本發(fā)明涉及高溫耐蝕合金電極錠的澆注方法,屬于特殊鋼冶煉領(lǐng)域。
背景技術(shù):
UNS N08028合金是一種鎳合金,又稱Alloy28合金,是添加了鉬和銅的鎳鐵鉻合金,它對還原性酸和氧化性酸均有良好的抗性,同時對應(yīng)力腐蝕開裂具有較好的抗性。此外也耐點腐蝕和縫隙腐蝕。因而可用于化學處理,污染控制設(shè)備,石油和天然氣管道,核燃料后處理,硫酸生產(chǎn)酸洗設(shè)備等。
這種高溫耐蝕合金采用模鑄方錠或扁錠直接軋制板材時,容易產(chǎn)生裂紋、中心疏松和夾雜等缺陷。目前,主要通過模鑄生產(chǎn)電極棒,然后電渣重熔,最后軋制。經(jīng)過重熔渣洗和逐步冷卻,可以得到夾雜少,并且裂紋和疏松缺陷低的合金棒材。然而,由于該合金的熱膨脹系數(shù)較大,通過模鑄生產(chǎn)該高溫耐蝕合金電極錠還有很多問題。如中心縮孔深度較大,最大可達到1m;冒口處縮孔半徑較大,超過250mm。這種大縮孔缺陷會嚴重影響電渣重熔過程電壓的穩(wěn)定,不利于電渣重熔工藝的順行。因此冒口下需要切除較長的鑄錠,嚴重降低了該合金的成材率。
目前,有大量研究報道了電極錠的澆注方法,如胡小東等發(fā)表于《特種鑄造及有色合金》的文獻“細長電極錠凝固缺陷的模擬”,針對45鋼,調(diào)整冒容比(從5%到10%),發(fā)熱劑用量,以及澆注速度,優(yōu)化了直徑500mm,高4500mm電極錠的內(nèi)部質(zhì)量。
劉楚威等發(fā)表于《鑄造技術(shù)》中的文獻“Φ450mm電極錠澆注中疏松縮孔的模擬研究”,于海龍等發(fā)表于《特種鑄造及有色合金》的文獻“Φ450mm電極錠澆注時間的模擬研究”,以及張振山等發(fā)表于《鑄造技術(shù)》的文獻“基于Procast的Φ650mm電極錠澆注方案優(yōu)化研究”,這三篇文獻都通過調(diào)整電極錠冒口和錠身的澆注時間,優(yōu)化了冒口補縮,減小了電極錠縮孔深度。但是文獻的鋼種為9Cr2Mo,與高溫耐蝕合金有重大差異。
申請?zhí)?01310174419.4的發(fā)明專利公開了一種大斷面自耗電極的澆注方法,該技術(shù)主要是針對S44SY、H13和TSM166三個鋼種,設(shè)計了一種澆注電極錠的方法,目的是減少鑄錠軋制或鍛造成電極錠的工序,將鋼液直接澆注成電極錠,降低生產(chǎn)成本。而對于高溫耐蝕合金UNS N08028,采用該方法并不能制備得到很好的模鑄電極。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對上述問題,本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種高溫耐蝕合金電極錠的澆注方法,該方法適用于高溫耐蝕合金UNS N08028的生產(chǎn)。
本發(fā)明高溫耐蝕合金電極錠的澆注方法,采用模鑄法:
所述電極錠的鋼種為UNS N08028;
錠模為金屬模,金屬模內(nèi)徑為上小下大,上口內(nèi)徑540~580mm,下口內(nèi)徑590~630mm,錐度1~1.5%;金屬模上口厚度100~140mm,下口厚度為180~220mm;金屬模冒口高630~670mm,絕熱板高度630~670mm,絕熱板厚度20~40mm;金屬模高3500~4500mm;
澆注采用下注法,出鋼溫度為1440~1470℃,錠身澆注時間為800~870s,冒口澆注時間≥380s;
澆注時加入保護渣10~14kg/支,澆注結(jié)束加入發(fā)熱劑15~17kg/支,動模時間≥4小時。
優(yōu)選的,所述金屬模上口內(nèi)徑560mm,下口內(nèi)徑610mm,錐度1.25%;金屬模上口厚度120mm,下口厚度為200mm;金屬模冒口高650mm,絕熱板高度650mm,厚度30mm;金屬模高4000mm。
優(yōu)選的,冒口澆注時間為400~500s,動模時間4~5小時。
進一步的,優(yōu)選錠身澆注時間800s,冒口澆注時間380s。
作為優(yōu)選方案,澆注時加入保護渣12kg/支,澆注結(jié)束加入發(fā)熱劑16kg/支,動模時間4小時。
優(yōu)選的,所述保護渣的加入具體方法為:澆注前將保護渣懸掛在金屬模內(nèi),距離底部80~120mm;優(yōu)選距離底部100mm。
本發(fā)明所述金屬模的材質(zhì)優(yōu)選為30#鋼。
優(yōu)選的,澆注前金屬模烘烤至少2小時。
本發(fā)明方法通過設(shè)計合理的金屬模,制定合金錠身和冒口澆注工藝參數(shù),以及保護渣和發(fā)熱劑的加入時間和重量,最終完全消除了UNS N08028合金冒口下的縮孔缺陷。本發(fā)明的應(yīng)用對于提高該合金成材率,穩(wěn)定后續(xù)的電渣重熔生產(chǎn)具有重要作用。本方法簡單、易操作,生產(chǎn)成本低,適用于大生產(chǎn)。
