真空感應(yīng)爐基礎(chǔ)理論
1、什么是真空?
某密閉容器里面,由于氣體分子數(shù)目減少,氣體分子作用于單位面積上的壓強(qiáng)降低,此時(shí)該容器內(nèi)部壓強(qiáng)低于常壓,這種比常壓低的氣態(tài)空間就稱”真空”。
2、真空感應(yīng)爐的工作原理?
主要是應(yīng)用電磁感應(yīng)的作用,在金屬爐料本身產(chǎn)生電流,再依靠金屬爐料本身的電阻,按照焦耳——楞次定律,將電能轉(zhuǎn)換為熱能,用以熔煉金屬。
3、真空感應(yīng)爐的電磁攪拌是如何形成的?
坩鍋中的熔融金屬在感應(yīng)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中產(chǎn)生電動(dòng)力,由于集膚效應(yīng),熔融金屬產(chǎn)生的渦流與感應(yīng)圈中通過的電流方向相反,產(chǎn)生相互排斥作用;熔融金屬受到的排斥力始終指向坩鍋的軸線方向,熔融金屬也被推向坩鍋的中心;又由于感應(yīng)圈是短線圈,兩頭有短部效應(yīng),所以在感應(yīng)圈兩頭相應(yīng)電動(dòng)力變小,電動(dòng)力分布為上下兩頭小,中間大。在這種力作用下,金屬液首先從中部向坩鍋軸線運(yùn)動(dòng),到中心后分別向上和向下流去,此種現(xiàn)象不斷的循環(huán)下去,便形成金屬液體的激烈運(yùn)動(dòng)。實(shí)際冶煉時(shí)可以清除看到金屬液在坩鍋中心部分向上隆起,上下翻騰的現(xiàn)象,這就是電磁攪拌。
4、電磁攪拌有何作用?
①可以加速熔煉過程中的物化反應(yīng)速度;②使被熔融金屬液成分均勻;③坩鍋內(nèi)金屬液溫度趨于一致,導(dǎo)致熔煉中反應(yīng)徹底完成;④攪拌的結(jié)果克服了自身靜壓力的作用,把坩鍋深處的融解氣泡翻到液面上來,便于氣體排出,減少合金的氣體夾雜含量。⑤猛烈攪拌增強(qiáng)金屬液對(duì)坩鍋的機(jī)械沖刷,影響坩鍋壽命;⑥加速坩鍋耐火材料在高溫下的分解,構(gòu)成對(duì)熔融合金的再次污染。
5、什么是真空度?
真空度表示低于一個(gè)大氣壓的氣體的稀薄程度,常用壓強(qiáng)表示。
6、什么是漏氣率?
漏氣率指真空設(shè)備封閉后單位時(shí)間內(nèi)的壓力增高量。
7、什么是集膚效應(yīng)?
集膚效應(yīng)指交流電通過導(dǎo)體(冶煉中指爐料)時(shí),在導(dǎo)體截面上出現(xiàn)電流分布不均勻現(xiàn)象,越靠導(dǎo)體表面電流密度越大,越向中心部位電流密度越小的現(xiàn)象。
8、什么是電磁感應(yīng)?
交變電流通過導(dǎo)線,在其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng),而把封閉導(dǎo)線放在變化的磁場(chǎng)中,導(dǎo)線內(nèi)又會(huì)產(chǎn)生交變電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。
9、真空感應(yīng)爐漏氣度計(jì)算公式?
P2-P1
E = ————(Pa/min)
△t
10、真空感應(yīng)爐冶煉的優(yōu)點(diǎn)有那些?
①?zèng)]有空氣和爐渣污染,冶煉的合金純凈,性能水平高;
②真空下冶煉,創(chuàng)造了良好的去氣條件,熔煉出的鋼和合金氣體含量低;
③真空條件下,金屬不易氧化;
④原料帶入的雜質(zhì)(Pb、Bi等)在真空狀態(tài)下可以揮發(fā)一部分,使材料得到提純;
⑤真空感應(yīng)爐冶煉時(shí),可以用碳脫氧,脫氧產(chǎn)物是氣體,合金純度高;
⑥能準(zhǔn)確的調(diào)整和控制化學(xué)成分;
⑦可以使用返回料。
11、真空感應(yīng)爐冶煉的缺點(diǎn)有那些?
① 設(shè)備復(fù)雜,價(jià)格昂貴,投資大;
② 維修不方便,冶煉費(fèi)用高,成本比較高;
③ 冶煉過程中坩堝耐火材料污染金屬;
④ 生產(chǎn)批量小,檢驗(yàn)工作量較大。
第二章真空感應(yīng)爐設(shè)備維護(hù)
12、真空泵的主要基本參數(shù)和含義是什么?
① 極限真空度:真空泵進(jìn)氣口封死情況下,經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間抽空所能獲得的低壓強(qiáng)穩(wěn)定值(即能獲得高穩(wěn)定的真空度),稱泵的極限真空度。
② 抽氣速率:泵在單位時(shí)間內(nèi)所抽出的氣體體積稱為真空泵的抽氣速率。
③ 大出口壓強(qiáng):真空泵正常工作時(shí),在排氣口處排出氣體的大壓強(qiáng)值。
④ 前置壓強(qiáng):為保證真空泵安全運(yùn)轉(zhuǎn),在泵的排氣口處所需維持的大壓強(qiáng)值。
13、如何選擇合理的真空泵組系統(tǒng)?
