熔體吹氬的基本背景

熔體吹氬作為一門專業(yè)的技術(shù)在冶金鑄造行業(yè)已廣泛應用。它去除熔體中非金屬夾雜物和有害氣體具有良好的效果,對均勻熔體化學成分和溫度也有一定作用，而且惰性氣體在鋼水中無殘留，是一種綠色的最理想的凈化手段；熔體吹氬處理的效果無論從冶金原理上和實際應用中均被證實和不斷報道：均勻化、除氣 、凈化鋼水。

2.熔體吹氬技術(shù)在鑄造行業(yè)的應用

2.1 鋼包吹氬技術(shù)

熔體吹氬在鑄造行業(yè)開始僅使用在鋼包。鋼包吹氬是鋼包精煉必要的手段，包內(nèi)吹氬可以起到熔體凈化的作用，這一點多年來已被大家所認可。由于包內(nèi)溫度下降快的因素，有效吹氣時間受限制，大約在3分鐘，在如此短的時間，對熔體的凈化是不徹底地。目前國內(nèi)包內(nèi)吹氬的透氣磚屬于夾縫式，吹出的是大氣泡，不利于吸附夾雜和氣體。

由于鋼包吹氬的有效性以及局限性，能否在無芯感應爐通過安全可靠地方法直接吹氬？是近些年鑄造行業(yè)比較感興趣的問題。

2.2 中頻爐吹氬技術(shù)

針對以上設想，近年來中頻爐內(nèi)吹氬有了新的發(fā)展，市場上已出現(xiàn)較成熟的爐內(nèi)吹氬技術(shù)，主要分為兩類：

（1）傳統(tǒng)式：爐內(nèi)與熔體直接接觸式吹氬。傳統(tǒng)的爐底吹氬方法使用多孔型透氣磚，置于爐底平面，與爐內(nèi)熔體接觸，熔體易堵塞氣道且易從透氣磚間隙滲透漏爐。而且氣體流量大，沖刷爐襯，爐襯壽命降低。大氣泡也不利于氣泡吸附。

（2）新技術(shù)：埋入式爐底吹氬方法。透氣設備預埋在爐襯材料底下，氬氣透過爐襯料均勻進入到熔體中。該方法使用的透氣設備―氣體擴散器，區(qū)別于傳統(tǒng)的透氣磚，由耐火材料以液壓式高溫烘燒成型，而其粒密度設計為使氣流最佳化并具有抗金屬穿透性，氣體通過它可以產(chǎn)生均勻的微氣泡（微米級）。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。特點包括：1、預埋式，不與熔體直接接觸，安全性非常高；2、所產(chǎn)生的氣泡極微小，吸附能力強。3、氣體擴散器可重復使用，減少更換頻次，提高生產(chǎn)效率。

圖1埋入式爐底吹氬

2.3埋入式爐底吹氬技術(shù)在中頻爐應用特點

埋入式爐底吹氬的程序及產(chǎn)生的效果如圖2所示：

圖2  埋入式爐底吹氬效果圖

目前，在世界范圍內(nèi)已有上千家鑄造廠使用埋入式爐底吹氬技術(shù)，每個使用者都從以下幾方面得到實惠:

（1） 減少廢品率

（2） 改善鑄件質(zhì)量

（3） 減少針孔

（4） 去除夾雜

（5） 減少氣體含量

（6） 溫度均勻化

（7） 合金元素及脫氧劑的均勻化

（8） 提高爐襯壽命

2.4 埋入式爐底吹氬需具備的條件

為保證透氣效果，埋入式爐底吹氬要求對于使用環(huán)境有一定的要求：氣體通過氣體擴散器時經(jīng)過氣體擴散器的調(diào)配，具有非常細小的具有穿透性的氣泡；爐底材料除了具有卓越的耐火性能外，同時具有良好的透氣性能；此外，需要整體澆注爐底以及線圈保護料，形成密室，避免氣體從爐底、線圈，或者從爐底與線圈結(jié)合處溢出。

3. 中頻爐埋入式爐底吹氬實例

目前，使用埋入式爐底吹氬方法的工廠遍布世界各地，其優(yōu)點主要包括：溫度溫度均勻化；提高鑄件質(zhì)量；減少[N]、[H]、[O]含量；去除夾渣，凈化鋼水；提高爐襯壽命等。

案例1:溫度均勻化

客戶：英國一家熔化高鎳合金的工廠（ UK melter ），容量5噸的爐子.

問題：在爐底以上大約250mm的位置由于局部溫度過高出現(xiàn)嚴重的侵蝕.

安裝氣體擴散器進行底部吹氬后立刻消除了這個問題。過去這個客戶爐襯壽命大約1周，使用氣體擴散器后壽命提高到兩周。

案例2:提高鑄件強度

客戶：一家生產(chǎn)船用合金鋼的荷蘭公司.

問題：由于夾雜出現(xiàn)較高的廢品率.

安裝氣體擴散器后，廢品率明顯降低。含鎳和鉻的工程鋼，其金屬的品質(zhì)得到大大改善。由于減少了夾雜，其機械強度提高了30%.

案例3:減少氮氣含量

客戶：一家英國的生產(chǎn)MoCrV  高合金鑄鐵的客戶，爐子大小為 600 公斤。

問題：對于液壓密封鑄件有非常高的廢品率C 他們的標準是當N含量超過0.040%判定廢品。在安裝氣體擴散器之前平均N含量是0.041%。安裝氣體擴散器后，氬氣在熔化時打開出爐前關閉。一周后N含量0.033%，最低0.022%。達到了很好的降N的效果。

案例4：凈化熔體

客戶：一家美國鑄造廠（Texas, USA）, 專業(yè)生產(chǎn)高鎳鐵合金以及廣范圍耐磨鋼鑄件。

使用氣體擴散器的優(yōu)勢：使用氣體擴散器后明顯地降低了非金屬夾雜物。起初熔煉工明顯的感覺是吹氬后渣子數(shù)量增加，后經(jīng)金相檢驗證實了熔體被凈化。

案例5 增加爐襯壽命

客戶：英國一家生產(chǎn)不銹鋼316的失蠟鑄造廠

之前爐齡平均75爐；第一次使用氣體擴散器后爐齡達到120爐，目前平均170爐，氣孔率減少了 90%，廢品率大大減少。

國內(nèi)成功使用氣體擴散器的廠商：

天津新偉祥、河北冀凱、佛山安德里茨、蘇州紐威、廣西鐘山長城、浙江武義麻陽鑄造、山西太鋼眾燁、遼寧龍新、北京安泰科技（非晶基地）、洛陽中信重工、浙江海鹽鼎盛、紹興天龍、無錫鷹普、深圳泰鋼、廣東中山鐵王、石家莊精誠、福建明鎰、浙江超達、寧波吉威、寧波萬冠、河北坤騰、河北保通、河北德龍、深圳震雄……..

4. 結(jié)論

（1）、埋入式爐底吹氬技術(shù)相較于傳統(tǒng)的接觸式吹氬，在透氣效果、安全性、耐用性等各方面有明顯優(yōu)勢。

（2）、中頻感應爐熔煉采用氣體擴散器進行底部吹氬，可有效降低熔體中的有害氣體及氧化物夾雜含量，改善熔體質(zhì)量，提高鑄件等級。