稀土渣对电渣重熔AF-3钢夹杂物和力学性能的影响研究

发布时间：2020-09-02 15:26

　　 护环是火力发电机组承受应力最大的部件,为了保证机组安全可靠的运行,要求其具有足够高的强度、良好的塑性和韧性,较好的抗腐蚀性能和最小的残余应力。AF-3钢因具有优异的力学和抗腐蚀性能,是一种能够满足大型发电机组护环综合性能的单相奥氏体护环钢,然而AF-3钢在热锻过程中极易出现热锻裂纹,难以批量生产。由于适量的稀土元素能够显著提高钢的综合力学性能。因此,本研究尝试采用电渣重熔还原法向AF-3钢中添加稀土并探讨稀土渣对电渣重熔AF-3钢夹杂物和力学性能的影响。通过氮氧分析仪、直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜、拉伸实验等研究方法对以稀土渣进行电渣重熔冶炼终点样进行稀土含量、夹杂物及常温与高温力学性能进行表征和分析。研究结果表明:(1)稀土 Ce无法通过稀土氧化物自身还原分解进入钢中,而向稀土渣系中添加Al与Ca-Si的终点样中Ce含量分别达到了 98×10~6和110×10-6。不同渣系冶炼的AF-3钢中夹杂物的类型发生了变化,原始电极中夹杂物以SiO_2-MnO为主,采用预熔渣冶炼的钢中以MgO-Al_2O_3为主,而未添加还原剂的稀土渣冶炼的钢中则以MgO-Al_2O_3和MgO-SiO_2为主,添加Al和Ca-Si作为还原剂的稀土渣冶炼的钢中分别以Al_2O_3、MgO-Al_2O_3和MgO-Al_2O_3、Si02-Al_2O_3为主,并含有少量不规则形态的Ce_2O_3-Al_2O_3存在。(2)电渣重熔后钢锭的表面质量和补缩效果良好,但是采用预熔渣进行电渣重熔后的钢锭底部存在少量气孔和细小裂纹。在电渣重熔过程中分批次、等含量加入还原剂Ca-Si可以使稀土均匀的分布于电渣锭中。随着AF-3钢中稀土含量的增加,夹杂物面积百分比呈现先增加后降低的趋势。采用预熔渣电渣重熔AF-3钢中存在TiN、MgO-Al_2O_3、Al_2O_3及TiN复合夹杂物,而采用Ca-Si还原稀土渣电渣重熔AF-3钢中主要存在TiN、MgO-Al_2O_3和Ce_2O_3-Al_2O_3夹杂物。电渣锭中除了 Ce_2O_3-Al_2O_3,没有发现其他类型的稀土夹杂物。(3)AF-3钢的常温抗拉强度和屈服强度随着钢中稀土含量的增加,呈现先降低后增加的趋势。当钢中稀土含量为0.0174%时,AF-3钢的拉伸强度和屈服强度降至最小值,分别为890 MPa和520 MPa,与预熔渣电渣重熔AF-3钢相比,分别降低了 2.73%和10.34%。向AF-3钢中添加稀土可以使其常温延伸率和断面收缩率增加并且随着稀土含量的增加而增加。在800℃和900℃高温条件下,随着AF-3钢中稀土含量的增加AF-3钢的屈服强度和抗拉强度呈现先降低后增加的趋势。同时其高温延伸率和断面收缩率随着钢中稀土含量的增加而增加,这与AF-3钢常温拉伸结果相一致。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF14
【部分图文】：

我国的电渣冶金工作者发明并创造了许多具有独如：１９６０年发明了采用耐火材料包裹的有衬电渣炉，并且在２０多地区进行了推广和应用。而到了邋１９８０年前苏联才第一次出过程中的理论研宄，例如冶炼工艺参数的优化与匹配、热平衡发和钢中夹杂物的去除机理等都有许多独创性的研究。总之，上处于世界先进的水平。东北大学联合其他相关单位正在制定研究制定》项目中关于电渣重熔炉的两个国际标准。逡逑的基本原理和特点逡逑通过让电流由自耗电极流过渣池，自耗电极在渣池的加热下逐成金属小液滴滴落，经过渣池最终进入金属熔池的过程。电渣属及合金的方法，其基本原理［７］如图２．１所示。逡逑

为＜Ｊ＞９０ｍｍｘｌ００ｍｍ＞＜９００邋ｍｍ。炉子控温系统米用可控娃自动控温仪，测温用双销铭热逡逑电偶，型号为ＰｔＲＨ３0／ＰｔＲＨ６Ｓ，控温精度为±３邋°Ｃ，以＜Ｄ６０邋ｍｍｘ８０ｍｍ电熔镁坩埚盛装钢逡逑料。实验装置如图３．１所示。逡逑Ｉ邋ＩＩ邋－Ｉ逦邋小盖逡逑Ｖ逡逑：逡逑丯：：逦Ｍ逦炉盖逡逑ＭｏＳｋ发热体逦邋邋炉U跺义襄文突鹱╁义舷錇靛危欤纾戾五义鲜�墨保护坩埚逦邋钢水逡逑一ＭＬ＾－耐删逡逑：．，：．二二二４逦法兰逡逑双Ｐｔ－Ｒｈ热电偶逦ｐｉ邋—逦邋Ｎ２逡逑图３．１邋ＭｏＳｉ２电阻炉装置示意图逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｆｕｒｎａｃｅ逡逑通氮装置：包括底吹氮气装置和顶吹氩气装置。逡逑在实验过程中，辅以底吹氮气对热电偶及石墨坩祸在高温下进行保护，以防止其氧逡逑化。在钢熔化后，利用高纯氮气通过双孔刚玉管对熔池进行顶吹氮搅拌。逡逑因本实验研究的渣系主要为含氟渣，因此，在高温电阻炉内化渣的过程会对Ｍ�

本文编号：2810774