① 真空泵的抽氣速率與一定的真空泵入口壓強(qiáng)相對(duì)應(yīng);
② 機(jī)械泵、羅茨泵、油增壓泵不能直接向大氣排氣,必須依靠前級(jí)泵建立并維持規(guī)定的前置壓強(qiáng),才能正常工作。
14、為什么在電器回路中要加入電容器?
由于感應(yīng)圈和金屬爐料之間距離很大,漏磁非常嚴(yán)重,有用磁通很少,無功功率大,因此在電容性電路上,電流超前于電壓,為抵消電感的影響,提高功率因數(shù),必須在回路中并入適當(dāng)數(shù)量的電容器,使電容與電感發(fā)生并聯(lián)諧振,從而提高感應(yīng)圈功率因數(shù)。
15、真空感應(yīng)爐的主體設(shè)備有幾部分?
熔煉室、澆注室、真空系統(tǒng)、電源系統(tǒng)。
16、冶煉過程中對(duì)真空系統(tǒng)的維護(hù)事項(xiàng)?
① 真空泵油質(zhì)、油位正常;
② 過濾網(wǎng)倒換正常;
③ 各隔離閥門密封正常。
17、冶煉過程中對(duì)電源系統(tǒng)的維護(hù)事項(xiàng)?
① 電容器冷卻水溫度正常;
② 變壓器油溫正常;
③ 電纜冷卻水溫正常。
第三章真空感應(yīng)爐坩鍋制備
18、真空感應(yīng)爐熔煉對(duì)坩鍋有那些要求?
① 有高的熱穩(wěn)定性,避免急冷急熱產(chǎn)生裂紋;
② 有高的化學(xué)穩(wěn)定性,防止耐火材料對(duì)坩鍋污染;
③ 有足夠高的耐火度和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,用來承受高溫和爐料沖擊;
④ 坩鍋應(yīng)有高的致密度和光滑的工作表面,以減少坩鍋與金屬液接觸的表面積,降低金屬殘?jiān)谯徨伇砻娓街潭取?/span>
⑤ 具有高的絕緣性;
⑥ 燒結(jié)過程中體積收縮小;
⑦ 有較低的揮發(fā)性和良好的抗水化性;
⑧ 坩鍋材料有較小的放氣量。
⑨ 坩鍋材料資源豐富,價(jià)格低廉。
19、如何提高坩鍋的高溫性能?
① 降低MgO砂中CaO及的含量和CaO/ SiO2的比值,以減少液相量和提高產(chǎn)生液相的溫度。
② 提高晶體晶粒的穩(wěn)定性。
③ 使燒結(jié)層達(dá)到良好的再結(jié)晶狀況,以減小氣孔率,減小晶界寬度,并形成鑲嵌結(jié)構(gòu),構(gòu)成固相與固相的直接結(jié)合,從而降低液相的有害作用。
20、如何選擇合適的坩鍋幾何尺寸?
① 坩鍋壁厚一般為坩鍋(成型)直徑的1/8~1/10;
② 鋼液占坩鍋容積的75%;
③ R的角度為45°左右;
④ 爐底厚度一般為爐壁的1.5倍。
21、打結(jié)坩鍋常用的粘合劑有那些?
① 有機(jī)物:糊精、紙漿廢液、有機(jī)樹脂等;
② 無機(jī)物:水玻璃、鹵水、硼酸、碳酸鹽、粘土等。
22、打結(jié)坩鍋的粘合劑(H3BO3)有什么作用?
硼酸(H3BO3)在一般情況下,經(jīng)300℃以下加熱,即可脫去全部水分,稱為硼酐(B2O3)。
① 在不高的溫度下,部分MgO、Al2O3可以溶入到液態(tài)的B2O3中形成一系列過渡產(chǎn)物,加快了MgO·Al2O3的固相擴(kuò)散從而促進(jìn)了再結(jié)晶,使坩鍋燒結(jié)層在較低的溫度下開始形成,從而降低了燒結(jié)溫度。
② 靠硼酸在中溫的熔化和粘結(jié)作用,增厚半燒結(jié)層,或增加二次燒結(jié)前坩鍋的強(qiáng)度。
③ 在含過CaO的鎂砂中,靠粘結(jié)劑來抑制850℃以下的2CaO·SiO2發(fā)生晶型變化。
23、坩鍋有幾種成型方式,各是什么?
2種方式。
① 爐外預(yù)制;將坯料(電熔鎂、或鋁鎂尖晶石耐火材料)按一定粒度配比和選擇合適的粘合劑混合后,在坩鍋模內(nèi)通過震動(dòng)、等靜壓過程成型、坩鍋坯體經(jīng)烘干處理,在高溫隧道窯內(nèi)其高燒成溫度≥1700℃×8h焙燒加工成預(yù)制坩鍋。
② 爐內(nèi)直接搗打;在合適的粒度配比中加入適量的固態(tài)粘合劑,如硼酸等,混合均勻后,采用搗固以達(dá)到致密充填,燒結(jié)時(shí)靠各部分溫度不同,形成不同的組織結(jié)構(gòu)。
24、坩鍋的燒結(jié)結(jié)構(gòu)分幾層,是如何形成的,對(duì)坩鍋質(zhì)量有何影響?
