一種鎳基合金板坯抽錠電渣重熔用渣系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于特種合金精煉【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鎳基合金板坯抽錠電渣重熔用渣系，所述渣系的組成和重量百分比為：CaF260%～65%，Al2O315%～20%，CaO13%～15%，SiO26%～10%；所述渣系熔點(diǎn)為1100～1150℃，1600℃的粘度為0.04～0.07Pa·s，1600℃時(shí)渣阻0.27～0.3Ω·cm。采用上述渣系生產(chǎn)的鎳基合金抽錠電渣重熔板坯表面質(zhì)量良好，沒有明顯重皮、夾渣等缺陷。根據(jù)GB/T1979-2001標(biāo)準(zhǔn)對(duì)板坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測，未發(fā)現(xiàn)疏松、偏析、白亮帶、皮下氣泡、殘余縮孔、翻皮、白點(diǎn)、軸心晶間裂紋、內(nèi)部氣泡、非金屬夾雜物及夾渣、異金屬夾雜物等缺陷，鋼錠內(nèi)部質(zhì)量良好。
【專利說明】一種鏡基合金板坯抽錠電濱重溶用濱系

【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】，尤其涉及一種鎳基合金板坯抽錠電渣重熔用 渣系。

【背景技術(shù)】
[0002] 電渣重熔是將自耗電極插入水冷結(jié)晶器的渣池中，渣池逐漸將其加熱熔化，形成 金屬熔滴，然后金屬熔滴穿過渣池進(jìn)入金屬熔池，金屬熔池在水冷條件下逐漸凝固形成鑄 錠。電渣重熔工藝技術(shù)主要分為：固定式電渣重熔工藝和抽錠式電渣重熔工藝。
[0003] 固定式電渣重熔工藝是整個(gè)冶煉過程在封閉的結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行，鑄錠由下而上順序 凝固，不存在漏鋼、漏渣的問題，采用CaF 2、A1203二元渣系或CaF2、A120 3、CaO三元渣系。
[0004] 抽錠電渣重熔工藝是自耗電極一邊熔化形成金屬熔池，金屬熔池一邊凝固被連續(xù) 地拉出結(jié)晶器，結(jié)晶器與鑄錠做相對(duì)移動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)漏鋼、漏渣問題，不容易獲得良好的表面 質(zhì)量。為了改善鋼錠的表面質(zhì)量，抽錠電渣重熔渣系采用CaF 2、CaO、A1203、MgO、Si02五元 渣系，加入少量的Si0 2是為了降低渣系的熔點(diǎn)，渣中硅氧陰離子聚合程度大，結(jié)晶能力差， 即使冷卻到液相線溫度以下仍能保持過冷液體的狀態(tài)，渣皮塑性強(qiáng)，不容易破裂。渣中加入 MgO,使固態(tài)渣中高硬度礦相增多，使固態(tài)渣的高溫強(qiáng)度提高，提高渣皮在抽錠過程中的抗 拉破能力。
[0005] 文獻(xiàn)"電渣重熔用新渣系的開發(fā)研究"公布了一種生產(chǎn)Q235鋼抽錠電渣重熔用渣 系，渣系各組元質(zhì)量百分比為：CaF2 30%，CaO 30%，A1203 35%，Si02 5% ;文獻(xiàn)"抽錠式結(jié)晶器 板坯電渣爐漏鋼原因探討"采用抽錠電渣重熔技術(shù)生產(chǎn)低合金鋼，其采用的渣系各組元的 質(zhì)量百分比為〇3?2 30%?50%，六1203 20%?35%，0&0 15%?25%，]\%0 3%?8%，5102 6%? 15%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在抽錠電渣重熔技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種鎳基合金板坯抽錠電渣重熔用渣 系，避免鎳基合金板坯抽錠電渣重熔過程中出現(xiàn)的內(nèi)部夾渣、表面漏鋼、漏渣等問題，生產(chǎn) 出厚度小于200 mm，寬度大于1250mm，重量大于6噸的鎳基合金板坯，該電渣重熔板坯可直 接進(jìn)入爐卷軋機(jī)熱軋成卷，節(jié)省中間的鍛造開坯工序，縮短耐蝕合金板、帶、箔材的生產(chǎn)流 程，降低生產(chǎn)成本，降低能耗降低。
