碳平均控制0.05%,達(dá)到較理想目標(biāo)。