铝合金熔炼时的烧损率不锈钢时 为什么脱氧很重要

上传用户:zbaegbedfm资料价格:5财富值&&『』文档下载 :『』&&『』学位专业:&关 键 词 :&&&&权力声明:若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请点击。摘要:(摘要内容经过系统自动伪原创处理以避免复制,下载原文正常,内容请直接查看目录。)临床上应用的医用不锈钢资料还是以316L及317L为主。然则这些医用不锈钢的耐腐化机能其实不非常使人满足。跟着含氮钢的迅猛成长,人们愈来愈多地熟悉到氮对改良钢机能的有益影响。因为氮的感化,高氮不锈钢钢在力学及腐化机能方面优于通俗不锈钢。最近几年来跟着加压冶金技巧程度的赓续进步,奥氏体不锈钢中氮的参加量在赓续增长。为了取得高的耐蚀性的不锈钢,本研讨分离从高氮和低氧两边面着手。对钢液吸氮与脱氮进程停止了剖析,综合温度、氮分压、合金成份等身分对钢中氮的消融度的影响,导出了不锈钢熔体中氮的消融度盘算式,并对高氮钢凝结进程中氮的行动停止了剖析,为获得高氮含量的316L不锈钢供给了实际根据。论文还对钢的脱氧根本实际停止了阐述,并对脱氧剂的脱氧才能停止了剖析,联合别人的试验及研讨结果,剖析肯定了高氮316L不锈钢的脱氧试验中采用的脱氧计划。试验中采取高频真空/高压感应炉在氮氛围下,在MgO坩埚内对316L不锈钢粉末停止了熔炼,试验压力分离为0。1、0。2、0。4、0。6、0。8、1。0MPa,反响温度掌握在℃的规模。为了取得低氧含量的高氮不锈钢,采取铝、硅钙合金和两者混杂物停止了脱氧研讨。研讨得出了试验前提下316L不锈钢增氮的动力学方程;氮分压在1。0MPa以下的规模内,氮在316L不锈钢中的消融度屈服Sievert定律;应用消融度的猜测公式盘算获得的氮含量猜测值与试验值相吻合;在1。0MPa的氮分压下,316L不锈钢中的氮含量到达了0。635%;采取铝、硅钙合金混杂脱氧的试样到达了最好的脱氧后果,氧含量最低下降到了0。0019%;对高氮不锈钢的分歧脱氧剂的脱氧后果停止了实际剖析。对不锈钢中的析出物及搀杂物停止了扫描电镜及能谱剖析,从试验成果可以看出未经脱氧及增氮处置的316L不锈钢中的搀杂以SiO2为主,且数目较多;采取Al脱氧的高氮不锈钢中的搀杂则以AlN年夜型搀杂为主,而且这类年夜型的AlN搀杂普通为不规矩的块状,它是脱氧剂Al被N氧化后的产品;而经SiCa脱氧的高氮不锈钢中的搀杂物绝对较少,尺寸也较小,这是因为经Ca处置后,钢中年夜部门的SiO2搀杂被复原或变性为复合搀杂而上浮排出了钢液,终究钢中的搀杂以成份庞杂的含N的化合物为主。同时发明高氮不锈钢中存在有典范的Cr2N搀杂。从析出物的不雅察成果中可以看出,316L不锈钢中含有σ相,且含氮不锈钢试样中的σ相比拟不含氮的试样有了很年夜水平上的削减,这重要是因为氮合金化阻滞了其构成。本研讨采取Tafel极化曲线法对316L不锈钢在37℃下0。9%的NaCl溶液中的耐蚀机能停止了测试,并应用交换阻抗法停止了验证。研讨了氮含量对316L不锈钢的耐蚀性的影响,同时也取得了脱氧办法对高氮316L不锈钢的耐蚀性的影响纪律。试验成果注解,氮对不锈钢耐腐化机能有显著的有益感化,316L不锈钢的耐腐化机能随氮含量的先是出现增年夜的趋向,氮含量为0。413%时316L不锈钢的耐蚀机能最好,当氮含量年夜于0。413%后,316L不锈钢的耐腐化机能跟着氮含量的增长出现出逐步下降的趋向。下降氧含量关于高氮316L不锈钢耐腐化机能的积极影响异常显著,经由过程高压渗氮及铝脱氧取得的低氧高氮不锈钢具有异常优良的耐蚀性。Ca严重伤害高氮316L不锈钢的耐腐化机能,其机理有待进一步的研讨。Abstract:Clinical application of medical stainless steel data or to 317L and 316L based. But the corrosion resistance of these medical stainless steel is not very satisfying. Along with the rapid growth of nitrogenous steel, more and more people are familiar with the beneficial effects of nitrogen on the improved steel. Because of the effect of nitrogen, high nitrogen stainless steel in mechanical and corrosion performance is superior to ordinary stainless steel. In recent years along with the pressure of metallurgical skill level rise ceaselessly, the amount of nitrogen in austenitic stainless steel in the continuous growth. In