一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系的制作方法
【专利摘要】本发明属于特种合金精炼【技术领域】。尤其涉及一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系。所述渣系的组成和重量百分比为：CaF230%-40％，Al2O330%-35%，CaO22%-30%，SiO26%-10%，MgO2%-5%，所述渣系熔点为1200-1250℃，在1600℃时粘度为0.1-0.13Pa·s，在1600℃时电阻0.35～0.37Ω·cm。采用本发明渣系得到的双相不锈钢抽锭电渣重熔板坯表面质量良好，没有明显重皮、夹渣等缺陷。对板坯内部质量进行检测，未发现疏松、偏析、白亮带、皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡、非金属夹杂物及夹渣、异金属夹杂物等缺陷，钢锭内部质量良好。
【专利说明】一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系
【技术领域】
[0001] 本发明属于特种合金精炼【技术领域】。尤其涉及一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔 用渔系。
【背景技术】
[0002] 电渣重熔是将自耗电极插入水冷结晶器的渣池中，渣池逐渐将其加热熔化，形成 金属熔滴，然后金属熔滴穿过渣池进入金属熔池，金属熔池在水冷条件下逐渐凝固形成铸 锭。电渣重熔工艺技术主要分为：固定式电渣重熔工艺和抽锭式电渣重熔工艺。
[0003] 固定式电渣重熔工艺是整个冶炼过程在封闭的结晶器内进行，铸锭由下而上顺序 凝固，不存在漏钢、漏渣的问题，采用CaF 2、A1203或CaF2、A120 3、CaO三元渣系。
[0004] 抽锭电渣重熔工艺是自耗电极一边熔化形成金属熔池，金属熔池一边凝固被连续 地拉出结晶器，结晶器与铸锭做相对移动，会出现漏钢、漏渣问题，不容易获得良好的表面 质量。为了改善钢锭的表面质量，抽锭电渣重熔渣系采用CaF 2、CaO、A1203、MgO、Si02五元 渣系，加入少量的Si0 2是为了降低渣系的熔点，渣中硅氧阴离子聚合程度大，结晶能力差， 即使冷却到液相线温度以下仍能保持过冷液体的状态，渣皮塑性强，不容易破裂。渣中加入 MgO,使固态渣中高硬度矿相增多，使固态渣的高温强度提高，提高渣皮在抽锭过程中的抗 拉破能力。
[0005] 文献"电渣重熔用新渣系的开发研究"公布了一种生产Q235钢抽锭电渣重熔用渣 系，渣系各组元质量百分比为：CaF2 30%，CaO 30%，A1203 35%，Si02 5% ;文献"抽锭式结晶器 板坯电渣炉漏钢原因探讨"采用抽锭电渣重熔技术生产低合金钢，其采用的渣系各组元的 质量百分比为 CaF2 30% ?50%，A1203 20% ?35%，CaO 15% ?25%，MgO 3% ?8%，Si02 6% ? 15%。
【发明内容】
[0006] 本发明在抽锭电渣重熔技术的基础上，提供一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用 渣系，避免双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔过程中出现的内部夹渣、表面漏钢、漏渣等问题， 生产出厚度小于200 mm，宽度大于1250mm，重量大于6吨的镍基合金板坯，该电渣重熔板坯 可直接进入炉卷轧机热轧成卷，节省中间的锻造开坯工序，缩短耐蚀合金板、带、箔材的生 产流程，降低生产成本，降低能耗降低。