[0007] 本發(fā)明的渣系適用于UNS N06625、UNS N06600、UNS N06690等鎳基合金，本發(fā)明 涉及的鎳基合金的熔點(diǎn)為1290?1350°C，抽錠電渣渣系的熔點(diǎn)必須低于鎳基合金的熔點(diǎn)， 過熱的金屬熔池在結(jié)晶器內(nèi)上升過程中，將結(jié)晶器四周的固態(tài)渣皮重新熔化，形成薄而均 勻的渣皮，液態(tài)金屬在渣皮的包裹下凝固，獲得光滑的鋼錠表面；本發(fā)明涉及的鎳基合金 中的合金元素的含量重量百分比之和超過90%，其中UNS N06625鎳基合金的成分范圍為： C 彡 0· 1%，Si 彡 0· 5%，Μη 彡 1. 0%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 015%，Cr20% ?23%，Ni 彡 58%，Mo8% ? 10%，Nb3. 15% ?4. 15%，A1 彡 0· 4%，Ti 彡 0· 4%，F(xiàn)e 彡 5. 0% ;UNS N06600 鎳基合金的成分 范圍為：C 彡 0· 15%，Si 彡 0· 5%，Μη 彡 1· 0%，S 彡 0· 015%，Crl4% ?17%，Ni 彡 72%，F(xiàn)e6% ? 10% ;UNS N06690 鎳基合金的成分范圍為：C 彡 0· 05%，Si 彡 0· 5%，Μη 彡 0· 5%，S 彡 0· 015%， Cr27%?31%，Ni彡58%，F(xiàn)e7%?11%，鋼的合金含量越高，液態(tài)鋼液的粘度值越高，流動(dòng)性 越差，該鎳基合金在1600°C時(shí)粘度為0. 007~0. 008Pa · s，遠(yuǎn)高于低合金鋼在1600°C時(shí)粘度 0· 002?0· 003Pa · s〇
[0008] 針對(duì)本發(fā)明涉及的鎳基合金特點(diǎn)，本發(fā)明的渣系由CaF2、A120 3、CaO、Si02組成，不 加入MgO, MgO會(huì)使渣系的高溫粘度劇增，MgO每增加1%，熔渣粘度上升約0. 02Pa · s，容易 在鎳基合金板坯抽錠電渣重熔過程中形成夾渣；CaF2能降低渣的熔點(diǎn)、粘度和表面張力， A1A能提高渣系渣阻，增加渣系粘度值，CaO能提高熔渣堿度，提高脫硫效果，Si02可以降 低渣的熔點(diǎn)，生成發(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。本發(fā)明提出的鎳基合金抽錠電渣重熔渣系如下： 首先，渣系必須具有合適的渣阻，渣系中的A1203含量控制在15%?20%，使該渣系 1600°C時(shí)渣阻約0. 27?0. 3Ω · cm，渣阻比較合適，能夠產(chǎn)生足夠的熱量，保證金屬熔化； 當(dāng)渣系中A120 3含量低于15%時(shí)，渣系1600°C時(shí)渣阻彡0. 2Ω · cm，不能有效提高電渣重熔 電效率，當(dāng)渣系中A1203含量高于20%時(shí)，可以有效提高渣阻，更經(jīng)濟(jì)的利用電能，但是，會(huì)使 電渣重熔的速度增加，金屬熔池加深，鎳基合金板坯中心出現(xiàn)疏松或縮孔，因此，鎳基合金 板坯電渣重熔渣系的A1 203含量不能高于20%。
[0009] 第二，CaF2在高溫下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成2%?5%的CaO,因此，CaO含量選擇在 13%?15%，與A1203形成低熔點(diǎn)的復(fù)合化合物，降低渣系的熔點(diǎn)。
[0010] 第三，在所設(shè)計(jì)渣系Ca0、Al203含量不變的情況下，加入CaF 2是為了調(diào)整渣系的高 溫粘度，當(dāng)CaF2含量高于65%時(shí)，1600°C時(shí)熔渣粘度小于0. 04Pa *s，具有非常好的流動(dòng)性， 在抽錠過程中會(huì)出現(xiàn)漏渣、漏鋼現(xiàn)象，當(dāng)CaF2含量低于60%時(shí)，1600°C時(shí)熔渣高溫粘度高于 0. 07Pa ·s，流動(dòng)性變差，流動(dòng)性不好的鎳基合金熔液與流動(dòng)性不好的液態(tài)渣難以分離，會(huì)出 現(xiàn)夾渣。因此，鎳基合金板坯電渣重熔渣系的CaF 2含量選擇在60%?65%。
[0011] 最后，渣系中必須加入Si02，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，防止抽錠過程中渣皮拉破。抽錠電渣重熔渣系中至少應(yīng)加入6%的Si0 2，才能形成 足夠的塑性變形礦物和非晶質(zhì)礦物，提高渣皮的塑性，加入的Si02量越多，越有利于抽錠電 渣重熔，但是，Si0 2含量超過10%后，會(huì)使鎳基合金中的Si增加，影響鎳基合金的抗氧化性 酸介質(zhì)的腐蝕性能，抗晶間腐蝕性能。因此，鎳基合金板坯電渣重熔渣系的310 2含量選擇 在6%?10%。
[0012] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種用于鎳基合金板坯抽錠電渣重熔的四元渣系，所述 四元渣系的組成和重量百分比為：CaF 260%?65%，Al20315%?20%，Ca013%?15%，Si0 26%? 10%。該渣系熔點(diǎn)為1100?1150°C，低于鎳基合金的熔點(diǎn)為1290?1350°C，有利于形成薄 而均勻的渣皮，獲得良好的表面質(zhì)量。抽錠電渣重熔低合金鋼渣系1600°C的粘度為0. 1? 0. 12Pa · s，而該渣系1600°C的粘度為0. 04?0. 07Pa · s，流動(dòng)性較好，適合鎳基合金板坯 抽錠電渣重熔。1600°C時(shí)渣阻0. 27?0. 3 Ω · cm，能夠保證電渣重熔進(jìn)行。本發(fā)明渣系的 熔點(diǎn)、粘度、渣阻與鎳基合金板坯抽錠電渣重熔是匹配的。
