.550. 北京科技人学学报 1993年N0.6 IVA、VA族元素由于其表面活性而易偏聚于晶界，降低品界凝聚力，导致回火脆性。许 多研究表明，合金钢中S、As、Sb等元素含量较高将明显降低韧性，提高韧脆性转变 温度并会降低蠕变裂纹扩展抗力.这些有害作用可能在转子或大型钢管锻件使用过程中造成 灾难性破坏。一些工业发达国家在大量采用废钢炼钢时逐渐认识到伴随废钢带人的微量元 素Sn,As,Sb、Bi、Pb与P一样促使产生回火脆性，因而在内控标准中规定了痕量元素 的含量要求。我国内蒙、西南等地铁矿S、As等痕量杂质含量高，废钢的反复使用也使痕 量元素污染问题日趋严重，而我国目前尚无有关钢中痕量元素的技术条件。为此，有必要开 展痕量元素在钢中作用与控制的研究。为进行研究，首先必须解决痕量元素在钢熔炼过程中的 控制。本文就镍铬钼钢真空感应熔练过程中痕量杂质S、As挥发的动力学进行了探讨。 1试验方法 试验在10kg中频真空感应炉上进行。每炉装炉量为9.4kg.采用镁砂预烧结坩埚，金属 液面面积为86.59cm.熔炼母材成分为：0.35%C,0.19%$i,0.36%Mn,0.004%S,0.006%P, 1.30%Cr,3.13%Ni,0.39%Mo,0.17%V,0.03%Cu,0.0002%Pb,0.0027%Sn0.0040%As, 0.0008%Sb,0.00002%Bi,余为Fe.冶炼过程中炉料红热时通人4.0×10Pa压力的高纯氢气 (Ar>99.99%,02<0.001%,H0<0.0010%,C02<0.0001%).炉料熔清并加热至所需温度 后加入痕量元素，挥发时间是从向钢液加人痕量元素开始到出钢完毕。出钢时钢液暴露面积 增大，应适当延长挥发时间来进行修正。经“铂铑30一铂铑6”热电偶测量挥发过程中钢液 温度为：1560℃，控制痕量元素不同加人量及挥发时间，最后分析其在钢中的残余含量。 2试验结果及讨论 2.1钢中S知、As含量与加入量及挥发时间的关系 铸锭中Sn、As残余含量[Snl,[Asl,与对应的加人含量[Sn].[As].的关系示于图1. 图2为挥发时间与钢中元素含量的关系。由图1.2可见，4.0×10‘Pa氩压条件下钢液中 的Sn、As均存在比较明显的挥发损失。 各直线回归方程： t=240s[Sn,=0.0002+0.8356[Sn. (1) [Snl,=0.0001+0.8597[Asl (2) t=420s[Snl.=0.0001+0.7225[Sn]. (3) [As]:=0.0001+0.6917[As]. (4) [Sn].=0.0115% log[Snl,=-1.9393-3.89×104t (5) [snJ.=0.0215% log[Sn].=-1.6676-4.82×10‘t (6) [As].=0.0103% log[As],=-L.9872-2.66×10-4t (7)· 550 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1卿 3 年 N o . 6 vI A 、 V A 族元 素 由于其 表面 活性而 易偏 聚于 晶界 , 降 低 晶界 凝聚力 , 导致 回 火脆性 。 许 多 研 究 表 明 ( ’ 一 4 1 , 合金钢 中 S n 、 A s 、 S b 等 元素含 量 较高将明显 降低 韧 性 , 提 高韧 脆性 转 变 温度 并会 降低 蠕变 裂纹 扩展 抗力 . 这 些 有 害作用 可 能 在 转 子 或 大 型钢 管 锻 件使用过程 中造 成 灾难性 破 坏 。 一些 工业 发达 国 家在 大量 采用 废钢 炼 钢时逐 渐 认 识到 伴 随 废钢 带 入 的 微 量 元 素 S n 、 sA 、 S b 、 iB 、 P b 与 P 一 样 促 使 产 生 回 火 脆 性 . 因 而 在 内控 标 准 中 规 定 了 痕 量 元 素 的含 量要 求 。 