坩鍋燒結(jié)結(jié)構(gòu)分為三層,燒結(jié)層、半燒結(jié)層和松散層。
燒結(jié)層:烤爐時(shí)粒度發(fā)生再結(jié)晶,除低溫端有中等砂粒度,其余完全看不出原來的配比,而呈現(xiàn)均勻細(xì)致的結(jié)構(gòu),晶界很窄,雜質(zhì)重新分布在新晶界上。燒結(jié)層是位于坩鍋壁里面的一層堅(jiān)硬殼體,它直接與被熔煉金屬接觸,直接承受各種力作用,所以這一層對(duì)坩鍋是十分重要的。
松散層:燒結(jié)時(shí)靠近絕熱層部分溫度低,鎂砂既不能燒結(jié),也不能被玻璃相粘結(jié),處于完全松散狀態(tài)。這一層位于坩鍋的外面,所起作用有:因?yàn)檫@一層結(jié)構(gòu)松散,熱傳導(dǎo)能力差,使從坩鍋內(nèi)壁往外傳出的熱量少,減少熱損耗,起到保溫作用,提高坩鍋內(nèi)熱效率;第二,松散層又是保護(hù)層。因?yàn)闊Y(jié)層已成殼體,直接與液態(tài)金屬接觸,容易產(chǎn)生裂紋,一旦它產(chǎn)生裂紋,熔融液態(tài)金屬要從裂紋中向外滲出,而松散層由于結(jié)構(gòu)疏松,不易產(chǎn)生裂紋,從里層滲出的金屬液被他給擋住,對(duì)感應(yīng)圈起到保護(hù)作用;第三,松散層還是一個(gè)緩沖區(qū)。因燒結(jié)層已成堅(jiān)硬殼體,受熱和冷卻時(shí),重要產(chǎn)生總體體積膨脹和收縮現(xiàn)象,由于松散層結(jié)構(gòu)疏松,對(duì)坩鍋體積變化起到緩沖作用。
半燒結(jié)層(亦稱過渡層):位于燒結(jié)層和松散層之間,分為兩部分,靠近燒結(jié)層部分,雜質(zhì)熔化并重新分布或粘結(jié)鎂砂粒,鎂砂發(fā)生部分再結(jié)晶,大砂粒顯得特別密集;靠近松散層部分,靠近松散層部分完全由粘合劑粘合在一起。半燒結(jié)層兼有燒結(jié)層和松散層作用。
25、如何選擇烤爐工藝制度?
① 高烤爐溫度:打結(jié)坩鍋絕熱層厚度在5~10mm時(shí),對(duì)電熔鎂砂來說,1800℃烤爐時(shí),燒結(jié)層只占坩鍋厚度的13~15%。2000℃烤爐時(shí)占24~27%,從坩鍋高溫強(qiáng)度考慮,烤爐溫度高一些為好,但不易過高,大于2000℃由于氧化鎂升華或由于氧化鎂被碳還原,以及氧化鎂激烈再結(jié)晶,形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。因此高烤爐溫度應(yīng)控制在2000℃以下。
② 升溫速度:升溫初期,為了有效的去除耐火材料中的水分,應(yīng)充分的預(yù)熱,一般在1500℃以下升溫速度要緩慢;爐溫達(dá)到1500℃以上時(shí)電熔鎂砂開始燒結(jié),這時(shí)應(yīng)采用大功率,以快速升溫至預(yù)計(jì)高烤爐溫度。
③ 保溫時(shí)間:爐溫達(dá)到烤爐溫度后,需要在該溫度下進(jìn)行保溫,保溫時(shí)間根據(jù)爐 型和材質(zhì)有所不同,如電熔鎂小坩鍋15~20min,電熔鎂大、中坩鍋30~40min。
因此,將烤爐時(shí)的升溫速度和高烘烤溫度下的烘烤時(shí)間歸納為:低溫慢速烘烤、高溫快速燒結(jié),具有一定保溫時(shí)間作為一條基本經(jīng)驗(yàn)來掌握。
26、為什么要進(jìn)行洗爐?
坩鍋經(jīng)烘烤后:①燒結(jié)層晶界上有大量液相,熔煉時(shí)會(huì)有一部分進(jìn)入鋼液;②坩鍋表面孔隙多,氣體和不凈物也多;③燒結(jié)后降溫速度很快,相當(dāng)數(shù)量固熔于方鎂石晶?;虿A嘀械母呷埸c(diǎn)雜質(zhì)來不及析出,燒結(jié)層未達(dá)到好狀態(tài);④爐口和出鋼咀部位溫度較低。
27、真空下金屬液與坩鍋耐火材料有那些反應(yīng)?
