鎳帶制造傳統工藝
金屬鎳帶的制造方法,更具體地說,涉及一種直接用電 解鎳板制造鎳帶的方法。
這種傳統的鎳帶生產工藝存在如下問題:
1. 在熔煉鑄錠的工藝環節中,按照工藝要求,需添加鐵、錳、鈦、硅、 碳、稀土等輔料,使得產品中雜質含量,其成品中鎳、鈷以外的雜質含量達0.5%左右,這樣就大大降低了材料的純度,使得鎳帶的內阻增大,難以獲得滿足要求的髙純度、低內阻的鎳帶;
2. 生產環節多,設備投資大,需要生產占地面積大;
3. 生產周期長, 一般從投料到出成品需要7天時間,生產效率低;
4. 能耗髙,在熔煉、熱軋工序,消耗大量電能,生產成品耗電成本約 7000元/噸。
5. 在熔煉過程中,由于高溫(1500'C以上)影響,造成2%以上的損耗; 盡管上述制造鎳帶的傳統方法存在諸多缺陷和不足,但幾十年來, 一直是沿用上述傳統方法來進行鎳帶的生產,尚未出現新的替代方法。
鎳合金
這里介紹的鍛軋鎳基合金(定義為含鎳45%以上的合金)包括了化工廠常用的各類鍛軋耐蝕合金。
合金的性能
鎳合金比不銹鋼昂貴。但是,根據初始成本而不是根據壽命周期成本進行經濟性的比較可能會誤導人們。例如,Ni-Cr-Mo合金價格大約是18Cr-8Ni不銹鋼的5倍,是超級奧氏體不銹鋼的2倍。但由于鎳合金的耐腐蝕性能,初始成本的增加常常能夠通過設備壽命的延長,維修費用的降低和的停機所帶來的長期費用的節省而獲得補償。
鎳合金的物理性能與300系奧氏體不銹鋼的物理性能十分相似。鎳基合金與碳鋼的熱膨脹率大致相等,而明顯低于300系不銹鋼的熱膨脹率。
雖然純鎳的導熱率高于碳鋼,但是,大多數鎳合金的導熱率明顯比較低,在某些情況下甚至低于奧氏體不銹鋼的導熱率。
鋼與鎳及鎳合金焊接,常見問題解答
制造化工和石油設備時,為了節省昂貴的鎳,經常需要將鋼與鎳及合金焊接在一起。
焊接的主要問題
焊接時,焊縫中的主要成分是鐵和鎳,鐵和鎳能夠無限互溶,不形成金屬間化合物。在一般情況下,焊縫中的含鎳量相對高,所以在焊接接頭的熔合區,不會形成擴散層。焊接的主要問題是在焊縫中容易產生氣孔和熱裂紋。
氣孔
鋼與鎳及其合金焊接時,影響焊縫中形成氣孔的主要因素是氧、鎳及其他合金元素的含量。
①氧的影響。焊接時,液態金屬中可能會溶解較多的氧,而氧在高溫時與鎳氧化,形成NiO,NiO能與液體金屬中的氫和碳發生反應生成水蒸氣和,在熔池凝固時如來不及逸出,殘留在焊縫中就形成氣孔。在純鎳與Q235-A埋弧焊的鐵鎳焊縫中,在氮和氫含量變化不大的情況下,焊縫中含氧量越高,焊縫中氣孔數量越多。
②鎳的影響。在鐵鎳焊縫中,氧在鐵鎳中的溶解度不同,氧在液態鎳中的溶解度大于液態鐵中的溶解度,而氧在固態鎳中的溶解度卻比在固態鐵中的小,因此,氧的溶解度在鎳結晶時的突變,比在鐵結晶時的突變更加明顯。所以,焊縫中Ni為15%~30%時的氣孔傾向小,而Ni含量大時,氣孔傾向進一步提高到60%~90%,鋼的溶入量必然下降,因此引起形成氣孔的傾向變大。
③其他合金元素的影響。當鐵鎳焊縫中含有錳、鉻、鉬、鋁、鈦等合金元素或符合合金化時,能提高焊縫抗氣孔能力,這是由于錳、鈦和鋁等都具有脫氧作用,而鉻和鉬則提高焊縫固態金屬中的溶解度。所以鎳與1Cr18Ni9Ti不銹鋼焊縫的抗氣孔能力比鎳與Q235-A鋼焊縫高。鋁和鈦還能把氮固定在穩定的化合物中,也能提高焊縫抗氣孔能力。