镍基合金冶炼工艺与技术.pptx

镍基合金冶炼工艺与技术

汇报人：

2024-01-21

镍基合金概述

冶炼工艺原理

冶炼技术与方法

冶炼过程中的质量控制

设备与工具

环保与安全

contents

目

录

镍基合金概述

01

镍基合金是以镍为主要合金元素的一类合金，通常含有铬、钼、钨、铁等元素。

根据合金元素的不同，镍基合金可分为镍铬合金、镍铁合金、镍铜合金等。

分类

定义

镍基合金在多种腐蚀介质中具有优异的耐腐蚀性，特别是在还原性酸中表现突出。

良好的耐腐蚀性

镍基合金具有良好的高温强度和抗氧化性，可在高温下长期工作。

高温强度高

镍基合金具有较好的冷热加工性能，易于进行各种成型加工。

良好的加工性能

石油化工

航空航天

电力工业

环保领域

用于制造各种耐腐蚀管道、阀门、泵等设备，以及催化剂载体等。

用于制造汽轮机叶片、锅炉过热器等高温高压部件。

用于制造发动机部件、涡轮叶片等高温部件。

用于制造烟气脱硫脱硝设备、废水处理设备等。

冶炼工艺原理

02

还原反应

在镍基合金冶炼中，还原反应是一个重要环节。通过加入还原剂，将合金中的氧化物还原成金属，从而提高金属的收得率和合金的纯度。

熔化反应

在冶炼过程中，首先需要将原料加热至熔点以上，使其由固态转变为液态。这一过程中，原料中的各元素间会发生熔化反应，形成均匀的合金熔体。

脱硫反应

硫是镍基合金中的有害元素，会降低合金的力学性能和耐腐蚀性。因此，在冶炼过程中需要加入脱硫剂，将硫以硫化物的形式从合金中去除。

凝固过程

在冶炼过程中，随着温度的降低，合金熔体会逐渐凝固。凝固过程中，合金中的元素会按照特定的晶体结构进行排列，形成固溶体或金属间化合物。

相变过程

在凝固后的冷却过程中，镍基合金会发生一系列的相变。这些相变包括固溶体的分解、第二相的析出以及晶粒的长大等。这些相变过程对合金的最终组织和性能具有重要影响。

成分控制

冶炼工艺对镍基合金成分的控制至关重要。通过调整原料配比、控制冶炼温度和时间等参数，可以实现对合金成分的精确控制，从而获得具有特定性能的合金。

组织调控

冶炼工艺对镍基合金的组织具有显著影响。通过采用不同的冶炼工艺参数，可以调控合金的凝固组织、晶粒大小和析出相等，进而改善合金的力学性能、耐腐蚀性和高温性能等。

缺陷控制

在冶炼过程中，可能会产生气孔、夹杂和裂纹等缺陷。这些缺陷会对镍基合金的性能产生不利影响。因此，在冶炼工艺中需要采取相应的措施来控制这些缺陷的产生，如优化熔炼工艺、提高原料纯净度和加强熔体保护等。

冶炼技术与方法

03

选择高品位、低杂质的镍矿石，经过破碎、筛分和洗涤等预处理工序，去除杂质，提高镍的品位。

镍矿石

根据合金成分要求，准备相应的合金元素，如铁、钴、铬、钨等。这些元素通常以纯金属或中间合金的形式加入。

合金元素

选用适当的熔剂，如石灰石、萤石等，以降低熔点、提高流动性和去除杂质。

熔剂

电弧炉熔炼

01

在电弧炉中，利用电极与炉料之间产生的电弧热量将原料加热熔化。通过调整电极位置、电流强度和熔炼时间等参数，控制熔炼过程和合金成分。

感应炉熔炼

02

感应炉利用电磁感应原理，在炉料中产生涡流并加热熔化。感应炉具有加热速度快、温度均匀、能耗低等优点，适用于小批量、多品种的镍基合金生产。

真空熔炼

03

在真空环境下进行熔炼，可避免大气中的氧、氮等有害气体对合金的污染，提高合金的纯净度和性能。真空熔炼设备包括真空感应炉、真空电弧炉等。

气体精炼

通过向熔体中通入惰性气体（如氩气）或活性气体（如氯气），利用气体与熔体中的杂质元素发生化学反应，生成挥发性化合物并随气流排出，达到除杂的目的。

熔剂精炼

向熔体中加入熔剂，利用熔剂的吸附、溶解和化学反应等作用，将熔体中的杂质元素去除。常用的熔剂有氯化物、氟化物等。

电化学精炼

利用电化学原理，在熔融盐电解质中通过电解的方法去除合金中的杂质元素。这种方法具有高效、环保等优点，但设备投资和操作成本较高。

冶炼过程中的质量控制

04

03

炉前化验与分析

在冶炼前对原料和配料进行化验和分析，确保成分准确，为冶炼提供可靠依据。

01

严格控制原料成分

选择优质原料，确保各元素含量符合冶炼要求，特别是关键元素如镍、铬、钼等的含量。

02

配料计算与调整

根据目标合金成分和原料成分，精确计算配料比例，并在冶炼过程中根据实际情况及时调整。

检查设备状态、准备工具和原料，确保各项准备工作充分、到位。

操作前准备

严格遵守冶炼操作规程，按照规定的步骤和顺序进行操作，避免操作失误或疏漏。

规范操作程序

穿戴好个人防护用品，确保操作过程中的安全；同时采取必要的环保措施，减少废气、废渣等对环境的影响。

安全防护措施

认真记录冶炼过程中的关键数据和操作情况，及时报告异常情况或问题，以便及时采取措施进行处理。

记录与报告

设备与工具

05

电弧炉

利用电弧加热原理，