①真空狀態(tài)下,①耐火材料中的氧化物會(huì)發(fā)生分解反應(yīng):
MgO(固)=Mg(氣)+1/2O2(氣)
AL2O3(固)=2AlO(氣)+1/2O2(氣)
SiO2(固)=SiO(氣)+1/2O2(氣)
②金屬液與耐火材料發(fā)生下列反應(yīng):
Fe(液)+MgO(固)=Mg(氣)+[FeO]
Fe(液)+SiO2(固)=SiO(氣)+[FeO]
③隨著壓強(qiáng)降低,金屬液中C的還原能力增加,由于C的還原作用,使坩堝耐火材料受到侵蝕,發(fā)生如下反應(yīng):
MgO(固)+[C]=Mg(氣)+CO(氣)
AL2O3(固)+3[C]=2【Al】+3CO(氣)
SiO2(固)+2[C]=[Si]+2CO(氣)
④另外,金屬液中的其它元素也有還原作用,如下:
MgO(固)+[Si]=Mg(氣)+SiO(氣)
SiO2(固)+[Ti]=[Si]+TiO2(氣)
28、坩鍋干法打結(jié)需要注意些什么?
① 先檢查感應(yīng)圈絕緣情況,水冷系統(tǒng)是否正常;
② 打結(jié)工具清潔,無銹、無臟物;
③ 坩堝鐵皮(石磨芯)座正,與底部垂直,外部包幾層黃板紙,易于拔出;
④ 爐底高度必須再感應(yīng)圈底匝以上;
⑤ 坩堝底部與爐壁過渡處注意打結(jié)質(zhì)量,防止產(chǎn)生裂紋;
⑥ 每層打結(jié)前,前一層必須用鋼釬劃松3~5mm,再加料打結(jié),防止分層和減少粒度偏析。
29、電熔氧化鎂+鋁鎂尖晶石修爐粒度配比有那些要求?
電熔鎂砂占總量的50~60%,分為粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒;鋁鎂尖晶石占重量的40~50%,分為粗粉和細(xì)粉。
第四章真空感應(yīng)爐熔煉工藝
30、熔化期的任務(wù)是什么?
化料、去氣、去除低熔點(diǎn)有害金屬雜質(zhì)和非金屬夾雜物,調(diào)整合金液溫度,并置于足夠的真空度下,為精煉期創(chuàng)造條件。
31、熔化期有何特點(diǎn)?
① 爐料逐漸熔化,鋼液逐漸形成,鋼液相對(duì)表面積很大,熔池也比較淺,非常有利于去氣和非金屬夾雜物去除,去除的夾雜物占總夾雜物的70%以上;
② 熔化期可以去除大部分氣體,氫氣可以去除70~80%,氮?dú)饪梢匀コ?0~70%,氧氣可以去除30~40%;
③ 爐料在升溫和熔化過程中,放出大量氣體,使真空度降低;
④ 爐料在熔化過程中,坩鍋壁周圍金屬料溫度高(尤其中下部),先熔化,由于渦流熱、輻射熱、傳導(dǎo)熱的綜合作用,使整個(gè)爐料逐漸自動(dòng)下沉,鋼液溫度穩(wěn)定。
32、熔化前需做那些準(zhǔn)備工作?
① 熔化前必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查,包括爐體、真空、電器、機(jī)械、水冷、測(cè)溫、澆注等;
② 爐子必須具備熔煉時(shí)合適的真空度和漏氣率;
③ 原材料符合技術(shù)規(guī)程要求,配料準(zhǔn)確;
④ 坩鍋具備很好的打結(jié)和燒結(jié)質(zhì)量;
⑤ 制定合適的工藝。
33、裝料的原則是什么?
下緊上松,合理布料,防止架橋,難熔金屬裝在高溫區(qū)。
34、精煉期的任務(wù)是什么?
調(diào)溫,合金化(調(diào)成份),去氣、去雜質(zhì),均勻成份。
35、精煉期的特點(diǎn)是什么?
① 高真空精練有利于去氣,有害雜質(zhì)的揮發(fā),避免活波元素?zé)龘p,準(zhǔn)確控制合金元素含量??刹捎脴O活波的稀土金屬進(jìn)行脫氧和微合金化;
② 精練時(shí)鋼液的高溫沸騰使鋼液與爐襯反應(yīng),向鋼液供氧,用碳脫氧產(chǎn)物為氣體,被及時(shí)抽走,不玷污鋼液,碳氧反應(yīng)劇烈,加速脫氣;
③ 電磁攪拌強(qiáng),有利于非金屬夾雜物上浮去除;
④ 在高溫和高真空下,鋼液流動(dòng)性好。
36、為什么對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧?
氧在鋼中及合金中以融解狀態(tài)和氧化物形式存在,它導(dǎo)致鋼和合金產(chǎn)生偏析、裂紋、夾雜、氣泡、疏松等缺陷,大大地降低鋼和合金的物理性能。
37、真空感應(yīng)爐脫氧的方式有幾種?
① 用碳脫氧:【C】+【O】=CO(氣)
② 用氫脫氧
③ 用甲烷脫氧
④ 用固體金屬脫氧
38、鋼液中氧的來源?
氧的來源主要通過原材料帶入,設(shè)備吸附氣體的釋放、爐體漏氣、坩鍋表面氧化、耐火材料與熔池作用等多種途徑進(jìn)入金屬熔池。
39、鋼液為什么要去除H2和N2?
氫和氮對(duì)鋼及合金是及其有害的元素(除含氮鋼外)。
① 氫含量過高,會(huì)使鋼和合金產(chǎn)生白點(diǎn)或發(fā)紋,降低鋼及合金的塑性和抗張強(qiáng)度,使金屬過早斷裂;
② 含氮量過高,會(huì)在鋼中產(chǎn)生氣泡和疏松,破壞金屬的致密性。
40、要使有害雜質(zhì)揮發(fā)應(yīng)采取怎樣措施?
