真空感應(yīng)爐冶煉含氮不銹鋼的合金增氮工藝中低氮不銹鋼的氮含量在0.4%以下，以0.10%～0.25%居多。冶煉的難點之一是如何精確控制鋼液中的氮含量，氮合金化可以采取氣相滲氮和加氮化合金兩種方式。

1、充氣種類對鋼中氮回收率的影響。對于Crl3、Cr22一Ni9型不銹鋼，在保護氣壓0.3×10Pa的氮氣氣氛下加入氮化合金，氮回收率達99%，而在氬氣氣氛下加入氮化合金，氮平均回收率分別為14%、0.047%.

2、氮保護氣壓對氮回收率的影響。真空感應(yīng)爐中氣相中氮的分壓越高，氮在鋼液中的飽和溶解度就越高，一定氮分壓下氮的飽和溶解度大于加入的氮含量時，氮能99%回收。

3、鋼液溫度及加入方法對氮回收率的影響。對奧氏體鋼而言，鋼液溫度低，不利于氮化鉻溶解，影響氮的回收率。若加入的氮化鉻未經(jīng)破碎，也會熔池溫度急劇下降，故破碎氮化鉻成粉狀加入可以提高氮的回收率。

真空釬焊爐石墨電極消耗高的原因分析

1.石墨電極的特性

石墨電極是將石油焦等骨料和瀝青等粘結(jié)劑混合在一起壓制成形, 經(jīng)焙燒、浸漬、石墨化工序處理后, 再機械加工而成。石墨有較高的電阻, 且隨溫度的變化不大, 在2 500 ℃以下石墨的機械強度隨溫度的上升而提高, 可作為在加熱體斷面積較大的情況下采用低電壓高電流的電源。石墨的蒸氣壓較低, 在標準狀態(tài)下,2 500 K 時約為01101 3 Pa, 在低于這一溫度特別是真空狀態(tài)下使用時, 石墨的蒸氣壓幾乎可以忽略不計。

2.石墨的氧化損耗

石墨的氧化分為干式氧化(空氣、水、CO 2) 和濕式氧化(酸、堿)。石墨在高溫下易被空氣、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氣體, 容易逸散, 所以氧化反應(yīng)是連續(xù)進行的。石墨開始氧化的溫度及反應(yīng)速度在各種情況下是不同的, 如果把24 小時內(nèi)損失原來重量1% 的溫度定為氧化開始溫度, 則石墨的氧化開始溫度如下: 在空氣中420～ 460 ℃; 在CO 2 中約900 ℃; 在水蒸氣中約700 ℃。

3.電較短路或受擠壓裂斷

真空釬焊爐采用石墨電極作為加熱元件, 安裝時要求電極組件之間接觸良好, 上下方向保持水平, 電極螺母端在安裝窗口周邊要預(yù)留膨脹隙。同時電極組件的兩端與爐殼保持良好的絕緣性能。由于安裝窗口的空間小,銅蒸氣通過縫隙串入電極螺母端或電極連接卡板內(nèi), 并冷凝銅塊, 不斷增長的銅塊, 最終與爐體鐵殼接觸導致電較短路而損壞電極。真空釬焊爐爐殼、電極托板變形后, 通常造成石墨電極螺母端的膨脹間隙預(yù)留不足, 送電升溫后電極螺母端受安裝窗口周邊爐墻不同程度的擠壓, 電極很快裂斷。

4.電極加工安裝質(zhì)量

電極加工質(zhì)量和安裝質(zhì)量對電極的使用壽命有著重要的影響。電極以及電極接頭的連接螺紋加工粗劣或公差配合不符合標準, 均會造成電極與接頭連接時過松或過緊, 過松會出現(xiàn)接觸不良拉弧燒壞電極和接頭, 過緊則容易在裝配時損壞螺紋。裝配電極時, 在電極與電極接頭連接旋合過程中, 動作粗魯同樣會造成螺紋的損壞而使電極報廢。另外, 水冷電極缺水供應(yīng)時, 由于電極連接卡板的熱量得不到及時的帶走, 會引起電極與卡板之間接觸不良, 燒壞電極連接卡板, 嚴重時出現(xiàn)拉弧燒損電極和電極連接卡板。

5.降低電極損耗的途徑

石墨電極氧化的預(yù)防與抑制:在新建或大修真空釬焊爐時, 如果爐體干燥不充分, 投產(chǎn)后產(chǎn)生大量的水汽, 會造成電極的氧化消耗。而真空釬焊爐的密封性檢查, 確保爐內(nèi)的真空度, 對預(yù)防電極氧化十分重要。抽真空的目的是將爐內(nèi)的氣體排除, 爐內(nèi)材料吸氣和水分的解吸過程。固體物質(zhì)的解吸過程是吸熱過程, 在真空狀態(tài)下升高溫度對固體物質(zhì)快速徹底排氣起很大作用。大修以后的真空釬焊爐升溫結(jié)束后, 立即密封真空爐抽真空, 利用爐內(nèi)的升溫余熱600℃左右, 達到在真空狀態(tài)下烘烤脫氣的目的。一般材料吸附的水汽在300 ℃以上, 會快速徹底地釋放出來。對暫時不運行的真空爐, 完成上述工作后保持真空爐的密封, 對阻止爐內(nèi)材料重新吸附氣體和水分也有利。

6.涂層、浸漬保護抑制石墨電極氧化

石墨在較低溫度特別是在真空環(huán)境下的氧化反應(yīng)雖然比許多金屬緩慢, 但是由于反應(yīng)生成物是二氧化碳和一氧化碳氣體, 容易逸散, 不象一些金屬在表面形成致密的氧化膜保護層, 所以氧化反應(yīng)是連續(xù)進行的。涂層法和浸漬法是抑制氧化的主要方法, 較常用的方法是碳化硅涂層和磷酸鹽浸漬抑制氧化。在真空爐的實際應(yīng)用中, 由于進出料時電極的溫度波動, 碳化硅涂層與石墨基體只是物理性的結(jié)合, 密合性較差, 二者的熱膨脹系數(shù)存在差異, 涂層很容易脫落, 效果不理想。而使用磷酸鹽浸漬抑制石墨電極氧化速度的效果明顯。

7.確保電極質(zhì)量和安裝質(zhì)量

改進爐內(nèi)結(jié)構(gòu), 預(yù)防電較短路和受擠壓為阻止銅蒸發(fā)以后而造成短路, 從電極兩端安裝窗口內(nèi)的密封材料入手, 對原有的密封材料和密封方式進行了多次的改良嘗試,阻止銅蒸氣的串入, 杜絕因銅蒸氣串入造成短路。同時在安裝電極之前, 仔細檢查電極和電極連接頭的螺紋質(zhì)量, 并吹掃干凈電極和電極連接頭。扶穩(wěn)電極連接頭, 將電極垂直連接對孔后, 順時針輕輕旋緊電極, 確認旋合到底后, 用卡具一次用力旋緊。電極和電極連接頭連接過程中用力均勻, 如遇旋入困難, 立即退出檢查, 不能強行旋合。連接好的電極和電極連接頭入爐安裝時, 從電極安裝窗口平行伸入爐內(nèi), 與對應(yīng)的電極連接卡板連接孔對好位, 用力一次將電極推盡至孔底, 再均勻用力將連接卡板的螺栓鎖緊。安裝好的電極, 連接頭在安裝窗口的四周應(yīng)留有大致相等的間隙, 上抬、下壓、偏左、偏右等造成間隙過小或無間隙, 應(yīng)立即停止安裝或拆除重新安裝。