一種Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種Fe?Mn合金的電渣重熔制備方法，采用如下重量份組分的電渣：60~70份CaF2、15～20份Al2O3和15～20份CaO；先向電渣重熔爐的結(jié)晶器中加入脫氧劑和干燥后的電渣，設(shè)置電壓57～60 V、電流3000～3500 A通電起弧，建立渣池；再調(diào)節(jié)冶煉電流I=（0.15～0.25）×D結(jié)A，冶煉電壓U=0.5×D結(jié)+(26～33)V，熔化速率V=(0.6～0.8)D結(jié)kg/min，對(duì)自耗電極進(jìn)行電渣重熔，冶煉過(guò)程中加入錳鐵粉和鋁粉進(jìn)行脫氧。采用本發(fā)明方法制得的鐵錳合金鋼純凈度高、鑄態(tài)組織好、高溫塑性強(qiáng)、鋼錠表面光滑、成材率高達(dá)93%，制好的合金鋼錠良好的滿足成分要求。
【專利說(shuō)明】
-種Fe-Mn合金的電渣重膝制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于黑金屬材料冶金技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及電冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種化-Mn 合金的電渣重烙制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Fe-Mn系列阻尼合金是一種具有減振降噪特性的功能材料。在現(xiàn)有的幾類阻尼合 金中，F(xiàn)e-Mn系阻尼合金不但強(qiáng)度較高、成本低，而且其阻尼性能隨著應(yīng)變振幅的增大而增 加，可作為較大振動(dòng)和沖擊部件使用，應(yīng)用前景非常好，因此在近年來(lái)引起國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者 的廣泛重視。但是普通鑄錠和連鑄巧制得的鐵儘合金中雜質(zhì)粗大、鑄態(tài)組織疏松，常導(dǎo)致在 熱加工過(guò)程中開裂，導(dǎo)致成材率低，如何開發(fā)一種新的化-Mn合金加工工藝使其成材率提高 是當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 眾所周知，電渣重烙的優(yōu)點(diǎn)之一是可獲得純凈度高、組織好、表面光滑的鋼錠，運(yùn) 是其它冶煉方法無(wú)法媳美的。但是，當(dāng)電渣重烙設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理或者電渣重烙的工藝參數(shù) 制定不合理時(shí)，重烙錠會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部的低倍、夾雜和表面質(zhì)量缺陷等問(wèn)題?；诖耍槍?duì)Fe-Mn 合金如何設(shè)計(jì)出一種適合的電渣重烙工藝，獲得符合要求、成材率高的化-Mn合金產(chǎn)品，十 分具有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何提供一種化-Mn 合金的電渣重烙制備方法，使采用該方法制得的化-Mn合金熱加工過(guò)程中不易開裂、成材率 高，且具有純凈度高、表面光滑、組織好的特點(diǎn)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種化-Mn合金的電渣重烙制 備方法，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:60~70份CaF2、15~20份Al2〇3和15~20份化0;將所述電 渣于500~700 °C下干燥9~12小時(shí)； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重烙爐的結(jié)晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重烙爐，設(shè)置電壓57~60 V、電流3000~3500 A通電起弧，建立渣 池；其中，所述電渣的添加量為G渣=G錠/(18~22)kg，所述脫氧劑為質(zhì)量比1.5~3.0 : 1.0~ 2.0的儘鐵粉和侶粉，所述脫氧劑與所述電渣的質(zhì)量比為3~5: 200~300; 3) 步驟2)渣池建立后，調(diào)節(jié)冶煉電流1=(0.15~0.25) XD結(jié)A，冶煉電壓U=O. 5 X D結(jié)+ (26~33)V，烙化速率V=(0.6~0.8) D結(jié)kg/min，對(duì)所述自耗電極進(jìn)行電渣重烙，冶煉過(guò)程 中加入儘鐵粉和侶粉進(jìn)行脫氧；其中，所述儘鐵粉、侶粉和自耗電極的質(zhì)量比為0.2~0.4: 0.5~0.8:1000;其中，所述D結(jié)為結(jié)晶器的直徑，單位為m。
