上海雄鋼特種合金有限公司

NS N06600是inconel公司早期研發(fā)的N-Cr-Fe基固溶合金，具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性能、優(yōu)良的冷熱加工焊接性能，在700℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性。被廣泛用于航空航天、石化領(lǐng)域。

化學(xué)成分、物理常數(shù)如表1。

近年來。該合金在化工領(lǐng)域的用量迅速增加，厚度<0 8mm的板材和寬厚板主要依靠進(jìn)口，無縫管材咀國產(chǎn)為生，用作換熱器管等中低溫腐蝕環(huán)境。

2生產(chǎn)情況

2002年至2010年，生產(chǎn)該合金無縫管超過2000t．產(chǎn)品主要規(guī)格為直徑46×3.0mm、直徑6×2.0mm、直徑14×1.5mm，采用ASMESB·163或GB/T15011．1994標(biāo)準(zhǔn)。有少量板材，厚度在1.5～6.0mm之間。

從表1可以看出，UNS N06600合金成分較為簡單．冶煉時成分易控制，鍛造和毛管制備是生產(chǎn)管材的瓶頸環(huán)節(jié)。在開發(fā)初期．非真空感應(yīng)爐冶煉電極棒經(jīng)電渣重熔后，鍛造出現(xiàn)了較嚴(yán)重的裂紋．后調(diào)整Si-Ca添加量，同時加入適量J-Ce進(jìn)行脫氣脫硫去除有害元錄．鍛造塑性良好，未出現(xiàn)裂紋，成材率也得到提高。因擠壓穿孔比斜軋穿孔更容易成型，開發(fā)初期便選用了擠壓制備毛管的方法，采用直徑208/內(nèi)徑直徑45的擠壓坯經(jīng)擴孔后擠壓成直徑108×9.0mm毛管，內(nèi)外表面劃傷、凹坑多，修磨量大，成材率低，后改用斜軋穿孔，毛管內(nèi)外表面質(zhì)量良好，加之斜軋穿孔坯料不需要鏜中心孔，成材率較擠壓可提高12％左右，且生產(chǎn)周期人幅縮短?，F(xiàn)該合金管的生產(chǎn)工藝成熟穩(wěn)定、質(zhì)量良好。全流程生產(chǎn)工藝流程：非真空感應(yīng)爐冶煉一電極棒一電清重熔一電渣錠一鍛造開坯一方坯一軋制管坯一捧坯一斜軋穿孔一酸冼一表面缺陷清理一冷軋一豫油一熱處理一酸洗一表面缺陷清理一冷軋(循環(huán)至成品)。

3工藝研究及關(guān)鍵控制要點

3.1非真空感應(yīng)爐+電渣重熔冶煉工藝

要使采用非真空感應(yīng)爐冶煉UNSN06600的硫磷、氣體、低熔點五害元素達(dá)到較低水甲，除選用氣體含量、硫磷含量、有害元素含量較低的原材料外．更重要的是選擇有效脫氣脫硫去低熔點五害元素(Pb、Sn、As、Sb、Bi)的凈化劑。降低鋼錠中氣體含量，除了選用氣體音量較低的原材料外，尚需對原材料進(jìn)行烘烤．冶煉過程及時用渣料覆蓋裸露在大氣中的鍋液，澆注時采用Ar保護(hù)，減少鋼液與大氣接觸，腳時加強脫氣。采用沉淀脫氧和擴散脫氧兩種方法，沉淀脫氧劑由Si-Ca、J-Al、J-Ce組成，Si-Ca分批加入．J-Al、J-Ce一次性加入；擴散脫氧主要是鋁粉．分批加入。Si-Ca、J-Ce除了脫氧外．還是主要的脫硫、支低熔點等有害元素的凈化劑，Si-Ca、J-Ce加入量須控制合理。