[0007] 本发明的渣系适用于UNS S32205、UNS S32750、UNS S32760等双相不锈钢，本发 明涉及的双相不锈钢的烙点为1400-1450°C。本发明涉及的双相不锈钢中的合金元素的含 量重量百分比接近40%，其中UNS S32205成分范围为：C彡0. 03%，Si彡1. 0%，Μη彡2. 0%， S ^ 0. 020%, Ρ ^ 0. 03%, Cr 22%-23°/〇, Ni 4. 5%-6. 5%, Mo3. 0%-3. 5%, N 0. 20%-〇. 30% ；UNS S32750 成分范围为：C 彡 0· 03%，Si 彡 0· 80%，Mn 彡 1. 2%，S 彡 0· 020%，P 彡 0· 035%，Cr 24. 0%-26· 0%，Ni 6· 0%-8· 0%，Mo 3· 0%-5· 0%，N 0· 24%-0· 32%，Cu 彡 0· 50% ;UNS S32760 的 成分范围为：C 彡 0· 03%，Si 彡 1· 0%，Μη 彡 1· 0%，S 彡 0· 01%，P 彡 0· 030%，Cr 24. 0%-26· 0%， Ni 6· 0%-8· 0%，Mo 3· 0%-4· 0%，N 0· 20%-0· 30%，Cu 0· 50%-1· 0%，W 0· 50%-1· 0%。钢的合 金含量越高，液态钢液的粘度值越高，流动性越差，该系列双相不锈钢在1600°C时粘度为 0· 004?005Pa · s，高于低合金钢在1600°C时粘度0· 002?003Pa · s。
[0008] 针对本发明涉及的双相不锈钢特点，本发明的渣系由CaF2、A1203、CaO、Si0 2、MgO 等组成；CaF2能降低渣的熔点、粘度和表面张力，A1203能提高渣系电阻，增加渣系粘度值， CaO能提高熔渣碱度，提高脱硫效果，Si02可以降低渣的熔点，生成发生塑性变形的矿物、非 晶质矿物，提高渣皮的塑性变形能力，防止渣皮拉破。MgO可以提高熔渣的黏度，提高固态 渣皮的强度，有利于抽锭电渣重熔进行。提出的一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系 为： 第一，渣系必须具有合适的电阻，渣系中的A1203含量控制在30%?35%，使该渣系 1600°C时电阻约0. 35?0. 37 Ω · cm，渣阻较高；由于双相不锈钢的Cr、Ni、Mo合金含量之 和低于50%，钢的凝固特性较好，可以选用较大的电阻值，提高电渣重熔的熔化速度，不会使 板坯中心产生疏松或缩孔。但是，高于35%后，渣系的粘度会剧增，使板坯形成夹渣。
[0009] 第二，CaF2在高温下会发生水解反应，生成2%?5%的CaO,因此，CaO含量选择在 22%?30%，与A1203形成低熔点的复合化合物，降低渣系的熔点。
[0010] 第三，在所设计渣系Ca0、Al203含量不变的情况下，加入CaF 2是为了调整渣系的高 温粘度。根据双相不锈钢的合金含量、1600°C时粘度值0. 004~0. 005Pa · s，CaF2含量选择 在30%-40%，渣系在16001：时粘度为0.1-0.13?3*8，在41 203含量为30%?35%，030含量 在22%?30%时，CaF2含量过高、过低都会造成渣系的粘度不能与双相不锈钢抽锭电渣重熔 相匹配。因此，双相不锈钢板坯电渣重熔渣系的CaF 2含量选择在30%?40%。
[0011] 最后，渣系中加入Si02、MgO,加入Si02生成易发生塑性变形的矿物、非晶质矿物， 提高渣皮的塑性，防止抽锭过程中渣皮拉破。抽锭电渣重熔渣系中至少应加入6%的Si0 2， 才能形成足够的塑性变形矿物和非晶质矿物，提高渣皮的塑性，加入的Si02量越多，越有利 于抽锭电渣重熔，但是，Si0 2含量超过10%后，会使双相不锈钢中的Si增加，影响耐腐蚀性 能，因此，双相不锈钢板坯电渣重熔渣系的Si0 2含量选择在6%?10%。加入MgO提高渣皮 的强度，MgO含量越高渣皮强度越高，但是MgO会使渣系的高温粘度剧增，MgO每增加1%，熔 渣粘度上升约〇. 〇2Pa · s，容易在双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔过程中形成夹渣，因此，双 相不锈钢板坯电渣重熔渣系的MgO含量选择在2%?5%。