[0006] 本發(fā)明針對(duì)鐵儘合金的烙點(diǎn)和雜質(zhì)種類性質(zhì)，選用比合金烙點(diǎn)低100~200°C、可實(shí) 現(xiàn)對(duì)鐵儘合金中不同雜質(zhì)進(jìn)行選擇性去除可控精煉的電渣，本發(fā)明渣系組份中氣化巧:氧 化侶:氧化巧的質(zhì)量介于6:2:2與7:1.5:1.5之間，采用運(yùn)樣比例組份的烙渣不僅烙點(diǎn)低，鋼 渣界面張力大，鋼渣分離有利;而且烙渣不易吸氣，鋼種的氧含量大大降低，去除鋼中脆性 夾雜物、氧化物、硫化物效果明顯。采用本發(fā)明電渣重烙參數(shù)進(jìn)行冶煉，烙煉過(guò)程穩(wěn)定，所得 到的鋼錠具有組織致密，表面光潔，鍛造塑性好的特點(diǎn)，根據(jù)鐵儘合金的組織特性，電渣的 添加量為G渣=G錠/(18~22)kg，每公斤渣重烙18~22公斤合金鋼。針對(duì)電渣重烙起弧造渣過(guò) 程中鐵儘合金中儘元素?zé)龘p嚴(yán)重，在起弧時(shí)在渣中添加了儘鐵粉和侶粉，不僅抑制了儘元 素的燒損，還對(duì)渣料進(jìn)行了深度預(yù)脫氧，本發(fā)明選用高電壓低電流進(jìn)行化渣，可W保證化渣 迅速，渣池建立快;針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中電渣重烙制得的鐵儘合金成材率低、出現(xiàn)內(nèi)部低倍、夾 雜和表面缺陷等問(wèn)題，本發(fā)明特別根據(jù)鐵儘合金的性質(zhì)，選擇冶煉電流1=(0.15~0.25) XD 結(jié)，冶煉電壓U=O. 5 X D結(jié)+(26~33 )，烙化速率V= (0.6~0.8) X D結(jié)，運(yùn)樣的參數(shù)條件使冶 煉重烙中柱狀晶生長(zhǎng)有利于軸向性發(fā)展，二次枝晶間距小，偏析小，進(jìn)而使制得的鋼錠熱加 工塑性好，提高了組織性能和熱塑性，獲得的鋼錠成分均勻、純凈度高、組織致密。本發(fā)明在 冶煉過(guò)程中也持續(xù)添加儘鐵粉和侶粉進(jìn)行脫氧，有效保證了冶煉過(guò)程中儘元素不被燒損， 保證制得的鐵儘合金鑄錠成分合格、成材率高。
[0007] 進(jìn)一步，步驟1)中所述電渣包括如下重量份的組分:65份化F2、17份Al2〇3和18份 化0。該組份渣系具有較低的烙點(diǎn)和黏度，流動(dòng)性好，電導(dǎo)率較高，透氣性低;有足夠的還原 性，渣的脫氧、脫硫能力好，對(duì)去除球狀?yuàn)A雜物、塑性?shī)A雜物極其有利。
[0008] 作為優(yōu)化，步驟3)在冶煉過(guò)程中Wl~3g/min的速度添加儘鐵粉和侶粉。W運(yùn)樣的 速度添加儘鐵粉和侶粉，可W保證冶煉過(guò)程中能夠始終處于脫氧狀態(tài)，脫氧更加均勻徹底， 能進(jìn)一步保證鐵儘合金中有益合金元素不被燒損，保證制得的鋼錠成分合格，成材率高。
[0009] 作為優(yōu)化，步驟3)冶煉過(guò)程中控制所述電渣重烙爐的結(jié)晶器出水溫度在40~60°C， 進(jìn)水溫度《30°C?？刂七\(yùn)樣的結(jié)晶器進(jìn)出水溫度，可W保證在冶煉過(guò)程中冷卻強(qiáng)度不發(fā)生 突然變化，進(jìn)而能使制得的鑄錠具有薄而均勻的渣皮，能夠有效提高鋼錠的表面質(zhì)量。
[0010] 作為又一優(yōu)化，還包括4):步驟3)冶煉結(jié)束后，對(duì)鋼錠進(jìn)行分級(jí)小電流補(bǔ)縮，先于 4000~4200A電流下補(bǔ)縮4~5分鐘，再于2500~2800A電流下補(bǔ)縮3~4分鐘，最后于1000~1300A 電流下補(bǔ)縮2~3分鐘。采用運(yùn)樣的補(bǔ)縮方法，能夠使鋼錠實(shí)現(xiàn)豐滿的補(bǔ)縮效果，提高電渣錠 成材率，克服現(xiàn)有技術(shù)中鐵儘合金成材率低下的問(wèn)題。