order to obtain high corrosion resistance of stainless steel, this study separates from high nitrogen and low oxygen on both sides of the face. The steel liquid nitrogen uptake and nitrogen removal process to carry on the analysis, synthesis temperature, nitrogen points pressure, alloy composition and identity of nitrogen in steel ablation degree of influence are the ablation degree formula disk of nitrogen in molten stainless steel and of high nitrogen steel condensation of nitrogen in the process of action to carry on the analysis, in order to provide a theoretical basis for the high nitrogen content of 316L stainless steel. The steel deoxidation basic theory to carry on the elaboration. And deoxidization of deoxidizing agent to the analysis, others combined test and research results and analysis to determine the used in the test of high nitrogen stainless steel deoxidation deoxidation plan. In the test, the high frequency vacuum / high pressure induction furnace was adopted in the nitrogen atmosphere, and the 316L stainless steel powder was melted in the crucible of MgO. The test pressure was 0. 1, 0. 2, 0. 4, 0. 6, 0. 8, 1. 0MPa, the reaction temperature is in the scale of 1638 ~ 1497. In order to obtain oxygen content and high nitrogen stainless steel, aluminum, silicocalcium and take two farragoes stop DNA research. In the experiment, the dynamic equation of the increase of nitrogen in 316L stainless steel was studied, and the partial pressure of nitrogen was 1. In 0MPa below the scale, nitrogen in the 316L stainless steel in the degree of melting of the yield Sievert' the application of the degree of ablation of the guess formula calculated to obtain the nitrogen content of the test and the value of the test is consistent
in 1. The nitrogen content of 316L stainless steel reaches 0 under the nitrogen partial pressure of 0MPa. 635%; adopt aluminum, calcium alloy sample reached the best hybrid deoxidation deoxidation consequences, minimum oxygen content decreased to 0. 0019%; the result of the divergence of the high nitrogen stainless steel was stopped. The precipitates and dopant in stainless steel to stop scanning electron microscopy and energy spectrum analysis, the test results can be seen without deoxidization and nitrogen treatment in 316L stainless steel with SiO2, a take high nitrogen stainless steel Al in mixed deoxidation is dominated by AlN and AlN with large. With this kind of large ordinary irregular block, it is Al by N oxidation