真空下要使要害雜質(zhì)揮發(fā),要有盡量提高爐內(nèi)真空度。
41、要減少有益元素的揮發(fā)應(yīng)采取什么樣的措施?
① 充氬,提高鋼液面上的氣相壓力;
② 易揮發(fā)元素在出鋼前加入;
③ 低溫不全結(jié)膜加入,并利用電磁攪拌,迅速使成分均勻化。
42、精練的三種方式是什么?
① 高溫精練,精練溫度高于液相線150℃或是150℃以上;
② 中溫精練,精練溫度高于液相線100~150℃;
③ 低溫精練,精練溫度高于液相線50~100℃
43、高溫精練應(yīng)注意些什么?
① 高溫精練時(shí),一定注意坩鍋質(zhì)量和熔體組員的化學(xué)性質(zhì),否則將強(qiáng)化坩鍋與熔體之間的反應(yīng),向鋼液供氧,達(dá)不到精練效果;
② 高溫精練時(shí)間不宜過長(zhǎng),一般10~20min為宜。
44、合金化階段加料應(yīng)注意些什么?
① 精煉期加入的合金元素,均為活波或微量元素,與氧和氮的親和力大,對(duì)合金性能影響顯著,因此,加入前,熔池必須經(jīng)過充分脫氧和去氣;
② 根據(jù)與氧親和力的大小和揮發(fā)程度,選擇合適的加料順序,一般采用先強(qiáng)后弱,先多后少,先加低蒸汽壓,后加高蒸汽壓元素的原則;
③ 蒸汽壓高的元素,加入時(shí)需要?dú)鍤獗Wo(hù);
④ Al、Ti、Zr加入時(shí),發(fā)生放熱,需低溫加入,另外,高溫加入還會(huì)引起噴濺。
⑤ 爐料比重輕,應(yīng)加強(qiáng)攪拌。
45、真空澆注的特點(diǎn)?
① 鋼液在真空下流動(dòng)性特別好;
② 鋼液和在真空下澆注的錠和電極散熱極慢;
③ 在真空下澆入模中的鋼液,隨著鋼液的降溫和凝固要不斷的放出氣體;
④ 鋼液直接注入模中,不用盛鋼桶。
46、對(duì)真空澆注系統(tǒng)的要求是什么?
① 整個(gè)澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間盡量??;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不復(fù)雜;易于裝配和拆卸;所有拐彎處要圓滑過緩,且有一定的光度,減少壓頭損失,易于鋼液流動(dòng)和填充;盡量減少耐火材料,多用金屬料;部件裝配要嚴(yán)密,保證澆注時(shí)不跑鋼;
② 澆注系統(tǒng)要保持清潔,防止外來物玷污鋼液;
③ 澆注系統(tǒng)經(jīng)過烘烤,保持干燥,防止水分和氣體進(jìn)入鋼液。
47、鋼錠縮孔是怎樣產(chǎn)生的?
鋼液注入錠模后,首先結(jié)晶的外殼決定了鋼錠的外形尺寸,而中心部分由于凝固收縮,體積縮小,未凝固的鋼液就來補(bǔ)嘗收縮,模中鋼液的水平面下降,在鋼錠上部形成一個(gè)倒錐形體,這就是縮孔。
48、減少鋼錠縮孔的辦法有那些?
① 使用保溫帽;
② 加入發(fā)熱劑;
③ 對(duì)保溫帽內(nèi)鋼液進(jìn)行電阻或電弧加熱。
49、怎樣計(jì)算鐵基合金的熔點(diǎn)?
T熔=1535-65【C】-30【P】-25【S】-20【Ti】-8【Si】-7【Cu】-5【Mn】-2.5【Ni】-2.7【Al】-2【V】-1.7【Mo】-1.5【Cr】-1.7【Co】-1【W(wǎng)】-1300【H】-90【N】-80【B】-80【O】-5【Ce】-6.5【Nb】℃
50、怎樣計(jì)算鎳基合金的熔點(diǎn)?
T熔=1453-61.7【C】-13.2【Si】-3.6【Mn】-35【P】-32.3【S】-1.6【Cr】-5【Al】-11.1【Ti】-0【Co】-6.8【Nb】-2.7【W(wǎng)】-1.0【Mo】-0.6【V】-0.75【Fe】-1.3【B】-2.1【Cu】-5.3【Zr】-62.5【O】-5.9【Ce】-2.7【Mg】℃
51、如何確定澆注溫度?
根據(jù)合金熔點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果選擇澆注溫度。一般澆注溫度比熔點(diǎn)高40~80℃,對(duì)于流動(dòng)性好的鋼種選擇下限,流動(dòng)性差的鋼種選擇上限。
52、澆注溫度對(duì)鋼錠質(zhì)量有何影響?
