一种超低氧低膨胀合金的制造方法

文档序号:3305122阅读:182来源:国知局
专利名称:一种超低氧低膨胀合金的制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢种制造方法,尤其涉及一种低膨胀合金的制造方法。
背景技术
低膨胀合金是一种镍铁合金,它是一种含镍量在36%左右的特殊合金,也被称为因瓦合金,是1896年由瑞士物理学家夏尔·爱德华·纪尧姆(C. E. Guillaume)首先发现。 这个合金对科学进步的贡献很大,该合金发现者-瑞士物理学家纪尧姆因此获得1920年的诺贝尔物理学奖。绝大多数的金属和合金都是在受热时体积膨胀,冷却时体积收缩,但因瓦合金由于它的铁磁性,在一定的温度范围内,具有因瓦效应的反常热膨胀,因此其膨胀系数极低, 有时甚至为零或负值,在室温附近的平均热膨胀系数低于IX 10_6°c -1。这种低膨胀合金在磁性温度(居里点)附近热膨胀系数显著减少,出现所谓反常热膨胀现象(负反常),从而可以在室温附近很宽的温度范围内,获得很小的甚至接近零的膨胀系数。这种合金的组成主要是1 和36%左右的Ni,呈面心立方结构。因此,因瓦合金适合做测量元件,主要用来制造标准尺、测温计、测距仪、钟表摆轮、块规、微波设备的谐振腔、重力仪构件、热双金属组元材料,光学仪器零件等。此外,这种低膨胀合金还适用于电器元件与硬玻璃、软玻璃、陶瓷匹配封接的玻封合金。其状态有硬态和软态两种,即因瓦合金/封合金在-60°C 80°C大气温度变化内有较低的膨胀系数和良好的可塑性。因此,因瓦合金被应用于制作在气温变化范围内尺寸近于恒定的元件,广泛用于无线电,精密仪表,仪器和其他行业。据有关报道,我国2005年低膨胀合金实际使用量已达到8000吨左右,且其60%以上依赖进口,国产量相对较低,供需矛盾非常突出。此外,长期以来,国际、国内主要采用传统生产工艺,即原料一真空炉或非真空炉冶炼一铸锭一电渣重熔一气氛保护加热一热轧轧制一冷加工一成品;或者原料一电炉冶炼一AOD —LF精炼一模铸钢锭一热轧轧制一冷加工一成品。相对而言,国外的低膨胀合金产品质量优于国内企业的同类产品。但是,由于传统生产工艺存在单炉产量偏低,工序多、流程长等问题,致使产品成材率很低,产品质量不稳定、产品成本较高。特别是国内企业,由于装备水平和工艺技术落后,有时低膨胀合金加工过程中表面裂纹的大量形成,造成产品内在质量和表面质量较差,以及产品性能难以满足产品行业标准要求。表1列出了国际厂商生产低膨胀合金生产方式和成分特点。表 1.
制造企业生产方式合金中合金中氧含量ppm法国Imphy公司模铸0 0. 01痕量20 60
权利要求
1.一种超低氧低膨胀合金的制造方法,所述超低氧低膨胀合金的总氧含量小于 lOppm,其特征在于,包括下列步骤(1)电炉熔炼将原料进行电炉熔炼,当钢液中Ol.5wt%时熔炼结束;(2)AOD精炼通入氧气和氩气的混合气体进行AOD精炼,当钢液中02wt%后, 加入还原剂硅铁和铝,所述铝和硅铁的重量比例控制为1/4 1/2,AOD精炼终点为控制 S 彡 0. 003wt% ;(3)LF精炼底部通入氩气对钢液进行搅拌,采用泡沫渣使渣层包裹电弧,所述泡沫 S 的成分为 CaO 30-50wt %, SiO2 15_25wt %, Al20315_40wt %, MgO 3-15wt %, (MnO+FeO) ^O. 5wt%,余量为不可避免的杂质;在LF精炼后期向钢液中加入Al,LF精炼终点为控制 S 彡 0. 00Iwt %,Al 彡 0. 02wt% ;(4)向上述完成了LF精炼的钢液中加入TiO. 03-0. Iwt%,并进行5-15min的软搅拌, 使钢中形成TW2或TiN细小颗粒;(5)连铸采用电磁搅拌使上述TW2或TiN细小颗粒均勻分布,电磁搅拌的电流为 1200-2000A,频率为2. 5-3. 5Hz ;连铸保护渣的碱度为1. 0-1. 2,软化点为1000-1150°C, ^ 动点为1050-1150°C,粘度为1.5-2. 5poise,连铸保护渣的成分为CaO :36_40wt % ;SiO2 30-39wt% ;MgO :3-6wt% ;Al2O3 :4-7wt% ;MnO ( 1. 2wt% ;FeO ( 1. 5wt%,余量为不可避免的杂质;连铸后的板坯等轴晶比例彡30%,板坯成分的质量百分比含量为C 0-0. 03%, Si 0-0. 30%, Mn 0-0. 40%, Ni 35. 0-37. 0%、P 彡 0. 035%, S 彡 0. 010%, Cr 彡 0. 25%, 0 ^ 0. 001%,Al ^ 0. 02%, Ti 0. 03-0. 1%,余量为!^e 和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的超低氧低膨胀合金的制造方法,其特征在于,还包括步骤(6)连铸板坯修磨。
3.如权利要求1或2所述的超低氧低膨胀合金的制造方法,其特征在于,所述步骤(1) 中出钢温度为彡1630°C。
4.如权利要求1或2所述的超低氧低膨胀合金的制造方法,其特征在于,所述步骤(1) 中采用吹氧助熔,氧气使用量< 10m3/t。
5.如权利要求1或2所述的超低氧低膨胀合金的制造方法,其特征在于,所述步骤(2) 中出钢温度为彡1600°C,出钢前向钢液中加入金属铝0. 2-0. 4kg/t。
6.如权利要求1或2所述的超低氧低膨胀合金的制造方法,其特征在于,所述步骤(3) 中出钢温度为1440-1460°C。
7.如权利要求1或2所述的超低氧低膨胀合金的制造方法,其特征在于,所述步骤(5) 中连铸的拉速为0. 4-1. Om/min。
全文摘要
本发明公开了一种超低氧低膨胀合金的制造方法,所述超低氧低膨胀合金的总氧含量小于10ppm,该超低氧低膨胀合金的制造方法采用电炉熔炼→AOD精炼→LF精炼→连铸的工艺流程,从而使得其较之现有的低膨胀合金的制造方法具有以下优点(1)通过本技术方案制得的产品含氧量低,纯净度高,从而显著提高了产品的质量;(2)本技术方案在简化工艺流程的同时,提高了金属收得率,从而大幅降低了生产成本。
文档编号C22C38/50GK102337475SQ201110310398
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者刘旭峰, 朱信国, 李元, 杨健, 郑宏光, 陆建生 申请人:宝山钢铁股份有限公司
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