and the dopant less high nitrogen stainless steel SiCa - the size is small, this is because after Ca treatment, the steel sector SiO2 was mixed with the middle night for restoration or degeneration composite mixed floatation and liquid steel, mainly in steel mixed ingredients in all complex compounds containing N. At the same time there is a typical Cr2N invention with high nitrogen stainless steel. From the precipitates of indecent observes the results can be seen, 316L stainless steel containing sigma phase and containing nitrogen stainless steel specimens of sigma phase match does not contain nitrogen samples have a large cut, the important is because the nitrogen alloying block structure. This study takes the Tafel polarization curve method for 316L stainless steel at 37 C under 0. 9% the corrosion resistance of NaCl solution was tested, and the exchange impedance method was applied to stop the test. The effect of nitrogen content on the corrosion resistance of 316L stainless steel was studied, and the effect of the method on the corrosion resistance of high nitrogen 316L stainless steel was also obtained. Test results note, nitrogen on the corrosion resistance of stainless steel has a significant beneficial effect, 316L stainless steel corrosion resistance with nitrogen content first appears to increase the trend, the nitrogen content of 0. 413% when the corrosion resistance of 316L stainless steel is best, when the nitrogen content is greater than 0. 413%, the corrosion resistance of 316L stainless steel with the growth of nitrogen content appears to be gradually declining trend. The positive effect of the decrease of oxygen content on the corrosion resistance of high nitrogen 316L stainless steel was very significant, and the oxygen content of low oxygen high nitrogen stainless steel obtained by high pressure nitriding and aluminum oxygen had excellent corrosion resistance. Ca serious damage to high nitrogen 316L stainless steel corrosion resistant function, its mechanism needs further study.