在澆注和金屬凝固過程中,鋼液中的氣體要溢出,夾雜物要上浮,鋼液由凝固產(chǎn)生的收縮需要填充,這就要求鋼液有一定的過熱度,以保持良好的流動(dòng)性。但溫度過高,會(huì)使柱狀晶區(qū)加寬,偏析增大,錠子各向異性大,縮孔加深,鋼錠和電極拉裂傾向性增加,甚至粘?;蚶瓟?,造成廢品,溫度過低,不利于氣體和夾雜的去除,還會(huì)使錠子或電極表面質(zhì)量下降,等軸粗晶區(qū)擴(kuò)大,夾雜物增多,疏松嚴(yán)重,甚至于造成短尺廢品。
53、真空感應(yīng)爐澆注操作前應(yīng)注意些什么?
在澆注前,先送大功率攪拌鋼液,使溫度和成分均勻化,把鋼液上面的浮渣推向坩鍋壁,熔池中間部分成鏡面,并傾動(dòng)坩鍋幾次,使推向坩鍋壁附近的浮渣粘在坩鍋壁上,然后降低到保溫功率,帶電澆注,帶電澆注的目的在于:一是在澆注時(shí)的浮渣推向坩鍋后面,不順著鋼液流入鋼錠和電極中,二是使鋼液保持溫度,不致有大的變化。
54、澆注后為什么要進(jìn)行真空保存?
① 避免紅熱金屬的氧化和過早的晃動(dòng)模子,破壞結(jié)晶的正常進(jìn)行;
② 減少坩鍋內(nèi)剩余合金和坩鍋壁滲入金屬的氧化,減輕下一爐次的冶煉負(fù)擔(dān),保證合金質(zhì)量。
55、高溫合金澆注時(shí)易產(chǎn)生那些缺陷?
① 表面裂紋、重皮、結(jié)疤、表面夾雜等;
② 縮孔和疏松;
③ 點(diǎn)狀偏析
56、真空感應(yīng)爐常用的烤爐工藝?
① 煤氣烤爐;
② 電烤爐。
57、什么是合金化?
合金化指冶煉過程中加入金屬材料并按鋼種規(guī)定調(diào)整合金成份的過程。
58、Ni、Cr在鋼中有何作用?
Ni與Fe形成固熔體,固熔后使之強(qiáng)化,Ni在鋼中不形成C化物,起到細(xì)化晶粒作用,改善鋼的低溫性能,使鋼具有高強(qiáng)度、高韌性,耐磨性和鋼的疲勞強(qiáng)度,使鋼的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性下降。Cr保證高溫合金的高溫抗氧化能力。
59、W、Mo在鋼中有何作用?
W同C形成碳化鎢具有高熔點(diǎn),具有硬性,增加鋼的耐磨性,Mo提高鋼的硬度,使Fe素體固熔化,提高強(qiáng)度。
60、Al、Ti在鋼中有何作用?
Al起到細(xì)化晶粒的作用,用于脫氧劑,提高鋼的抗氧性,改善鋼的電磁性能。Ti提高合金的高溫持久強(qiáng)度。
61、感應(yīng)爐冶煉的四個(gè)條件是什么?
設(shè)備正常,原料合格,坩堝良好,工藝合理。
62、真空感應(yīng)爐全熔的標(biāo)志是什么?
鋼液表面翻滾現(xiàn)象停止,氣泡細(xì)小而均勻地逸出。
63、烤爐的要求是什么?
① 煤氣烤爐升溫緩慢均勻,高溫(1200℃)適當(dāng)保溫,以達(dá)到去除潮氣目的;
② Fe洗烤爐慢速升溫,高溫(1600℃)快速燒結(jié)。
64、鋼錠模的使用有何要求?
① 錠模由生鐵鑄成,使用前必須經(jīng)過退火處理或高溫洗燙處理;
② 座模子時(shí)要座正,防止鋼液沖刷;
③ 座模前要對(duì)鋼錠模進(jìn)行清理,內(nèi)表面保持清潔。
65、真空感應(yīng)爐冶煉的三個(gè)重要工藝參數(shù)是什么?
①精煉溫度。②精煉時(shí)間。③真空度。
66、真空感應(yīng)爐一般裝料的順序
坩堝底部放小Ni板鋪底,依次加Co、Cr、Ni,鐵棒放置出鋼槽一邊,V、W、Mo、Nb裝中上部,上部裝放Ni,可早期形成熔池,有利于爐料熔化。
67、真空感應(yīng)爐取樣應(yīng)注意些什么?
① 樣勺表面刷上涂料;
② 樣勺進(jìn)入鋼液前,要對(duì)樣勺進(jìn)行預(yù)熱幾分鐘;
③ 鋼液溫度適中,溫度過低容易包樣勺。
68、坩鍋冶煉后期注意事項(xiàng)?
① 注意觀察坩鍋監(jiān)視系統(tǒng),以便確認(rèn)鋼水對(duì)爐壁的侵蝕情況;
② 翻爐時(shí)觀察坩鍋,是否產(chǎn)生裂紋,及裂紋的大?。?/span>
③ 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢查,防止設(shè)備疲勞工作引起事故。
69、坩鍋打結(jié)時(shí)的注意事項(xiàng)?
① 爐襯完好,不漏感應(yīng)圈;
② 均勻布料,釬子插幾遍后用打爐機(jī)打?qū)崳?/span>
③ 濕打料不易過稀,防止烤爐時(shí)上漲;
70、真空感應(yīng)爐冶煉時(shí)對(duì)真空系統(tǒng)有那些要求?