電渣重熔采用CaF2、A1203二元渣系，重熔過程添加適量的脫氧劑。

3.2殘余鈣、殘余鈰含量對熱加工塑性的影響

3.2.1殘余鈣含量對熱加工塑性的影響

殘余Ca含量是指電渣重熔后鋼錠中殘余Ca含量，Ca是由S-Ca帶入，含量直接影響到脫氣脫硫去有害元素的效果。直接影響合金的熱加工塑性。非真空冶煉時Si—Ca是有效的凈化劑，同硫、氧結(jié)合，生成鈣的化臺物(CaS、CaO)被擊除，從而掙化臺金晶界，降低合金的熱脆性，提高成材率。當(dāng)銅漣中氣體含量，硫音量降到一定水平以下時，此時鋼熔池中熱力學(xué)、動力學(xué)具備條件，Ca含量達(dá)到與低熔點等五害元素反應(yīng)的臨界值時，Ca可與As等五害元素反應(yīng)，3CaSi2+2As=Ca3As2+6Si。通過研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計笈現(xiàn)，殘余Ca古量控制在8～18ppm范闡內(nèi)時，鍛造塑性良好，殘余Ca含量太低脫氧脫硫不充分，硫易與基體形成Ni2S3低熔點共晶，降低熱加工塑性；殘余Ca含量過高，鋼液凝固過程形成低熔點的Ni-Ca相薄膜呈熱脆性，熱加工塑性降低，易開裂。用電子探針分析微區(qū)Ca含量，見圖1和表2，從圖1和表3可以看出，Ca主要分布在品間．達(dá)到了除去晶間S等有害元索的作用，從而起到凈化晶間的作用。

3.2.2殘余鈰含量對熱加工塑性的影響

殘余Ce含黌足指電渣錠中Ce含量。在加J-Co之前加入，sI_Ca塊可將鋼液中的O、S等有害元素降到較低水平，同時可去除部分As等低熔點五害兀素，若全用Ca去除有害元素，將造成殘余Ca偏高，反而降低其熱加工塑性．因此選用J-Ce進(jìn)一步脫氣脫硫去有害元素，同時Ce還可深度降低氧和硫含量，降低低熔點有害元素含量，使其不偏聚于晶界，起到凈化晶界作用，改善鋼的鍛造塑性，同時還能降低氫的擴散系數(shù)，延緩氫在裂紋失端塑性區(qū)的富集。從而使裂紋擴展的孕育期和斷裂時間延長。Ce能與Pb、Sn、Sb、As形成化臺物，從渣中去除。通過研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：電渣錠Ce含量低于0.01％時，鍛造極易產(chǎn)生裂紋，電渣錠中Ce的殘余含量控制在0.01～0.02％之間熱加工塑性良好。

3.3鍛造軋制工藝

殘余Ca和Ce含量均控制在要求范圍內(nèi)，其熱加工塑性良好，鍛遺溫度1240±10℃時，可一火鍛成坯，成坯率可提高89％左右。軋制過程土要是控制外形，避免產(chǎn)生折疊、耳子、開裂，減少管坯穿孔前的研磨量或剝皮量，成材率可大幅提高。

3.4制管工藝

斜軋穿孔采用斜底燃?xì)饧訜釥t，穿孔加熱溫度控制在1100～1150℃，直徑90棒坯經(jīng)76型斜軋穿孔成直徑95×80mm，冷軋至成品。制管工藝流程：直徑90剝皮棒一打定心孔一加熱一斜軋穿孔直徑95×8.0一漳水一酸洗一表面修磨一冷軋直徑76×5.0一去油一熱處理一酸冼一修磨一冷軋直徑46×3.0一脫脂一表面清理一成品光亮處理一探傷一檢驗一包裝入庫。

成品性能完全能達(dá)到ASMESB-163或GBfrl5011-1994標(biāo)準(zhǔn)要求，表面質(zhì)量良好。實物碳含量均控制在0.025％左右，抗腐蝕性能均憂于標(biāo)準(zhǔn)要求。下圖2、表3是通過探針分析晶間Cr析出情況，從分析結(jié)果可以看出，實物未出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象。

3.5各工序關(guān)鍵控制要點

冶煉原材料須烘烤良好，SiCa、J-Ce塊須控制在臺理范圍內(nèi)，鍛造、軋制、斜軋穿孔須控制好加熱溫度、速度、變形量速率．斜軋穿孔是獲得優(yōu)質(zhì)管材的前提，必須控制好加熱工藝、穿孔頂頭、導(dǎo)扳問距、頂頭位置及直徑，這些參數(shù)控制不合理，易出現(xiàn)龜裂、偏心等缺陷，選擇合理冷軋工藝可提高成材率及管材表面質(zhì)量。

4結(jié)語

1)?UNS N06600合金無縫管主要用在化工領(lǐng)域，近八年無縫管產(chǎn)量超過2000t，主要產(chǎn)品規(guī)格直徑46×3.0mm、直徑16×2.0mm、直徑14×1.5mm，其產(chǎn)品性能完全能滿足ASME SB-163或GB/T15011-1994標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)?電渣錠中殘余Ca含量控制在8～18x 10^-6范圍內(nèi)、殘余Ce含量控制在0.01～0.02％范圍內(nèi)，熱加工塑性良好；鍛造軋制溫度控制合理，開坯成坯率高、軋棒表面質(zhì)量好；斜軋穿孔是制管的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加熱工藝、斜軋穿孔設(shè)備參數(shù)須控制合理，斜軋穿孔+冷軋工藝流程短、成材率高、工藝成熟穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量良好。