Incoloy800H高温耐腐蚀合金电磁软接触连铸技术的实验研究

Incoloy800H（UNSN08810）是一种固溶强化的奥氏体镍铬铁基高温耐腐蚀合金，由于该合金具有高温强度和抗氧化、抗渗碳以及其他形式的高温耐腐蚀性能，已经广泛地应用于核电工业、化学化工和石油化工等领域。为了提高高温耐腐蚀合金的成材率并降低能耗，国内外研究学者开展了高温耐腐蚀合金连铸技术的研究。由于高温耐腐蚀合金的脆性区间较大，再加上连铸工艺冷却强度大等原因，高温耐腐蚀合金连铸坯表面极易形成紊乱的深振痕、凹陷、冷隔和表面裂纹等缺陷，严重影响了连铸坯的表面质量。

电磁软接触连铸技术（Soft-contactElectromagneticContinuousCasting）是法国人Vives在1989年首次提出的。该技术通过改造结晶器，使电磁场可以穿透结晶器并作用于合金液的初始凝固区域，合金液与电磁场的交互作用产生了指向铸坯轴线的电磁压力，使合金液与结晶器壁实现“软接触”状态，从而拓宽了保护渣通道，改善了铸坯润滑条件，减轻了铸坯表面振痕，提高铸坯表面质量。目前，电磁软接触连铸技术已经被证实适用于碳钢的连铸工艺，然而针对高温耐腐蚀合金的电磁软接触连铸方面的研究未有报道。

在碳钢等钢种的实际生产过程中，为了消除铸坯表面振痕以及表面裂纹等缺陷，一般需要对铸坯表面进行修磨处理，而最普遍的修磨方法是火焰清理。然而，与碳钢不同，高温耐腐蚀合金因其抗氧化性较高且铸坯表面振痕较深，无法在轧制前将振痕再加热烧损掉，因而更容易在后道轧制工序中传递缺陷。此外，对铸坯表面的修磨还造成了贵重金属原料的浪费，大大降低了金属收得率和产品的生产效率。因此，高温耐腐蚀合金连铸坯对控制铸坯表面振痕的技术需求更加迫切，这使得利用电磁软接触连铸技术来改善连铸坯表面质量具有重要意义。

研究人员采用切缝结晶器并在结晶器铸坯弯月面区域施加高频电磁场，通过对Incoloy800H高温耐腐蚀合金进行不同电磁参数的连铸试验，分析了电源功率和磁场频率对磁场大小和分布的影响，并研究了电磁软接触连铸技术对Incoloy800H合金连铸坯表面振痕的影响机理，从而选出最佳参数，为连铸生产实践中提高Incoloy800H合金连铸坯的表面质量提供参考。

试验结果表明：

（1）在电磁软接触连铸条件下，高温时的Incoloy800H合金与多数碳钢材质的电导率数值相近，可得到相同的电磁软接触作用效果，其试验结果也证实了Incoloy800H合金电磁软接触连铸的可行性。

（2）切缝式结晶器的磁场分布呈现中间大两头小的规律，磁感应强度的峰值位于线圈中心偏下10～20mm处。电源功率和磁场频率都只能改变结晶器内磁感应强度的大小，不能改变磁场的分布规律。结晶器内的磁感应强度随着电源功率的增大而增大，随着磁场频率的增大而减小。

（3）当电源功率为66kW，频率为20kHz时，Incoloy800H合金电磁软接触连铸效果最好，铸坯表面光洁，振痕明显减轻，消除了铸坯表面凹陷和裂纹等缺陷，铸坯表面质量显著提高。当电源功率增至100kW时，铸坯表面出现波浪状形振痕以及切缝棱边，降低了铸坯的表面质量。