無氟渣料及其用途、電渣重熔的方法、所得鎳合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無氟渣料及用途，以及一種電渣重熔的方法以及由此獲得的鎳合金。本發(fā)明的無氟渣料由55-60%CaO，30-35%Al2O3以及5-15%MgO組成。本發(fā)明的電渣重熔的方法包括（1）將電極棒焊接在假電極上；（2）在結(jié)晶器中加入引弧劑和無氟渣料，通電化渣；（3）無氟渣料融化后，加入脫氧劑，通電重熔；（4）再次加入脫氧劑，進行冒口補縮；（5）自然冷卻，脫模后加保溫罩冷卻。本發(fā)明的無氟渣料不會揮發(fā)出有毒的氟化物氣體，具有環(huán)保意義，生產(chǎn)成本大為降低，利于控制鋼錠的Si含量。電渣重熔的方法不需要額外投入改進設(shè)備，得到的鎳合金能夠保持良好的機械性能和化學(xué)性能。
【專利說明】無氟渣料及其用途、電渣重熔的方法、所得鎳合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電渣冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種無氟渣料及其用途，尤其涉及一種用該無氟渣料進行電渣重熔的方法以及由此獲得的鎳合金。
【背景技術(shù)】
[0002]電渣重熔最基本的渣系是CaF2-Al2O3 二元系和CaF2-Al2O3-CaO三元系。在此基礎(chǔ)上再根據(jù)鋼種、錠型等實際情況添加SiO2, MgO, TiO2等組元。采用含CaF2渣系雖然能得到質(zhì)量較高的鋼錠以及保證操作的順利進行，但存在電耗高、氟對環(huán)境的污染問題。隨著各國對環(huán)境保護的要求不斷提高，開發(fā)不含CaF2或少量CaF2的無氟渣料或低氟渣料是電渣冶金的重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有電渣重熔中的渣料多為CaF2的渣系，導(dǎo)致能耗高和環(huán)境污染的缺陷，提供了一種無氟渣料及其用途，以及使用該無氟渣料進行電渣重熔的方法及由此制得的鎳合金。本發(fā)明的無氟渣料能夠大大降低電渣重熔過程中的能耗，同時對于環(huán)境污染小，所獲得的高溫鎳合金還具有良好的機械性能。
[0004]本發(fā)明提供了一種無氟渣料，其由下述組分組成:55_60wt%Ca0，30_35wt%Al203，以及5-15wt%Mg0 ;其中CaO較佳地為60wt%，Al2O3較佳地為34wt%，MgO較佳地為6wt%。
[0005]本發(fā)明中所述無氟渣料的制備方法，其為將所述各組分混合均勻即可。
[0006]本發(fā)明還提供了所述無氟渣料在電渣重熔中的用途。
[0007]本發(fā)明的無氟渣料在進行電渣重熔前需進行高溫烘烤以去除水分，高溫烘烤的溫度和時間可根據(jù)本領(lǐng)域常識進行選擇，以保證水分得以去除為準(zhǔn)，一般于700°C烘烤10小時。
[0008]本發(fā)明還提供了一種電渣重熔的方法，其包括下述步驟:(1)將電極棒焊接在假電極上；(2)在結(jié)晶器中加入引弧劑和所述的無氟渣料，通電化渣；(3)無氟渣料融化后，加入脫氧劑，通電重熔，電流為7000~9200A的直流電；(4)當(dāng)電極棒距離結(jié)晶器口 350~400mm高時，再次加入脫氧劑，進行冒口補縮；(5)自然冷卻，脫模后加保溫罩冷卻，得鎳合金。
[0009]步驟(1)中，所述的電極棒為自耗電極，其組分與所要獲得的鎳合金的組分相同，例如當(dāng)要獲得UNS N10276合金時，電極棒的材料即為UNS N10276合金，當(dāng)要獲得N08810合金時，電極棒的材料即為N08810合金。所述的電極棒的直徑可按照本領(lǐng)域常識隨結(jié)晶器尺寸大小而變化，較佳地為170~250mm。
[0010]步驟(2)中，所述結(jié)晶器的尺寸為本領(lǐng)域的常規(guī)尺寸，較佳地為直徑310~480mm的結(jié)晶器。當(dāng)所述結(jié)晶器的直徑為310mm時，所述電極棒的直徑較佳地為170mm ;當(dāng)所述結(jié)晶器的直徑為360mm時，所述電極棒的直徑較佳地為220mm ;當(dāng)所述結(jié)晶器的直徑為480mm時，所述電極棒的直徑較佳地為250mm。[0011 ] 步驟(2 )中，所述引弧劑可采用電渣重熔領(lǐng)域中常規(guī)使用的各種弓丨弧劑，較佳地為CaF2和/或Ti02。所述引弧劑的用量較佳地為所述鎳合金重量的0.04~0.06%。
[0012]步驟(2)中，所述無氟渣料的用量較佳地為所述鎳合金重量的4~9%。
[0013]步驟(2)中，所述通電化渣的電流較佳地為7000~9200A的直流電。所述通電化渣的通電時間較佳地為30~45分鐘。
[0014]步驟(3)中，所述的脫氧劑可采用電渣重熔領(lǐng)域中常規(guī)使用的各種脫氧劑，較佳地為鎳鎂合金和鋁粉，其中鎳鎂合金的用量較佳地為所述鎳合金重量的0.06~0.08%，鋁粉的用量較佳地為所述鎳合金重量的0.006%以下。
