真空感应炉冶炼含氮不锈钢真空钎焊炉石墨电极消耗高

真空感应炉冶炼含氮不锈钢的合金增氮工艺中低氮不锈钢的氮含量在0.4%以下，以0.10%～0.25%居多。冶炼的难点之一是如何精确控制钢液中的氮含量，氮合金化可以采取气相渗氮和加氮化合金两种方式。

1、充气种类对钢中氮回收率的影响。对于Crl3、Cr22一Ni9型不锈钢，在保护气压0.3×10Pa的氮气气氛下加入氮化合金，氮回收率达99%，而在氩气气氛下加入氮化合金，氮平均回收率分别为14%、0.047%.

2、氮保护气压对氮回收率的影响。真空感应炉中气相中氮的分压越高，氮在钢液中的饱和溶解度就越高，一定氮分压下氮的饱和溶解度大于加入的氮含量时，氮能99%回收。

3、钢液温度及加入方法对氮回收率的影响。对奥氏体钢而言，钢液温度低，不利于氮化铬溶解，影响氮的回收率。若加入的氮化铬未经破碎，也会熔池温度急剧下降，故破碎氮化铬成粉状加入可以提高氮的回收率。

真空钎焊炉石墨电极消耗高的原因分析

1.石墨电极的特性

石墨电极是将石油焦等骨料和沥青等粘结剂混合在一起压制成形, 经焙烧、浸渍、石墨化工序处理后, 再机械加工而成。石墨有较高的电阻, 且随温度的变化不大, 在2 500 ℃以下石墨的机械强度随温度的上升而提高, 可作为在加热体断面积较大的情况下采用低电压高电流的电源。石墨的蒸气压较低, 在标准状态下,2 500 K 时约为01101 3 Pa, 在低于这一温度特别是真空状态下使用时, 石墨的蒸气压几乎可以忽略不计。

2.石墨的氧化损耗

石墨的氧化分为干式氧化(空气、水、CO 2) 和湿式氧化(酸、碱)。石墨在高温下易被空气、水、二氧化碳氧化。石墨氧化的生成物是二氧化碳和一氧化碳气体, 容易逸散, 所以氧化反应是连续进行的。石墨开始氧化的温度及反应速度在各种情况下是不同的, 如果把24 小时内损失原来重量1% 的温度定为氧化开始温度, 则石墨的氧化开始温度如下: 在空气中420～ 460 ℃; 在CO 2 中约900 ℃; 在水蒸气中约700 ℃。

3.电较短路或受挤压裂断

真空钎焊炉采用石墨电极作为加热元件, 安装时要求电极组件之间接触良好, 上下方向保持水平, 电极螺母端在安装窗口周边要预留膨胀隙。同时电极组件的两端与炉壳保持良好的绝缘性能。由于安装窗口的空间小,铜蒸气通过缝隙串入电极螺母端或电极连接卡板内, 并冷凝铜块, 不断增长的铜块, 最终与炉体铁壳接触导致电较短路而损坏电极。真空钎焊炉炉壳、电极托板变形后, 通常造成石墨电极螺母端的膨胀间隙预留不足, 送电升温后电极螺母端受安装窗口周边炉墙不同程度的挤压, 电极很快裂断。

4.电极加工安装质量

电极加工质量和安装质量对电极的使用寿命有着重要的影响。电极以及电极接头的连接螺纹加工粗劣或公差配合不符合标准, 均会造成电极与接头连接时过松或过紧, 过松会出现接触不良拉弧烧坏电极和接头, 过紧则容易在装配时损坏螺纹。装配电极时, 在电极与电极接头连接旋合过程中, 动作粗鲁同样会造成螺纹的损坏而使电极报废。另外, 水冷电极缺水供应时, 由于电极连接卡板的热量得不到及时的带走, 会引起电极与卡板之间接触不良, 烧坏电极连接卡板, 严重时出现拉弧烧损电极和电极连接卡板。

5.降低电极损耗的途径

石墨电极氧化的预防与抑制:在新建或大修真空钎焊炉时, 如果炉体干燥不充分, 投产后产生大量的水汽, 会造成电极的氧化消耗。而真空钎焊炉的密封性检查, 确保炉内的真空度, 对预防电极氧化十分重要。抽真空的目的是将炉内的气体排除, 炉内材料吸气和水分的解吸过程。固体物质的解吸过程是吸热过程, 在真空状态下升高温度对固体物质快速彻底排气起很大作用。大修以后的真空钎焊炉升温结束后, 立即密封真空炉抽真空, 利用炉内的升温余热600℃左右, 达到在真空状态下烘烤脱气的目的。一般材料吸附的水汽在300 ℃以上, 会快速彻底地释放出来。对暂时不运行的真空炉, 完成上述工作后保持真空炉的密封, 对阻止炉内材料重新吸附气体和水分也有利。

6.涂层、浸渍保护抑制石墨电极氧化

石墨在较低温度特别是在真空环境下的氧化反应虽然比许多金属缓慢, 但是由于反应生成物是二氧化碳和一氧化碳气体, 容易逸散, 不象一些金属在表面形成致密的氧化膜保护层, 所以氧化反应是连续进行的。涂层法和浸渍法是抑制氧化的主要方法, 较常用的方法是碳化硅涂层和磷酸盐浸渍抑制氧化。在真空炉的实际应用中, 由于进出料时电极的温度波动, 碳化硅涂层与石墨基体只是物理性的结合, 密合性较差, 二者的热膨胀系数存在差异, 涂层很容易脱落, 效果不理想。而使用磷酸盐浸渍抑制石墨电极氧化速度的效果明显。

7.确保电极质量和安装质量

改进炉内结构, 预防电较短路和受挤压为阻止铜蒸发以后而造成短路, 从电极两端安装窗口内的密封材料入手, 对原有的密封材料和密封方式进行了多次的改良尝试,阻止铜蒸气的串入, 杜绝因铜蒸气串入造成短路。同时在安装电极之前, 仔细检查电极和电极连接头的螺纹质量, 并吹扫干净电极和电极连接头。扶稳电极连接头, 将电极垂直连接对孔后, 顺时针轻轻旋紧电极, 确认旋合到底后, 用卡具一次用力旋紧。电极和电极连接头连接过程中用力均匀, 如遇旋入困难, 立即退出检查, 不能强行旋合。连接好的电极和电极连接头入炉安装时, 从电极安装窗口平行伸入炉内, 与对应的电极连接卡板连接孔对好位, 用力一次将电极推尽至孔底, 再均匀用力将连接卡板的螺栓锁紧。安装好的电极, 连接头在安装窗口的四周应留有大致相等的间隙, 上抬、下压、偏左、偏右等造成间隙过小或无间隙, 应立即停止安装或拆除重新安装。