目录:摘要4-6Abstract6-7第一章 绪论10-24&&&&1.1 高氮钢的国内外研究进展10-11&&&&1.2 氮在钢液中的溶解行为的研究11-14&&&&1.3 高氮钢的生产方法14-19&&&&&&&&1.3.1 增压电渣重熔法14-15&&&&&&&&1.3.2 VOD 氮合金化15&&&&&&&&1.3.3 电弧炉氮合金化15&&&&&&&&1.3.4 感应炉氮合金化15-16&&&&&&&&1.3.5 钢包底吹氮合金化16&&&&&&&&1.3.6 反压铸造法16-17&&&&&&&&1.3.7 AOD 氮合金化17-18&&&&&&&&1.3.8 等离子电弧炉18&&&&&&&&1.3.9 粉末冶金法18-19&&&&1.4 氮在奥氏体不锈钢中的作用19-23&&&&&&&&1.4.1 对力学性能的作用19-20&&&&&&&&1.4.2 对耐蚀性能的作用20-21&&&&&&&&1.4.3 对组织稳定性的作用21-23&&&&1.5 本课题的研究内容与意义23-24第二章 高氮低氧不锈钢冶炼的理论基础24-37&&&&2.1 钢液吸氮与脱氮概述24-25&&&&&&&&2.1.1 增氮简述24-25&&&&&&&&2.1.2 脱氮简述25&&&&2.2 钢液吸氮动力学25-27&&&&2.3 氮在不锈钢中的溶解度27-28&&&&2.4 高氮不锈钢凝固过程中氮的行为28-29&&&&&&&&2.4.1 氮的偏析28-29&&&&&&&&2.4.2 氮的析出29&&&&2.5 钢液脱氧基本理论29-32&&&&&&&&2.5.1 钢中氧的危害性29-30&&&&&&&&2.5.2 各元素的脱氧能力30-31&&&&&&&&2.5.3 碱土金属的脱氧31-32&&&&2.6 钢中元素脱氧热力学32&&&&2.7 碱土金属的复合脱氧32-34&&&&&&&&2.7.1 硅钙合金复合脱氧32-33&&&&&&&&2.7.2 钙铝合金复合脱氧33-34&&&&2.8 Ca 在Fe-Cr-Ni 合金体系中的脱氧研究34-36&&&&2.9 本章小结36-37第三章 316L 不锈钢的高氮合金化及其脱氧研究37-49&&&&3.1 实验设备、原料及方法37-38&&&&3.2 实验结果与讨论38-40&&&&3.3 增氮时间与氮含量之间的关系40-41&&&&3.4 钢中氮含量与氮分压的关系41-42&&&&3.5 钢中氮溶解度的热力学计算值与实验值的比较42-43&&&&3.6 脱氧结果讨论43-44&&&&3.7 钢中析出物及夹杂物的微观分析44-47&&&&3.8 本章小结47-49第四章 含氮316L 不锈钢在模拟体液中的耐蚀性研究49-60&&&&4.1 实验材料49&&&&4.2 实验设备及器材49-51&&&&4.3 实验方法51&&&&4.4 实验结果51-58&&&&&&&&4.4.1 阳极极化曲线51-53&&&&&&&&4.4.2 电化学阻抗谱53-58&&&&4.5 结果分析及讨论58-59&&&&4.6 低氧高氮不锈钢研究展望59&&&&4.7 本章小结59-60第五章 结论60-61参考文献61-67致谢67分享到:相关文献|不锈钢熔炼,湖南长沙客户首选高频加热设备 高频加热设备_高频加热机_高频加热电源_高频加热炉
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不锈钢熔炼,湖南长沙客户首选高频加热设备
&&& 在我们的日常生活中有很多不锈钢制品,如不锈钢锅、不锈钢碗、不锈钢餐具等。那么,这些不锈钢制品都是怎么形成的呢。了解其制造过程的人都知道,这些不锈钢制品的形成需要经过一系列复杂的工艺,如熔炼、浇筑等。在所有的工艺中,最重要的就是熔炼了,因为,熔炼是其他工艺得以进行的基础。那么,选用什么样的设备进行熔炼热处理比较好呢。我们的湖南长沙客户选的是高频加热设备。
&&& 作为目前应用最广泛的设备,它在对不锈钢进行熔炼热处理时,熔炼速度非常快,仅仅十几分钟的时间就可以把好几千克的不锈钢加热到液态,这么快的速度有效避免了不锈钢与空气接触产生氧化现象和脱碳现象,保证了不锈钢的熔炼效果,使熔炼后的不锈钢无杂质和浮尘,就连纯度也提高了很多。
&&& 高频加热设备采用IGBT变频技术,变换效率高达97.5%以上,与可控硅设备相比节能10%-30%,任何负载下均可100%启动成功,不论输出功率的大小,功率因数始终不小于0.95,高次谐波分量少,对电网的影响小,具有频率自动跟踪功能,在全过程中始终能够保证高功率因数,具有完善的保护电路,工作可靠性高。中频炉脱氧的技术浅析
阐述脱氧剂采取插入沉淀脱氧反应的特性。分析了炉内某些化学元素达到一定量时,随着该元素的氧化度变化,脱氧能力非但不增加,反而下降。提出过量地加入金属氧化元素,会提高脱氧能力,降低钢液中的溶解氧量,减少非金属夹杂物,有利于提高钢的质量。