[0015]步驟(4)中，所述的脫氧劑可采用電渣重熔領(lǐng)域中常規(guī)使用的各種脫氧劑，較佳地為鎳鎂合金和鋁粉，其中鎳鎂合金的用量較佳地為所述鎳合金重量的0.006~0.008%，鋁粉的用量較佳地為所述鎳合金重量的0.0006%以下。 [0016]步驟(4)中，當(dāng)電極棒距離結(jié)晶器口 350~400mm高時，剩余的電極棒的重量一般為 95 ~110kg。
[0017]步驟(4)中，在進行冒口補縮時仍舊進行通電，通電的電流較佳地為3000~8000A的直流電，更佳地為6000~8000A。所述冒口補縮采用本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段進行，一般當(dāng)所述結(jié)晶器中所需重量的電極棒料完全熔化后結(jié)束冒口補縮，本發(fā)明中優(yōu)選電極棒距離結(jié)晶器口 150~200mm時結(jié)束冒口補縮。
[0018]步驟(5 )中，所述的自然冷卻是指關(guān)閉電流之后物料在所述結(jié)晶器中，在沒有額外使用冷卻設(shè)備的情況下進行的冷卻。自然冷卻的時間為本領(lǐng)域常規(guī)時間，較佳地為0.5~
1.5小時。
[0019]步驟(5)中，所述的加保溫罩冷卻的最終冷卻溫度為室溫。
[0020]本發(fā)明還提供了一種由所述電渣重熔的方法得到的鎳合金。其中，當(dāng)所述的電極棒為UNS N10276合金時，得到的合金為UNS N10276合金，當(dāng)所述的電極棒為N08810合金時，得到的合金為N08810合金。
[0021]本發(fā)明中，上述各優(yōu)選技術(shù)特征可在不違背本領(lǐng)域常識的前提下任意組合，即得本發(fā)明的各較佳實例。
[0022]除特殊說明外，本發(fā)明涉及的原料和試劑均市售可得。
[0023]本發(fā)明的積極進步效果在于:
[0024]1、本發(fā)明的無氟渣料與含氟渣系相比，在重熔過程中不會揮發(fā)出有毒的氟化物氣體，灰塵含量顯著降低，具有環(huán)保意義。
[0025]2、本發(fā)明的無氟渣料的電導(dǎo)率較高，電耗明顯降低，生產(chǎn)成本大為降低。
[0026]3、本發(fā)明的無氟渣料不含Si02，不會使電渣錠增Si，利于控制鋼錠的Si含量。
[0027]4、本發(fā)明的電渣重熔的方法可采用常規(guī)的電渣重熔設(shè)備，不需要額外投入改進設(shè)備。
[0028]5、由本發(fā)明的電渣重熔的方法得到的鎳合金，能夠保持良好的機械性能和化學(xué)性倉泛。
【具體實施方式】
[0029]下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。[0030]實施例1制備無氟渣料
[0031 ] 將60wt%Ca0，34wt%Al203和6%Mg0混合均勻，即得無氟渣料。該無氟渣料在使用前，于700°C烘烤10小時以去除水分。
[0032]實施例2電渣重熔生產(chǎn)UNS N10276耐蝕合金:
[0033](I)將O 170mm的UNS N10276電極棒焊接在假電極上；
[0034](2)在O310mm的結(jié)晶器中(結(jié)晶器渣滿850kg)，加入引弧劑CaF2和TiO2共700g(其中CaF2占55wt%，Ti02占45wt%)，再添加實施例1的烘烤后的無氟渣料42kg (相當(dāng)于鋼錠重量的5wt%)，通電化渣40分鐘，通電電流8500A ；
[0035](3 )加入脫氧劑鎳鎂合金580g和鋁粉50g (相當(dāng)于鋼錠重量的0.068wt%和
0.006wt%)，通電重熔，電流8500A，通電時間3.5小時；[0036](4)當(dāng)電極棒電極距離結(jié)晶器口 350mm高時，再次加入脫氧劑鎳鎂58g和鋁粉5g (相當(dāng)于鋼錠重量的0.0068被％和0.0006wt%),開始冒口補縮，當(dāng)電極棒距離結(jié)晶器口150mm時結(jié)束冒口補縮，冒口補縮時的通電電流為6000A，通電時間26分鐘；
[0037](5)停止通電，自然冷卻I小時，脫模后加保溫罩冷卻，得UNS N10276耐蝕合金鋼錠。
[0038]實施例3電渣重熔生產(chǎn)UNS N10276耐蝕合金:
[0039](3)將O220mm的UNS N10276電極棒焊接在假電極上；
[0040](4)在0 360_的結(jié)晶器中(結(jié)晶器渣滿1200kg)，加入引弧劑CaF2和TiO2共700g(其中CaF2占55wt%，Ti02占45wt%)，再添加實施例1的烘烤后的無氟渣料52kg (相當(dāng)于鋼錠重量的4.3wt%)，通電化渣40分鐘，通電電流8900A ；
[0041 ] (3 )加入脫氧劑鎳鎂合金800g和鋁粉60g (相當(dāng)于鋼錠重量的0.067wt%和
0.005wt%)，通電重熔，電流8900A，通電時間3.5小時；
