張建雄

（浙江遂金特種鑄造有限公司，浙江 遂昌 323300）

1 化學(xué)成分要求

蒙乃爾（Monel）M—30C鎳基合金是發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用較早的鎳基合金材料，在抗氧化、耐腐蝕、耐高溫和改善材料的機械性能等方面具有良好穩(wěn)定的表現(xiàn)。因此，在社會經(jīng)濟建設(shè)的特殊領(lǐng)域（例如能源開發(fā)、石油、化工、電子、航海和航空）被廣泛地應(yīng)用。蒙乃爾（Monel）M—30C合金材料，根據(jù)ASTM A 494/A 494M—1994標準，其具體化學(xué)成分為：C∶≤ 0.30；Si∶1.0～2.0；Mn∶ ≤ 1.50；P∶ ≤ 0.030；S∶≤ 0.030；Ni∶ 余 量；Cu∶26.0～33.0；Nb∶1.0～3.0；Fe∶≤ 3.50。

2 配料清單

要生產(chǎn)出以上成分標準的蒙乃爾（Monel）M—30C合金材料，預(yù)先準備計算配料，需要的配料清單表如表1。

表1 配料清單表

3 生產(chǎn)準備

（1）以下兩種情況應(yīng)不宜開展蒙乃爾合金材質(zhì)鑄件的熔煉澆注。第一種情況是在南方梅雨季節(jié)以及連續(xù)多天下雨等空氣濕度較大的天氣，這種環(huán)境下容易出現(xiàn)返潮吸氧造成氣孔、氧化等不良現(xiàn)象，因此不宜進行熔煉澆注作業(yè)；第二種情況是新爐體在制成后所進行第一爐生產(chǎn)作業(yè)以及爐體在生產(chǎn)使用的后期，不能進行熔煉澆注蒙乃爾合金材質(zhì)鑄件的生產(chǎn)作業(yè)。

（2）澆注前原材料準備要求。①對于熔煉所使用的材料，一定要保持較高的清潔度和干燥度。不能含有水分、油類、泥渣以及其他雜質(zhì)。在使用返回舊料和報廢產(chǎn)品進行生產(chǎn)之前要求先經(jīng)過拋丸處理，從而將去除表面氧化皮等雜質(zhì)提高爐料的清潔度。在進行拋丸處理時，必須使用不銹鋼材質(zhì)的鋼丸子進行拋丸；②對于在澆注作業(yè)時即將要用到的鎳板、電解銅、鈮鐵、返回舊料等爐料，要在作業(yè)開展前對其進行烘烤處理，以保證這些使用爐料的干燥度。在進行烘烤處理時，烘爐的溫度要保持在700～800℃的爐溫，烘烤時間約為3～4小時，烘料結(jié)束后可取出按比例直接加入中頻爐進行下一步的熔煉作業(yè)；（3）對于在澆注作業(yè)時所使用的硅鐵、電解錳、鋁絲、硅鈣合金、除渣劑等原料，也要進行烘烤處理。烘烤溫度約120～150℃左右，烘烤時間應(yīng)持續(xù)在1.5h左右；（4）做好新舊材料配比作業(yè)。按材料配比表進行稱重后加料；（5）為了將進一步強化預(yù)防氧化和吸入空氣的問題，制作一個小型的旋轉(zhuǎn)式專用吹氬裝置，見圖1。

4 熔煉澆注過程控制

采用非真空感應(yīng)爐進行蒙乃爾M—30C合金材料的熔煉生產(chǎn)制造，關(guān)鍵的核心技術(shù)應(yīng)用在于較好地解決澆注過程中所容易出現(xiàn)的氣孔、夾渣和氧化等問題。蒙乃爾合金由于含有的成分較為特殊，導(dǎo)致合金熔液具有高密度、低流動和含有的雜物上浮困難，從而導(dǎo)致混雜在鋼液內(nèi)部無法排出，最終形成了夾渣。為了有效地防止此類情況的發(fā)生，應(yīng)盡量使用高溫熔煉低溫澆注的煉鋼工藝，熔煉溫度一般控制在1630～1650℃，至少進行兩次沉淀靜置脫氧，然后按1450～1480℃的出鋼溫度進行澆注，這樣能夠有效地提升鋼液的純凈度，并有效地減少和控制夾渣的形成。在控制爐渣時，應(yīng)使用不銹鋼造渣劑造底渣，并在鋼液熔化過程中不斷地添加造渣劑，使鋼液在造渣劑的保護中且不裸露在外減少與空氣接觸。此外，使用普通型號的非真空電爐來進行蒙乃爾合金材料的熔煉作業(yè)時，產(chǎn)生的高溫液態(tài)金屬容易受到空氣的影響，造成夾雜和氣孔等不良情況的出現(xiàn)，嚴重地影響了澆注作業(yè)的質(zhì)量。為了更好地控制此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)使用惰性氣體來對熔煉合金的表面進行覆蓋保護，氬氣的進氣量應(yīng)控制在0.15～0.3MPa，在開展煉鋼作業(yè)時向鋼水表面吹氬氣，該方法的目的是最大化地發(fā)揮惰性氣體的作用形成對金屬熔液的保護，把金屬溶液與空氣完全隔離，使其不能與空氣發(fā)生反應(yīng)，使合金溶液無法再吸入空氣，從而達到預(yù)防金屬元素發(fā)生氧化等現(xiàn)象，在保障熔煉作業(yè)質(zhì)量和蒙乃爾合金產(chǎn)品質(zhì)量方面起到了非常好的效果，如圖2所示。

為進一步強化預(yù)防氧化和吸入空氣，要在焙燒好的模殼型腔內(nèi)進行充氬，利用氬氣比空氣密度大容易下沉的原理把模殼型腔內(nèi)的空氣置換排出來。此外在澆注好的模殼，要添加鋸末蓋鐘罩進行氣體還原保護，以減少產(chǎn)品澆注后鋼液吸氣氧化。

圖1 小型旋轉(zhuǎn)式專用吹氬裝置

在進行熔煉澆注生產(chǎn)作業(yè)的過程中，需要進行配料操作時，要將配料進行稱重，當重量符合標準時才能放入爐中，并且每次材料的入爐要進行及時準確的記錄，為熔煉澆注作業(yè)的穩(wěn)定性和規(guī)范性提供數(shù)據(jù)保障，而且對形成的澆棒和返回的舊料一定要做明確的區(qū)分，做好標記，避免材料的混用。

圖2 熔煉澆注操作現(xiàn)場

5 結(jié)語

采用非真空感應(yīng)爐進行蒙乃爾M—30C合金材料的熔煉制造，通過合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計、前期的材料、作業(yè)準備以及具體生產(chǎn)作業(yè)時的有效控制，生產(chǎn)制造出質(zhì)量合格穩(wěn)定的蒙乃爾M—30C合金材料鑄件，經(jīng)試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，產(chǎn)品質(zhì)量合格率達到了100%，鑄件的質(zhì)量完全滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，并能夠經(jīng)受行業(yè)的使用考驗，具備向市場推廣的條件。