① 真空泵組合理,抽氣能力強(qiáng);
② 爐體漏氣率符合要求;
③ 各種過濾網(wǎng)倒換正常;
④ 各種閥門密封完好。
71、感應(yīng)爐結(jié)膜的目的是什么?
在精練合金化階段,向熔池里添加Al、Ti、Ce、B、Zr等活波元素時(shí),如果熔池溫度過高,在高真空下,添加會(huì)發(fā)生噴濺和揮發(fā),活波元素還會(huì)與坩鍋發(fā)生劇烈反應(yīng),而低溫下加Al、Ti、Ce有利于進(jìn)一步脫氧,所以,添加合金料時(shí),需降低溫度,鋼液表面結(jié)膜后加入。
72、感應(yīng)爐冶煉化學(xué)元素比較多鋼種裝料應(yīng)注意什么?
主要注意原料的裝入順序和方法。根據(jù)原材料特點(diǎn)、易氧化程度、揮發(fā)情況、比重、和數(shù)量的多少,裝入不同的地方和部位;易氧化、易揮發(fā)元素在精練后期加入。
73、小型真空感應(yīng)爐后期加料應(yīng)注意什么?
小型真空感應(yīng)爐后期也就是精練合金化階段,加料時(shí)應(yīng)對(duì)鋼液進(jìn)行結(jié)膜,防止噴濺和揮發(fā);另外,加料一般靠測(cè)溫管加入,需確定料是否全部加入。
74、小型真空感應(yīng)爐為什么要清理坩鍋?
小型真空感應(yīng)爐一般采用間歇性生產(chǎn),每爐生產(chǎn)后破真空,造成坩鍋氧化嚴(yán)重,同時(shí),因?yàn)闋t體小,粘結(jié)在爐壁上的殘余鋼液對(duì)下爐的冶煉時(shí)的化學(xué)成分造成影響。
75、真空感應(yīng)爐對(duì)冶煉鋼種的生產(chǎn)順序有什么要求?
① 走雙真空路線的鋼種放在坩鍋前期冶煉;
② 對(duì)個(gè)別元素有特殊要求的鋼種(如碳、氣體等)放在前期冶煉;
③ 高溫合金放在前期冶煉;
④ 含銅鋼種放在后期冶煉。
76、含Cu鋼種為何放在坩鍋后期冶煉?
① 銅在一般鋼種中屬于有害元素,放在前期冶煉,容易對(duì)其他鋼種造成污染;
② 含銅鋼流動(dòng)性好,對(duì)坩鍋侵蝕比較嚴(yán)重,影響坩鍋壽命。
77、真空感應(yīng)爐對(duì)配料有什么要求?
① 使用的爐料牌號(hào)、批號(hào)正確;
② 爐料化學(xué)成分準(zhǔn)確,符合技術(shù)規(guī)程要求;
③ 爐料使用和流通過程中執(zhí)行雙人檢斤,確保重量準(zhǔn)確。
78、真空感應(yīng)爐抹爐襯的要求
① 爐襯厚度均勻,不漏感應(yīng)圈;
② 爐襯表面光滑;
第五章真空感應(yīng)爐原材料
79、冶煉高溫合金所用的原材料主要有那些?
① 返回料
② 中間合金
③ 精鋼材
④ 金屬料
80、冶煉高溫合金對(duì)原材料有那些要求?
① 對(duì)各種冶煉用原材料應(yīng)準(zhǔn)確的掌握它的化學(xué)成分,不允許混亂;
② 原材料中S、P含量低,低熔點(diǎn)有色雜質(zhì)Pb、Bi、Sn等要低;
③ 原材料氣體含量要少;
④ 原材料要特別清潔、無銹,無油污;
⑤ 原材料不準(zhǔn)雨淋和堆放在潮濕場(chǎng)地,以保持干燥。
⑥ 根據(jù)爐子容量大小和電源頻率,對(duì)原材料大小有一定要求。
81、真空感應(yīng)爐返回料有什么特點(diǎn)?
① 都是高溫合金、精密合金和高合金鋼類;
② 來源少又昂貴;
③ 化學(xué)成分明確
④ 氣體、夾雜物含量要少
⑤ 表面質(zhì)量要求高
⑥ 尺寸要求嚴(yán)格。
82、返回料為什么進(jìn)行預(yù)處理?
① 減少返回料中的氣體含量;
② 清除返回料表面氧化皮及其他吸附物;
③ 均勻化學(xué)成分;
④ 把不規(guī)格的返回料處理成適合適合熔煉的規(guī)格。
83、返回料預(yù)處理的方法有那些?
① 表面處理
② 重熔處理
③ 化學(xué)處理
④ 尺寸規(guī)格的處理
84、真空感應(yīng)爐常用脫氧劑有那些?
碳、Si-Ca、Al塊、Ni-Mg等。
第六章真空感應(yīng)爐冶煉常見問題
85、產(chǎn)生渣圈的原因是什么?
① 坩鍋長(zhǎng)時(shí)間冶煉時(shí),抽空過程中鋼液不斷地噴濺,逐漸形成渣圈;
② 鋼液氣體含量高,抽空時(shí)迅速形成渣圈。
86、真空感應(yīng)爐冶煉過程中渣圈對(duì)冶煉的影響?
