真空感应炉坩埚材质对镍基合金Inconel690氧硫含量的影响

　　镍基耐蚀合金在诸多工业腐蚀环境中具有独特的抗腐蚀甚至抗高温腐蚀性能，被广泛应用于石化、能源、海洋、航空航天等领域。

　　Inconel690合金是美国Inco公司发明的一种含镍铬分别接近60%、30%的奥氏体型镍基耐蚀合金，具有在各种类型高温水中不受晶间应力腐蚀开裂影响的特点，是核电站压水堆蒸汽发生器传热管的理想材料。为了满足核动力装置对材料质量越来越高的要求，该合金冶炼中普遍追求高纯洁度，尤其是极低氧、硫含量的控制工艺。硫是镍基合金中致命的有害元素，硫含量较高时，将严重影响该合金的加工性能。较高氧化物夹杂含量，通常是镍合金零件疲劳裂纹的萌生地及扩展的通道，从而降低镍基合金Inconel690高温持久性能和高温蠕变强度，使材料功能失效。

　　Inconel690合金通常采用真空炉冶炼，随后电渣重熔的方法进行生产。真空感应炉冶炼耐火材料的选择对该合金纯净度有显著影响。研究人员在真空感应炉使用3种不同材质坩埚熔炼Inconel690合金，分析研究了炉衬材质对真空感应炉冶炼Inconel690合金氧硫含量的影响。

　　Inconel690标准中对A1、Ti没做规定，但从文献来看，国外产品都含有一定量的A1、Ti，所以内控成分中规定了Al、Ti含量。使用CaO、MgO、A1203，三种坩埚在200kg和500kg真空感应炉进行试验。MgO、CaO、A12O3三种坩埚材质的成分见表1。

表1 MgO、CaO和A12O3三种坩埚材质的成分／%

　　钢锭脱模冷却后，用取样钻床钻孔取样，用美国LECO公司生产的CS-600碳硫分析仪分析硫含量；钢锭锻造后，在中部切取气体样，并切削加工成Φ4mm×4mm试样，用美国LECO公司生产的TC-600氧氮分析仪分析氧含量，在低氧范围（0.0001%～0.05%），分析精度±0.025×10-6。试验结果如下：

　　（1）由于镁质炉衬中的MgO在真空下发生分解，发生炉衬向钢液传氧现象，产品[O]、[S]平均含量分别在28×10-6、55×10-6，平均脱氧率、脱硫率分别为81.3%、8.3%，镁质炉衬对Inconel690合金氧、硫控制较差。

　　（2）使用钙质炉衬冶炼Inconel690合金，合金全氧含量受大气湿度、炉役状况的影响而波动大，平均[O]为33×10-6，平均脱氧率78.0%；平均脱硫率83.3%，[S]稳定达到10×10-6。钙质炉衬对产品硫含量控制较好，氧含量控制一般。

　　（3）铝镁质炉衬由于在真空下A12O3不易分解，真空下稳定性比镁质、钙质炉衬高，且无吸水性，产品[O]、[S]平均含量分别在13×10-6、55×10-6，平均脱氧率、脱硫率分别为91.3％、8.3％，铝镁质炉衬对产品氧含量控制最好，硫含量控制较差。（晓红）