一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于特種合金精煉【技術(shù)領(lǐng)域】，公開一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系。提出的一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系，采用五元渣系，其特征在于：五元渣系的成分組成及重量百分比為：CaF240-55%，Al2O3?15-25%，CaO?20-30%，MgO?2-3%，SiO2?5-8%。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決了鋼錠內(nèi)部夾渣、抽錠過程出現(xiàn)的漏鋼、漏渣的問題，冶煉出表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量良好的鋼錠。
【專利說明】一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種合金精煉【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系。
【背景技術(shù)】
[0002]由于超級奧氏體不銹鋼屬于高鎳高鑰而且含有銅、氮的奧氏體不銹鋼，是較難熔煉的鋼種，易偏析、開裂等，是不銹鋼中生產(chǎn)工藝要求最高、難度最大的品種。目前，超級奧氏體不銹鋼電渣重熔主要存在以下問題:
①采用傳統(tǒng)的固定式電渣重熔生產(chǎn)，一次重熔一個鋼錠，頭尾去除量較大，鋼錠的成材率低。并且生產(chǎn)小截面鋼錠時，重熔速度與電渣鋼錠直徑之比低至0.65-0.75，造成生產(chǎn)效率低，冶煉費(fèi)用增加。
[0003]②采用T型結(jié)晶器抽錠電渣重熔，可以解決以上問題，但是，渣系設(shè)計(jì)往往不合理，主要表現(xiàn)在:在高溫下液態(tài)渣的粘度過大，鋼渣分離不易，會在鋼錠內(nèi)部及表面形成夾渣；在高溫下液態(tài)渣的粘度過小，流動性好，處于固液兩相區(qū)的渣容易在抽錠過程中被拉破，鋼液和渣液從拉破的縫隙中流到凝固的鋼錠表面，出現(xiàn)漏渣、漏鋼問題。
[0004]文獻(xiàn)“電渣連鑄技術(shù)的開發(fā)”公開了一種電渣連鑄(ESCC)技術(shù)。文獻(xiàn)“抽錠式電渣重熔過程新渣系的開發(fā)研究”公開了一種合金鋼的抽錠電渣重熔用渣系。專利“200820217641.2”公開了一種連鑄式電渣爐。專利“200620089551.0”公開了一種連鑄式電禮:爐。文獻(xiàn)“Production of High Quality Billets with the New ElectroslagRapid Remelting Process，，、“High Quality Billets by Electroslag Rapid Remelting，，、“The Electroslag Rapid R`emelting Process under Protective Atmosphere of 145mmBillets”均介紹了一種方坯抽錠電渣重熔工藝，主要涉及高速工具鋼和不銹鋼。文獻(xiàn)“NewESR-technology for new and improved products” 介紹了 150mm 方還軸承鋼 GCrl5 抽淀電渣重熔工藝。以上文獻(xiàn)和專利均未涉及超級奧氏體不銹鋼抽錠電渣重熔用渣系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系，使其能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決鋼錠內(nèi)部夾渣、抽錠過程出現(xiàn)的漏鋼、漏渣的問題，冶煉出表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量良好的鋼錠。
[0006]本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案:
一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系，所述渣系采用五元渣系，五元渣系的成分組成及重量百分比為:CaF2 40-55%, Al2O3 15-25%，CaO 20-30%, MgO 2-3%, SiO25-8% ο
[0007]所述渣系的熔點(diǎn)范圍為1150°C-1200°C，150(rC時的粘度范圍為0.13-0.18Pa *s。