[0013] 本發(fā)明的內(nèi)容中，所述四元渣系的組成和重量百分比較好的為：CaF263%?65%， Al20315% ?16%，Ca013% ?14%，Si026% ?9%。該渣系熔點(diǎn)為 1100 ?112(TC，160(TC 的粘 度為 0· 04 ?0· 06Pa · s，1600°C時(shí)渣阻 0· 27 ?0· 29Ω · cm。
[0014] 采用本發(fā)明渣系進(jìn)行鎳基合金板坯抽錠電渣重熔，一般可以經(jīng)如下步驟： 第一步，采用中頻感應(yīng)爐生產(chǎn)鎳基耐蝕合金電極，電極的厚度、寬度、長度分別為 220?270mm、132(Tl460mm、2800?3500mm，重量大于6噸。將電極焊接在假電極上，待用； 第二步，將渣料在800?850°C的溫度下烘烤7~8小時(shí)，以減少渣料中的水分，待用； 第三步，采用石墨電極在化渣包中將準(zhǔn)備好的渣料熔化成液態(tài)，液態(tài)渣溫度控制在 1650?1700°C，保證渣系化開、化清； 第四步，將引錠裝置與底水箱聯(lián)接牢固，再將底水箱移至T型結(jié)晶器下部，密封好，電 極與結(jié)晶器對(duì)中后，抬起至T型結(jié)晶器上口； 第五步，關(guān)閉引錠裝置的冷卻水，將液態(tài)渣倒入T型結(jié)晶器內(nèi)； 第六步，將電極插入漁池中，設(shè)定好電壓、電流，電極插入深度控制在15?20mm，電極 的熔化速度控制在900?1000kg/h，金屬液滴迅速的滴落在引錠裝置上，將引錠裝置的冷 卻水打開，與其粘接牢固； 第七步，當(dāng)金屬熔池的液面達(dá)到距離下結(jié)晶器底邊320?380mm高度時(shí)，開始抽動(dòng)底水 箱，將板述從結(jié)晶器中拉出，抽動(dòng)的速度為1?l〇_/min，一直將電極烙化完畢。上結(jié)晶器 的冷卻水流量控制在90m3/h，下結(jié)晶器的冷卻水流量控制在150m 3/h，底水箱冷卻水流量控 制在30m3/h，引錠裝置的冷卻水流量控制在20m3/h。
[0015] 第八步，根據(jù)生產(chǎn)需要，將另外一支電極重新移至渣池中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在現(xiàn)有的抽錠電渣重熔技術(shù)的基礎(chǔ)上，通 過調(diào)整CaF 2、Al203、Ca0、Si02等組元的比例，使渣系具有合適的熔點(diǎn)、粘度、流動(dòng)性、渣阻，與 鎳基合金板坯抽錠電渣重熔工藝相匹配，成功生產(chǎn)出厚度小于200 mm，寬度大于1250mm，重 量大于6噸的鎳基合金板坯，該電渣重熔板坯可直接進(jìn)入爐卷軋機(jī)熱軋成卷，節(jié)省中間的 鍛造開坯工序，縮短耐蝕合金板、帶、箔材的生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本，降低能耗降低，具有 明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 : 采用本發(fā)明的渣系生產(chǎn)鎳基合金UNS N06625電渣板坯，包括以下步驟。
[0018] 第一步，采用中頻爐+A0D爐冶煉自耗電極，電極厚度、寬度、長度分別為270mm、 1320 mm、2800mm，電極的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，如表1所示； 表1電極化學(xué)成分(重量％)

【權(quán)利要求】
1. 一種鎳基合金板坯抽錠電渣重熔用渣系，所述鎳基合金為UNS N06625、UNS N06600、 UNS N06690鎳基合金；其特征在于：所述渣系的組成和重量百分比為：CaF260%?65%， Al20315% ?20%，Ca013% ?15%，Si026% ?10% ;所述渣系熔點(diǎn)為 1100 ?1150°C，1600°C 的 粘度為 〇· 04 ?0· 07Pa · s，1600°C時(shí)渣阻 0· 27 ?0· 3Ω · cm。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鎳基合金板坯抽錠電渣重熔用渣系，其特征在于：所述渣 系的組成和重量百分比為：CaF263%?65%，A1 20315%?16%，Ca013%?14%，Si026%?9%;所 述渣系熔點(diǎn)為1100?1120°C，160(TC的粘度為0.04?0.06Pa· s，1600°C時(shí)渣阻0.27? 0. 29 Ω · cm。
【文檔編號(hào)】C22B9/18GK104141051SQ201410405556
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】羅利陽, 王新鵬, 陳帥超, 寧天信, 張春林 申請(qǐng)人:洛陽雙瑞特種裝備有限公司