具體實施方式
本發(fā)明高溫耐蝕合金電極錠的澆注方法,采用模鑄法:
所述電極錠的鋼種為UNS N08028;
錠模為金屬模,為了便于通過電極錠自重來脫模,金屬模內(nèi)徑為上小下大,上口內(nèi)徑540~580mm,下口內(nèi)徑590~630mm,錐度1~1.5%;為了減緩電極錠上部的凝固速度,金屬模上口厚度100~140mm,下口厚度為180~220mm;金屬模冒口高630~670mm,絕熱板高度630~670mm,絕熱板厚度20~40mm;金屬模高3500~4500mm;
澆注采用下注法,出鋼溫度為1440~1470℃(即澆注溫度),液態(tài)合金從鋼包底部水口經(jīng)過中注管和模底磚,從金屬模底部進入,一盤可同時生產(chǎn)6支鑄錠。
為了冒口區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更好地填充,防止出現(xiàn)較深的縮孔,錠身澆注時間為800~870s,冒口澆注時間≥380s;澆注速度可通過滑板開度控制;
澆注時加入保護渣10~14kg/支,澆注結(jié)束加入發(fā)熱劑15~17kg/支,動模時間≥4小時。
優(yōu)選的,所述金屬模上口內(nèi)徑560mm,下口內(nèi)徑610mm,錐度1.25%;金屬模上口厚度120mm,下口厚度為200mm;金屬模冒口高650mm,絕熱板高度650mm,厚度30mm;金屬模高4000mm,該金屬??梢陨a(chǎn)重量為7.85噸的電極錠。
優(yōu)選的,冒口澆注時間為400~500s,動模時間4~5小時。
進一步的,優(yōu)選錠身澆注時間800s,冒口澆注時間380s。
作為優(yōu)選方案,澆注時加入保護渣12kg/支,澆注結(jié)束加入發(fā)熱劑16kg/支,動模時間4小時。
可在澆注初期加入保護渣,具體的操作為:澆注前將保護渣懸掛在金屬模內(nèi),距離底部80~120mm,優(yōu)選距離底部100mm。
本發(fā)明所述金屬模的材質(zhì)優(yōu)選為30#鋼。
優(yōu)選的,澆注前金屬模烘烤至少2小時。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的描述,并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
實施例1
本實施例采用電爐冶煉+LF爐精煉+VOD脫氣,冶煉了一爐UNS N08028鐵鎳基高溫耐蝕合金,采用7.85噸電極錠澆注。
出鋼成分如下:
C 0.02%;Si 0.5%;Mn 2.3%;P 0.025%;S 0.015%;Cr 27.09%
Mo 3.57%;Cu 1.01%;Ni 31.37%;其余為Fe。
金屬模的材質(zhì)為30#鋼,規(guī)格如下:
上口內(nèi)徑560mm; 下口內(nèi)徑610mm;
錠高4000mm; 冒口高650mm;
上口厚度130mm; 下口厚度為200mm;
絕熱板高度650mm; 絕熱板厚度30mm;
具體要求與步驟如下:
澆注溫度1450℃,金屬模烘烤溫度60℃,烘烤時間2h。
澆注前將保護渣(12kg/支)懸掛在金屬模內(nèi),距離底部100mm;
錠身澆注時間800s,冒口澆注時間380s;冒口澆注結(jié)束時加入發(fā)熱劑16kg/支,動模時間4小時。
脫模得到的電極錠冒口下無縮孔缺陷,采用該電極錠進行電渣重熔,電渣重熔過程中電壓穩(wěn)定,生產(chǎn)正常,最終軋材的質(zhì)量優(yōu)良。
實施例2
本實施例采用的鋼水成分及金屬模同實施例1。
具體要求與步驟如下:
澆注溫度1470℃,金屬模烘烤溫度60℃,烘烤時間2h。
澆注前將保護渣(14kg/支)懸掛在金屬模內(nèi),距離底部120mm;
錠身澆注時間810s,冒口澆注時間500s;冒口澆注結(jié)束時加入發(fā)熱劑15kg/支,動模時間4小時。
脫模得到的電極錠冒口下無縮孔缺陷,采用該電極錠進行電渣重熔,電渣重熔過程中電壓穩(wěn)定,生產(chǎn)正常,最終軋材的質(zhì)量優(yōu)良。
實施例3
本實施例采用的鋼水成分及金屬模同實施例1。
具體要求與步驟如下:
澆注溫度1440℃,金屬模烘烤溫度60℃,烘烤時間2h。
澆注前將保護渣(10kg/支)懸掛在金屬模內(nèi),距離底部80mm;
錠身澆注時間870s,冒口澆注時間450s;冒口澆注結(jié)束時加入發(fā)熱劑17kg/支,動模時間5小時。
脫模得到的電極錠冒口下無縮孔缺陷,采用該電極錠進行電渣重熔,電渣重熔過程中電壓穩(wěn)定,生產(chǎn)正常,最終軋材的質(zhì)量優(yōu)良。