熔模铸造使用的中频炉,不同于炼钢感应电炉。区别在于冶炼氧化期的脱氧工艺,中频炉仅仅是将废钢包括浇冒口炉料进行重新熔化,然后调整元素成分、脱氧、除渣、浇注。
钢中有害元素主要是硫、磷,其次是氧、氢,由于中频炉中的碱性炉衬在熔化炉料的过程中有遏制硫、磷的作用,所以,钢液中的氧含量成为影响精铸件品质的重要因素。中频炉熔炼时脱氧剂撒在钢液表面,从本质上看,脱氧剂与钢水中的溶解氧,在钢水表面或者近表面进行氧化一还原反应,是一个典型的沉淀脱氧过程。1.2改变脱氧反应方式
虽有电磁搅拌作用,但是由于感应集肤效应而产生的“驼峰”现象n],使非金属夹杂物、氧化夹杂物难以上浮到钢水面上来,再加上现行大多数精铸厂家,打筑的坩埚炉膛直径与炉膛深度之比一般为1.0:(2.5~2.7),氧化夹杂物上浮就更为不易。
传统的脱氧操作是将脱氧元素撒在钢液表面,其缺点是氧化还原反应仅在合金液表面进行,吸气多、损耗大、反应不彻底。针对于此,为了改变传统的脱氧方式,使用脱氧管,将脱氧元素放置在薄壁金属管内,制成精铸专用脱氧管。脱氧时,将脱氧管插入炉内合金液中,能取得吸气少、损耗少、脱氧剂氧化还原反应完全的效果,特别是脱氧元素在合金液中反应,产生物化动能,带动钢液向上翻滚,使夹杂物容易上浮、更容易清除。将采用脱氧管脱氧的炉前试样及炉后试样,在美国Leco公司生产的TOH600氧氢氮分析仪上测试氧的。
35CrMo未脱氧前,夹杂物呈大颗粒状,部分晶粒较粗,无序混乱(见图la)。采用脱氧管在炉内沉淀脱氧的铸件金相组织,夹杂物呈球状,为网状珠光体,均匀细腻(见图1b)。
15-5PH未脱氧前,夹杂物颗粒大,氧化物呈气泡状,晶界上有铁素体析出(见图lc)。采用脱氧管在炉内沉淀脱氧的铸件金相组织,夹杂物颗粒较小,聚集在一起,晶粒度变得细小(见图ld)。
铸件表面(近表面)的氧化夹杂缺陷,8O%是由于钢在中频炉中熔炼35CrMo低合金钢,脱氧工艺是这样的:第一步用0.05%~0.20%的硅铁及0.08%~0.20%的锰铁预脱氧,第二步用0.15%~0.25%的硅钙合金沉淀脱氧,第三步采用0.05%~0.08%的铝终脱氧,最后在浇包内加适量铝补充脱氧。参照上述列举的钢种氧含量的允许范围,氧含量应该说不高,可是,脱氧效果始终不理想,铸件上气孔及氧化夹杂缺陷时有发生。熔炼35CrMo钢,采用的脱氧剂是硅铁、锰铁一硅钙一铝;熔炼15—5PH沉淀硬化不锈钢脱氧,采用金属锰一硅钙合金一硅钙锰合金,脱氧的效果见表2。
从表2看,没有脱氧效果,经过长时间的摸索和实践,找到炉前合金液的化学成分与脱氧元素之间的规律。当元素含量变化时,该元素的氧化度(即脱氧能)也随之变化,硅、锰元素增加到一定程度时,脱氧能力非但不提高,反而下降。当炉前合金液中的砌(Mn)d0.5%时,可使硅的脱氧能力提高30%~50%。当砌(Mn)&0.66%、w(Si)&0.27%时,不宜采用硅铁、锰铁、硅钙一合金以及硅钙锰合金脱氧,否则会大大减弱脱氧能力,而且钢水中还会增多二氧化硅夹杂物和氧化锰夹杂物[2]。由于炉前锰含量不同,加入相同质量的硅钙锰复合脱氧剂,其脱氧效果见图2。由于炉前硅含量不同,加入相同质量的硅钙锰复合脱氧剂,其脱氧效果见图3
以熔炼35CrMo钢为例子,将钢水的化学成分控制到合格范围,炉前取样光谱分析数据为:碳为0.378%、硅为0.62%、锰为0.89%、铬为0.95%、钼为0.20%。此时,硅、锰元素含量较高,脱氧时不再用硅钙合金和硅钙锰合金作脱氧剂,改用0.1%的纯铝丝插入炉内,并加以搅拌,脱氧效率大大提高,见表3。
同理,在熔炼15-5PH沉淀不锈钢时,炉前光谱分析数据:碳为0.053%、硅为0.5%、锰为0.42%、铬为14.2%、镍为4.81%、铜为2.8%,脱氧时不加入金属锰、硅钙合金和硅钙锰合金,改用0.1%的纯铝脱氧,脱氧效果很好,见表4。
经测试,由于脱氧用铝量不超过0.1%,所以残留在35CrMo低合金钢及15—5PH沉淀不锈钢中的铝元素微量,仅为0.008%~0.009%,所以对产品的力学性能没有影响。
生产实践中,发现锰元素过量加入后的碳一锰平衡规律,反应物(过量锰)由相内传输到界面,往往是先发生吸附(增加锰含量),再进行活性反应([Mn]+2[O3--~MnO),然后,生成物(MnO一FeO熔体)经脱附后离开反应界面游离出来,作为脱氧元素的电解锰,氧化度迅速由弱变强,当氧化一还原反应完毕时,钢水中氧含量开始降低。这两种不锈钢锰含量比316高出许多,锰要求达到3%~5%,熔炼时,炉前一般要把锰含量提高近2%,炉料熔化完毕,在加金属锰前、后,分别取样测定氧的质量分数,氧含量结果见表5。
脱氧工艺是:在加入金属锰调整成分之后,还要加0.15%~0.20%硅钙合金脱氧,接着除渣、出钢。经分析测试,加硅钙合金脱氧后,其氧含量与加入过量金属锰后的试样数据几乎一样。鉴于炉前加入过量金属锰,合金液中锰元素的氧化度提高,脱氧能力显著,甚至有替代脱氧剂的作用。建议修订工艺,取消加入硅钙合金,从工艺试验情况来看,对铸件品质没有发现有什么影响
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