[0042](4)當(dāng)電極棒電極距離結(jié)晶器口 350mm高時,再次加入脫氧劑鎳鎂80g和招粉IOg,開始冒口補縮，當(dāng)電極棒距離結(jié)晶器口 150mm時結(jié)束冒口補縮，冒口補縮時的通電電流為7000A，通電時間26分鐘；
[0043](5)停止通電，自然冷卻I小時，脫模后加保溫罩冷卻，得UNS N10276耐蝕合金鋼錠。
[0044]實施例4電渣重熔生產(chǎn)N08810高溫合金:
[0045](I)將O250mm的N08810電極棒焊接在假電極上；
[0046](2)在O 480mm的結(jié)晶器中(結(jié)晶器渣滿2000kg)，加入引弧劑CaFjP 1102共1200g(其中CaF2占55wt%，TiO2占45wt%)，再添加實施例1的烘烤后的無氟渣料IlOkg (相當(dāng)于鋼錠重量的9wt%)，通電化渣45分鐘，通電電流9000A ；
[0047](3)加入脫氧劑鎳鎂900g和鋁粉70g (相當(dāng)于鋼錠重量的0.07wt%和0.006wt%),通電重熔，電流8000A，通電時間4.5小時；
[0048](4)當(dāng)電極棒電極距離結(jié)晶器口 400mm高時,再次加入脫氧劑鎳鎂90g和招粉7g,開始冒口補縮，冒口補縮時的通電電流為7800A，通電時間30分鐘；
[0049](5)停止通電，自然冷卻1.5小時，脫模后加保溫罩冷卻，得N08810高溫合金鋼錠。
[0050]效果實施例
[0051]對實施例3和4得到的鎳合金進行機械性能以及化學(xué)性能測試，測試結(jié)果如下:[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種無氟渣料，其特征在于:其由下述組分組成:55-60wt%Ca0，30-35wt%Al203，以及5_15wt%MgO。
2.一種如權(quán)利要求1所述的無氟渣料在電渣重熔中的用途；較佳地，所述的無氟渣料在用于電渣重熔前進行烘烤以去除水分，所述烘烤的溫度較佳地為700°C，所述烘烤的時間較佳地為10小時。
3.—種電渣重熔的方法，其包括下述步驟:(1)將電極棒焊接在假電極上；(2)在結(jié)晶器中加入引弧劑和權(quán)利要求1所述的無氟渣料，通電化渣；(3)無氟渣料融化后，加入脫氧劑，通電重熔，電流為7000~9200A的直流電；(4)當(dāng)電極棒距離結(jié)晶器口 350~400mm高時，再次加入脫氧劑，進行冒口補縮；(5)自然冷卻，脫模后加保溫罩冷卻，得鎳合金。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的電極棒為自耗電極，其組分與所要獲得的鎳合金的組分相同，較佳地為UNS N10276合金或N08810合金。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述的電極棒的直徑為170~250_;所述結(jié)晶器的直徑為310~480mm。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:當(dāng)所述結(jié)晶器的直徑為310mm時，所述電極棒的直徑為170mm ;當(dāng)所述結(jié)晶器的直徑為360mm時，所述電極棒的直徑為220mm;當(dāng)所述結(jié)晶器的直徑為480mm時,所述電極棒的直徑為250mm。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述引弧劑為0&&和/或Ti02；和/或，所述引弧劑的用量為所述鎳合金重量的0.04~0.06% ;和/或，所述無氟渣料的用量為所述鎳合金重量的4~9% ;和/或，所述通電化渣的電流為7000~9200A的直流電；和/或，所述通電化渣的通電時間為30~45分鐘。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟(3)中，所述的脫氧劑為鎳鎂合金和鋁粉，其中鎳鎂合金的用量為所述鎳合金重量的0.06~0.08%，鋁粉的用量為所述鎳合金重量的0.006%以下；步驟(4)中，所述的脫氧劑為鎳鎂合金和鋁粉，其中鎳鎂合金的用量為所述鎳合金重量的0.006~0.008%，鋁粉的用量為所述鎳合金重量的0.0006%以下。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟(4)中，在進行冒口補縮時仍舊進行通電，通電的電流為3000~8000A的直流電，較佳地為6000~8000A的直流電；和/或，所述冒口補縮在電極棒距離結(jié)晶器口 150~200mm時結(jié)束；步驟(5)中，所述自然冷卻的時間為0.5~1.5小時。
10.一種由權(quán)利要求3~9任一項所述的電渣重熔的方法得到的鎳合金。
【文檔編號】C22C19/03GK103667732SQ201210337405
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】葉興良 申請人:上海豐渠特種合金有限公司