[0008]所述五元渣系的組成和重量百分比為CaF2 50%、Al2O3 15%、CaO 25%、MgO 3%、SiO2 7% ο[0009]CaF2主要是降低渣系的粘度，在其它組元成分不變的情況下，如果CaF2高于55%，1500°C時渣粘度會低于0.1Pa.S，造成漏渣，從而使得鋼錠表面質(zhì)量差；如果CaF2低于40%，1500°C時渣粘度會大于0.2Pa.s，形成的渣皮比較厚，同樣鋼錠表面質(zhì)量會差，甚至?xí)a(chǎn)生夾渣；因此CaF2的組分選擇40-55% ；
Al2O3主要是提高渣系的電阻，增大渣系的粘度，在其它組元成分不變的情況下，如果Al2O3高于25%，1500°C時渣粘度會大于0.25Pa *s，形成的渣皮比較厚，鋼錠表面質(zhì)量會差，甚至?xí)a(chǎn)生夾渣；如果Al2O3低于15%，渣系的電阻太小，電耗增加，因此Al2O3的組分選擇15-25%。
[0010]CaO對渣系的粘度影響不大，能增大渣的堿度，提高脫硫效率，在其它組元成分不變的情況下，如果CaO高于30%，由于CaO的吸水率較強(qiáng)，易帶入氫和氧，造成鋼錠增氫增氧嚴(yán)重，如果CaO低于20%，無法保證將電極中的硫含量降低至0.01%以下；因此CaO的組分選擇 20-30%。
[0011]渣中加入MgO，可以在渣中形成高硬度、高熔點(diǎn)的礦相，在高溫下不易變形，可以提高渣皮的強(qiáng)度，防止渣皮拉破；如果MgO的加入量超過3%時，會惡化鋼錠的表面質(zhì)量。如果MgO的加入量低于2%時，渣皮強(qiáng)度不夠，會被拉破，造成鋼錠表面漏鋼、漏渣，所以MgO的組分選擇2-3%。
[0012]渣中加入Si02，可以生成易發(fā)生塑性變形的礦物、非晶質(zhì)礦物，提高渣皮的塑性變形能力，防止渣皮拉破。如果Si02的加入量超過8%時，電渣重熔過程中，Si元素會燒損，造成鋼錠成分不合格；如果Si02的加入量低于5%時，不能夠形成足夠多的塑性變形礦物，會被拉破，造成鋼錠表面漏鋼、漏渣。因此SiO2的組分選擇5-8%。
[0013]采用上述渣系進(jìn)行高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼抽錠電渣重熔，其具體步驟如下: 第一步，采用“中頻爐+AOD精煉法”冶煉方式生產(chǎn)電渣重熔用自耗電極；
第二步，將五元渣系按照上述組成和重量百分比分開放置在同一電爐中，在800-900°C的溫度下烘烤5-7小時；
第三步，將烘烤好的渣料按照CaF2、MgO、SiO2, CaO, Al2O3的順序加入到結(jié)晶器中，引弧造渣得到液態(tài)渣池，化渣時間為I小時；
第四步，將自耗電極移至液態(tài)渣池內(nèi)，開始電渣重熔，并根據(jù)電極熔化速度調(diào)整好與其匹配的抽錠速度；
第五步，將抽出的電渣錠進(jìn)行在線保溫，緩慢冷卻，避免冷卻過快產(chǎn)生表面裂紋。
[0014]本發(fā)明提出的一種抽錠電渣重熔高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼用渣系，采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果:使其能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決鋼錠內(nèi)部夾渣、抽錠過程出現(xiàn)的漏鋼、漏渣的問題，冶煉出表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量良好的鋼錠。
[0015](I)該渣系具有合適的粘度、流動性、強(qiáng)度、潤滑度，在抽錠過程中，渣系具有良好的性能，不會出現(xiàn)渣皮拉破產(chǎn)生的漏鋼、漏渣、夾渣等缺陷，適合高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼抽錠電渣重熔生產(chǎn)；
(2)該渣系的粘度和表面張力性能與高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼的凝固收縮特性相匹配，避免了由于鋼錠凝固收縮導(dǎo)致的漏渣；
(3)所生產(chǎn)的高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼表面光滑，沒有明顯的重皮、夾渣；
(4)五元渣系的組分中CaF2成分的低，降低了氟對大氣環(huán)境的污染?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所得到電渣錠的表面結(jié)構(gòu)示意。
【具體實(shí)施方式】
[0017]結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明加以說明:
所述渣系的熔點(diǎn)范圍為1150°C -1200°C，1500°C時的粘度范圍為0.13-0.18Pa.S。
[0018]所述五元渣系的組成和重量百分比為CaF2 50%、Al2O3 15%、CaO 25%、MgO 3%、SiO2 7% ο
[0019]CaF2主要是降低渣系的粘度，在其它組元成分不變的情況下，如果CaF2高于55%，1500°C時渣粘度會低于0.1Pa.S，造成漏渣，從而使得鋼錠表面質(zhì)量差；如果CaF2低于40%，1500°C時渣粘度會大于0.2Pa.s，形成的渣皮比較厚，同樣鋼錠表面質(zhì)量會差，甚至?xí)a(chǎn)生夾渣；因此CaF2的組分選擇40-55% ；
Al2O3主要是提高渣系的電阻，增大渣系的粘度，在其它組元成分不變的情況下，如果Al2O3高于25%，1500°C時渣粘度會大于0.25Pa *s，形成的渣皮比較厚，鋼錠表面質(zhì)量會差，甚至?xí)a(chǎn)生夾渣；如果Al2O3低于15%，渣系的電阻太小，電耗增加，因此Al2O3的組分選擇15-25%。
[0020]CaO對渣系的粘度影響不大，能增大渣的堿度，提高脫硫效率，在其它組元成分不變的情況下，如果CaO高于30%，由于CaO的吸水率較強(qiáng)，易帶入氫和氧，造成鋼錠增氫增氧嚴(yán)重，如果CaO低于20%，無法保證將電極中的硫含量降低至0.01%以下；因此CaO的組分選擇 20-30%.渣中加入MgO，可以在渣中形成高硬度、高熔點(diǎn)的礦相，在高溫下不易變形，可以提高渣皮的強(qiáng)度，防止渣皮拉破；如果MgO的加入量超過3%時，會惡化鋼錠的表面質(zhì)量。如果MgO的加入量低于2%時，渣皮強(qiáng)度不夠，會`被拉破，造成鋼錠表面漏鋼、漏渣，所以MgO的組分選擇 2-3%ο
[0021]渣中加入Si02，可以生成易發(fā)生塑性變形的礦物、非晶質(zhì)礦物，提高渣皮的塑性變形能力，防止渣皮拉破。如果Si02的加入量超過8%時，電渣重熔過程中，Si元素會燒損，造成鋼錠成分不合格；如果Si02的加入量低于5%時，不能夠形成足夠多的塑性變形礦物，會被拉破，造成鋼錠表面漏鋼、漏渣。因此SiO2的組分選擇5-8%。
[0022]采用上述渣系進(jìn)行高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼抽錠電渣重熔，其具體步驟如下: 第一步，采用“中頻爐+AOD精煉法”冶煉方式生產(chǎn)電渣重熔用自耗電極；電極規(guī)格為
380mmX 380mmX 2600mm,電極化學(xué)成份和重量百分比符合表1要求:
表1電極化學(xué)成份(重量％)
合金 |c [Si [Mn Is Ip [Cr [Ni [Mo [Cu [N
254SM0 |θ.018 |θ.106 |θ.152 |θ.013 |θ.02 |20.3 |?8.26 |δ.85 |θ.691 |θ.216
第二步，渣系總重量為130kg，將五元渣系按照:CaF2 50%、Al2O3 15%、CaO 25%、MgO3%、SiO2 7%的重量百分比例取各組分、渣料分開；將渣料置入電爐內(nèi)，溫度控制在850°C，烘烤6小時；
第三步，將烘烤好的渣料按照CaF2、MgO、SiO2, CaO, Al2O3的順序加入到T型結(jié)晶器中，引弧造渣得到液態(tài)渣池，化渣時間為I小時，保證渣系化開、化清；第四步，將預(yù)熱好的自耗電極移至液態(tài)渣池內(nèi)，開始電渣重熔，電極熔化速度為400kg/h，抽錠速度為3mm/4s ；
第五步，將抽出的電渣錠進(jìn)行在線保溫，緩慢冷卻，避免冷卻過快產(chǎn)生表面裂紋，電渣錠規(guī)格為 200mm X 200mm X 9000mm實(shí)施例2、3:
采用本發(fā)明五元渣系進(jìn)行高鑰含氮超級奧氏體不銹鋼抽錠電渣重熔，所述渣系組成和重量百分比如表2:
表2渣系成分和組成
【權(quán)利要求】
1.一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系，所述渣系采用五元渣系，其特征在于:五元渣系的成分組成及重量百分比為:CaF2 40-55%, Al2O3 15-25%, CaO 20-30%, MgO2-3%, SiO2 5-8%ο
2.如權(quán)利要求1所述一種抽錠電渣重熔超級奧氏體不銹鋼用渣系，其特征在于:所述五元渣系的組成和重量百分比為 CaF2 50%、Al2O3 15%、CaO 25%、MgO 3%、SiO2 7%。
【文檔編號】C22B9/18GK103555960SQ201310536552
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】王新鵬, 陳繼志, 楊俊峰, 寧天信 申請人:洛陽雙瑞特種裝備有限公司