[0011] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明針對(duì)鐵儘合金的烙點(diǎn)和雜質(zhì)種類性質(zhì)，首先選擇出比合金烙點(diǎn)低100~20(TC、 可實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵儘合金中不同雜質(zhì)進(jìn)行選擇性去除可控精煉的電渣，所述的渣系組份中氣化 巧:氧化侶:氧化巧的質(zhì)量介于6:2:2與7:1.5:1.5之間，采用運(yùn)樣比例組份的烙渣不僅烙點(diǎn) 低，鋼渣界面張力大，鋼渣分離好;且烙渣不易吸氣，對(duì)去除鋼中脆性?shī)A雜物、氧化物、硫化 物效果明顯。采用本發(fā)明工藝?yán)訜掃^(guò)程穩(wěn)定，所得到的鋼錠具有組織致密，表面光潔，鍛造 塑性好的特點(diǎn)。不僅如此，本發(fā)明還設(shè)計(jì)出適用于鐵儘合金的冶煉電流、冶煉電壓和烙化速 率，在冶煉重烙中柱狀晶生長(zhǎng)有利于軸向性發(fā)展，二次枝晶間距小，偏析小，使制得的鑄錠 熱加工塑性好，提高了組織性能和熱塑性，獲得的鋼錠成分均勻、純凈度高、組織致密，在熱 加工過(guò)程中不易開裂。利用本發(fā)明工藝制得的鐵儘合金鋼純凈度高、鑄態(tài)組織好、高溫塑性 強(qiáng)、鋼錠表面光滑、成材率高達(dá)93%，制好的合金鋼錠良好的滿足了成分要求。
[0012] 2、本發(fā)明方法制得的合金鋼錠氧含量低，夾雜物細(xì)小分散，疏松度為0~0.5，鍛造 性能好，易于鍛造，鍛造過(guò)程中不易開裂，具有良好的組織性能，應(yīng)用前景好。
[0013] 3、本發(fā)明方法易于操作，無(wú)需使用特殊的操作儀器或工具，市場(chǎng)推廣前景好，且本 發(fā)明方法操作時(shí)間短，提高了生產(chǎn)效率和商品附加值。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施案例在W本發(fā)明技術(shù)為 前提下進(jìn)行實(shí)施，現(xiàn)給出詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程來(lái)說(shuō)明本發(fā)明具有創(chuàng)造性，但 本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于W下的實(shí)施例。
[001引下述實(shí)施例所用Fe-Mn合金自耗電極為中頻感應(yīng)爐冶煉，表面經(jīng)砂磨處理。用睪 160mm自耗電極，重烙成扔OOmm電渣錠。
[0016] 實(shí)施例1電渣重烙生產(chǎn)鐵儘合金的方法 一種化-Mn合金的電渣重烙制備方法，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:60份化F2、15份Ab化和15份化0;將所述電渣于500°C 下干燥12小時(shí)； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重烙爐的結(jié)晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重烙爐，設(shè)置電壓60V、電流3000 A通電起弧，建立渣池;其中，所述 電渣的添加量30kg，所述脫氧劑為質(zhì)量比為3:2的儘鐵粉和侶粉，所述脫氧劑與所述電渣的 質(zhì)量比為3:200; 3) 步驟2)渣池建立后，調(diào)節(jié)冶煉電流I=5600A，冶煉電壓U=48V，烙化速率V=22Kg/min， 在氣氣保護(hù)下對(duì)所述自耗電極進(jìn)行電渣重烙，冶煉過(guò)程中加入儘鐵粉和侶粉進(jìn)行脫氧;其 中，所述儘鐵粉270g、侶粉180g，在冶煉過(guò)程中W2g/min的速度添加儘鐵粉和侶粉;冶煉過(guò) 程中控制所述電渣重烙爐的結(jié)晶器出水溫度在46°C，進(jìn)水溫度25°C ; 4) 步驟3)冶煉結(jié)束后，對(duì)鋼錠進(jìn)行分級(jí)小電流補(bǔ)縮，先于4000A電流下補(bǔ)縮4分鐘，再于 2500A電流下補(bǔ)縮3分鐘，最后于1000 A電流下補(bǔ)縮2分鐘。
[0017] 對(duì)本實(shí)施例制得的電渣重烙錠質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下表1所示。由下表1可W看 出，采用本實(shí)施例方法制得的鐵儘合金鋼錠與自耗電極相比，得到的電渣鋼錠氧含量顯著 降低，鋼中的非金屬夾雜物、氧化物、硫化物明顯降低，熱鍛性能提高，鍛造塑性好成材率 局。
[001引表1電渣重烙前后對(duì)比 實(shí)施例2電渣重烙生產(chǎn)鐵f孟合金的方法