① 渣圈造成坩鍋直徑變小,加料時(shí)容易架橋;
② 渣圈在冶煉過程中容易掉進(jìn)鋼水,造成化學(xué)成分不合;
87、產(chǎn)生架橋的原因是什么?生產(chǎn)中如何破除架橋?
產(chǎn)生架橋的原因有:①爐料過長(zhǎng);②含Co鋼種加料時(shí),Co板后期加入,熔化時(shí)焊接,產(chǎn)生架橋;③渣圈過大,產(chǎn)生架橋。
破除架橋可采用如下方式:①用吊錘砸開;②傾動(dòng)坩鍋,用熔化的鋼水把架橋部位燙開;③對(duì)于架橋嚴(yán)重的,可破真空處理。
88、噴濺是如何產(chǎn)生的?
① 熔化速度快,爐料中氣體未充分排出,或者熔化過程中發(fā)生架橋,坩鍋下部的金屬液溫度很高,大塊冷料突然落入熔池,必然會(huì)引起噴濺;
② 補(bǔ)加的合金料中,氣體含量高,加入速度快,溫度高,來不及充分放氣就熔化為液體,也容易造成噴濺。
89、怎樣防止和處理噴濺?
① 防止噴濺應(yīng)從原材料的準(zhǔn)備和合理裝料開始,選擇合適的供電制度,熔化期精心操作,避免架橋現(xiàn)象,補(bǔ)加合金料時(shí),先將熔池鋼液降到合適溫度,再緩慢加入,以杜絕噴濺發(fā)生。
② 發(fā)生噴濺后,應(yīng)適當(dāng)降溫,減緩反應(yīng)進(jìn)行,使沸騰逐漸減弱;產(chǎn)生大噴濺時(shí),可以通入氬氣,降低真空度,提高爐內(nèi)壓力,壓制沸騰待鋼液平靜后,再繼續(xù)抽空。
90、冶煉超低碳鋼時(shí)怎樣使鋼中碳降到低?
① 原材料帶入的碳盡量低;
② 爐中碳高時(shí),可加入FeO降低爐中的碳;
③ 加強(qiáng)對(duì)鋼液的攪拌;
④ 真空度要高。
91、真空感應(yīng)爐真空度上不來的原因?
① 爐體漏氣;
② 真空泵抽氣能力不足;
③ 鋼液氣體含量高,放氣量大。
④ 設(shè)備存在漏水、漏油現(xiàn)象。
92、大型真空感應(yīng)爐破真空注意事項(xiàng)?
① 首先是低熔點(diǎn)揮發(fā)物的燃燒,將造成設(shè)備的損壞;
② 翻爐后先加入一小部分爐料,降低坩鍋溫度;
③ 正在熔煉時(shí)破真空應(yīng)該注意對(duì)鋼液表面進(jìn)行結(jié)膜,防止鋼液氧化;
93、怎樣處理渣圈?
① 渣圈產(chǎn)生后,可在洗爐時(shí),通過增加裝入量和前后傾翻的方式燙掉渣圈;
② 對(duì)已經(jīng)離弧的渣圈,可以通過加料料筐進(jìn)行處理;
③ 對(duì)于大一點(diǎn)的渣圈,因?yàn)榕c坩鍋焊接比較牢固,可采用破真空,直接用電焊或火焊清理。
94、真空感應(yīng)爐澆注過程中造成堵水口的原因是什么?
① 澆注初期堵水口,一般為流鋼槽清理不凈或是翻爐時(shí)鋼液表面渣子多,澆注速度沒有跟上造成;
② 澆注中后期堵水口,主要是因?yàn)闈沧r(shí)斷流,流鋼槽內(nèi)鋼液表面渣子在水口堆積,造成堵塞;
③ 澆注溫度偏低。
95、澆注時(shí)鋼錠模底部鉆鋼水的原因有那些?
① 澆注溫度偏高;
② 鋼錠模底部掉肉或者是底墊磚沒有塞好。
96、為什么澆注過程中會(huì)燙模子?
① 澆注溫度偏高;
② 模子或水口沒有座正,水口歪,澆注時(shí)鋼水直接澆到模壁上。
97、為什么鋼錠模會(huì)變形,變形的鋼錠模對(duì)澆注有何影響?
鋼錠模變形主要由鋼錠粘在鋼錠模內(nèi),不能順利脫出,常采用撞擊的方式脫模,造成鋼錠模變形。變形后的鋼錠模會(huì)給鋼錠脫模帶來困難。
98、破真空對(duì)坩鍋有何危害?
① 破真空后,對(duì)坩鍋造成氧化,表面易脫落;
② 殘余鋼水吸氧嚴(yán)重,下爐冶煉中在坩鍋表面形成氧化膜,給冶煉帶來困難;
③ 破真空后,坩鍋急劇降溫,容易產(chǎn)生裂紋。
99、真空感應(yīng)爐爐中分析成分偏高造成“和面”的原因有那些?
① 原材料化學(xué)成分有偏差;
② 加料時(shí)稱重不準(zhǔn);
③ 冶煉過程中掉渣圈。
100、真空感應(yīng)爐熔煉中對(duì)鋼液上漲如何處理
鋼液上漲為鋼液中氣體含量偏高,加料后鋼液上漲,可采用充入氬氣的方式,增加熔煉室壓力;
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