我国 内蒙 、 西 南等地铁矿 S n 、 A s 等痕 量杂 质含 量高 , 废钢的 反复使用 也 使痕 量 元素 污染 问题 日趋严 重 , 而 我 国 目前 尚无 有 关 钢 中 痕量 元 素 的技 术 条件 。 为此 , 有 必 要 开 展 痕量元 素在 钢 中作用 与控 制的研究 . 为 进行 研究 , 首先 必 须解 决 痕量 元素在钢熔 炼过程中的 控制 。 本文 就镍铬相 钢真空感应熔练 过程 中痕量 杂质 S n 、 A s 挥发的动力 学 进行 了探讨 。 1 试验方 法 试验 在 1o k g 中频 真空 感应炉 上进 行 。 每 炉 装炉 量 为 9 . 4 gk 。 采 用镁砂 预烧结柑锅 , 金属 液 面 面 积 为 8 6 . 5c9 m 平 。 熔炼母材 成 分 为: 0 . 3 5% C , 0 一9 % 5 1 , 0 . 3 6 % M n , 0 . 以只 % S , 0 . 的6 % P , 1 . 3 0 % C r , 3 . 13 % N i , 0 . 3 9 % M o , 0 . 17 % V , 0 . 0 3 % C u , 0 . (X幻 2 % P b , 0 . 0 2 7% S n , 0 . 仪又 0 % sA , 0 . (X刃 8 % S b , .0 以X) 0 2 % iB , 余为 F e 。 冶 炼过 程 中炉料 红热 时通 人 .4 0 x 10 ` aP 压 力的 高纯 氢气 ( A r > 9 . 9 % , 0 2 < 0 . 0 1% , H必 < .0 0 1 0 % , C 0 2 < 0 . 以洲〕 1% ) . 炉料 熔 清 并 加 热 至 所需温 度 后加入 痕量 元素 。 挥发时 间是 从 向钢液 加 人痕量 元素开始 到 出钢 完 毕 。 出钢时钢液暴露 面积 增 大 , 应适 当延 长挥 发时 间来 进行 修正 。 经 “ 铂 铐 30 一 铂 铐 6 ” 热 电偶 测量 挥发过程 中钢液 温 度 为 : 1 560 ℃ 。 控 制 痕 量 元 素不 同加 人 量 及挥 发时间 , 最 后 分析 其 在 钢 中 的 残 余含 量 。 2 试验结果及 讨论 2 . 1 钢 中 阮 、 A s 含t 与加 入 , 及挥发 时间 的关 系 铸 锭 中 S n 、 A s 残 余 含 量 【S川 、 【A sl 、 与 对应 的 加 人含 量 【S ln 。 、 【A s] : 的关 系示于图 1 。 图 2 为挥 发 时 间 与钢 中 元 素含 量 的 关 系 。 由 图 l 、 2可 见 , .4 0 x 10 4 P a 氮 压 条 件下 钢 液 中 的 S n 、 A s 均 存在 比较 明 显的挥发 损失 。 各 直线 回 归方 程: t 二 2 4 0 5 【S n 」 . = 0 . 《拟〕 2 + 0 . 8 3 5 6 [ S n 』 。 ( l ) 【S n 】 , 二 0 . 侧刃 l + 0 . 8 5 9 7 〔sA L ( 2 ) t = 4 2 0 5 【S n l 、 = 0 . 仪力 l + 0 . 7 2 2 5 I S n l 。 ( 3 ) [sA 』 : 二 0 . (x X〕 l + 0 . 6 9 1 7 【sA 】 。 ’ ( 4 ) I S n ] 。 = 0 . 0 1 1 5 % 1 0 9 【S n l 、 = 一 1 . 9 3 9 3 一 3 . 8 9 x 10 一 4 t ( 5 ) 【S n l 。 = 0 . 0 2 1 5% 1 0 9 【S n 〕 , 二 一 1 . 6 6 7 6 一 4 . 8 2 x 10 一 ` t ( 6 ) [sA 】 。 = 0 . 0 1 0 3 % 1 0 9 【sA l 、 = 一 1 . 9 8 7 2 一 2 . 6 6 x 10 一 ` r ( 7 )