一種化-Mn合金的電渣重烙制備方法，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:63份化F2、18份Ab化和19份化0;將所述電渣于700°C 下干燥9小時(shí)； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重烙爐的結(jié)晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重烙爐，設(shè)置電壓60 V、電流3000 A通電起弧，建立渣池;其中，所 述電渣的添加量30kg，所述脫氧劑為質(zhì)量比為2:1的儘鐵粉和侶粉，所述脫氧劑與所述電渣 的質(zhì)量比為5:300 ; 3) 步驟2)渣池建立后，調(diào)節(jié)冶煉電流I=5800A，冶煉電壓U=45V，烙化速率V=20kg/min， 在氣氣保護(hù)下對(duì)所述自耗電極進(jìn)行電渣重烙，冶煉過(guò)程中加入儘鐵粉和侶粉進(jìn)行脫氧;其 中，其中，所述儘鐵粉340g、侶粉160g，在冶煉過(guò)程中W2g/min的速度添加儘鐵粉和侶粉;冶 煉過(guò)程中控制所述電渣重烙爐的結(jié)晶器出水溫度在50°C，進(jìn)水溫度29°C ; 4) 步驟3)冶煉結(jié)束后，對(duì)鋼錠進(jìn)行分級(jí)小電流補(bǔ)縮，先于4300A電流下補(bǔ)縮4分鐘，再于 2700A電流下補(bǔ)縮3分鐘，最后于1300A電流下補(bǔ)縮2分鐘。
[0019] 對(duì)本實(shí)施例制得的電渣重烙錠質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下表2所示，由下表2可W看 出，采用本實(shí)施例方法制得的鐵儘合金鋼錠與自耗電極相比，得到的電渣鋼錠氧含量顯著 降低，鋼中的非金屬夾雜物、氧化物、硫化物明顯降低，熱鍛性能提高，鍛造塑性好成材率 局。
[0020] 表2由潔電恪前后對(duì)比
' 最后說(shuō)明的是，W上實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)胃 施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可W對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:60~70份CaF2、15~20份Al2〇3和15~20份CaO;將所述電 渣于500~700 °C下干燥9~12小時(shí)； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重熔爐的結(jié)晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重熔爐，設(shè)置電壓57~60 V、電流3000~3500 A通電起弧，建立渣 池;其中，所述電渣的添加量為G渣=G錠八18~22)kg，所述脫氧劑為質(zhì)量比1.5~3.0 : 1.0~ 2.0的錳鐵粉和鋁粉，所述脫氧劑與所述電渣的質(zhì)量比為3~5: 200~300; 3) 步驟2)渣池建立后，調(diào)節(jié)冶煉電流1 = (0.15~0.25) XD結(jié)A，冶煉電壓U=0.5 XD結(jié)+ (26~33)V，熔化速率V=(0.6~0.8) D結(jié)kg/min，對(duì)所述自耗電極進(jìn)行電渣重熔，冶煉過(guò)程 中加入錳鐵粉和鋁粉進(jìn)行脫氧；其中，所述錳鐵粉、鋁粉和自耗電極的質(zhì)量比為0.2~0.4: 0.5~0.8:1000;其中，所述D結(jié)為結(jié)晶器的直徑，單位為m。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，步驟1)中所述電 渣包括如下重量份的組分:65份CaF 2、17份Al2〇3和18份CaO。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，步驟3)在冶煉過(guò) 程中以1~3g/min的速度添加錳鐵粉和鋁粉。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，步驟3)冶煉過(guò)程 中控制所述電渣重熔爐的結(jié)晶器出水溫度在40~60°C，進(jìn)水溫度<30°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，還包括4):步驟3) 冶煉結(jié)束后，對(duì)鋼錠進(jìn)行分級(jí)小電流補(bǔ)縮，先于4000~4500A電流下補(bǔ)縮4~6分鐘，再于2500~ 3000A電流下補(bǔ)縮3~5分鐘，最后于1000~1500A電流下補(bǔ)縮2~3分鐘。
【文檔編號(hào)】C22B9/18GK105861848SQ201610418592
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】秦洪偉
【申請(qǐng)人】重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司