[0012] 综上所述，本发明提供一种用于双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系，所述渣系 的组成和重量百分比为：CaF 2 30%-40%，A1203 30%-35%，CaO 22%-30%，Si02 6%-10%，MgO 2%-5%，该渣系熔点为1200-1250°C，低于双相不锈钢的熔点为1400-1450°C，有利于形成薄 而均匀的渣皮，获得良好的表面质量。渣系在1600°C时粘度为0. 1-0. 13Pa*s，能够保证在 抽锭电渣重熔过程中不漏钢、漏渣，在1600°C时电阻约0. 35?0. 37 Ω ·_，电阻值较高，能 够有效提高电渣重熔熔化速度，利用电能。
[0013] 本发明的内容中，所述渣系的组成和重量百分比较好的为：CaF2 30%?33%， Al20330% ?32%，Ca022% ?27%，Si02 7% ?8%，MgO 4%-5%。该渣系熔点为 1230 ?1250°C， 1600°C 的粘度为 0· 1 ?0· llPa · s，1600°C时电阻约 0· 35 ?0· 36Ω · cm。
[0014] 采用本发明渣系进行双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔，一般可以经如下步骤： 第一步，采用中频炉+A0D炉精炼工艺生产镍基耐蚀合金电极，电极的厚度、宽度、长度 分别为220?270mm、132(Tl460mm、2800?3500mm，重量大于6吨。将电极焊接在假电极 上，待用； 第二步，将渣料在800?850°C的温度下烘烤7~8小时，以减少渣料中的水分，待用； 第三步，采用石墨电极在化渣包中将准备好的渣料熔化成液态，液态渣温度控制在 1650?1700°C，保证渣系化开、化清； 第四步，将引锭装置与底水箱联接牢固，再将底水箱移至T型结晶器下部，密封好，电 极与结晶器对中后，抬起至T型结晶器上口； 第五步，关闭引锭装置的冷却水，将液态渣倒入T型结晶器内； 第六步，将电极插入渔池中，设定好电压、电流，电极插入深度控制在15?20_，电极 的熔化速度控制在1200?1300kg/h，金属液滴迅速的滴落在引锭装置上，将引锭装置的冷 却水打开，与其粘接牢固； 第七步，当金属熔池的液面达到距离下结晶器底边320?380mm高度时，开始抽动底水 箱，将板述从结晶器中拉出，抽动的速度为1?13mm/min，一直将电极烙化完毕。上结晶器 的冷却水流量控制在80m3/h，下结晶器的冷却水流量控制在130m 3/h，底水箱冷却水流量控 制在20m3/h，引锭装置的冷却水流量控制在10m3/h。
[0015] 第八步，根据生产需要，将另外一支电极重新移至渣池中，实现连续生产。
[0016] 本发明的有益效果是：在现有的抽锭电渣重熔技术的基础上，通过调整CaF2、 Al203、Ca0、Si02、MgO等组元的比例，使渣系具有合适的熔点、粘度、流动性、渣阻，与双相不 锈钢板坯抽锭电渣重熔工艺相匹配，成功生产出厚度小于200 mm，宽度大于1250mm，重量大 于6吨的双相不锈钢板坯，该电渣重熔板坯可直接进入炉卷轧机热轧成卷，节省中间的锻 造开坯工序，缩短耐蚀合金板、带、箔材的生产流程，降低生产成本，降低能耗降低，具有明 显的经济效益。采用本发明渣系进行双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔，得到的双相不锈钢抽 锭电渣重熔板坯表面质量良好，没有明显重皮、夹渣等缺陷。根据GB/T 1979-2001《结构钢 低倍组织缺陷评级图》标准，对实施例板坯内部质量进行检测，未发现疏松、偏析、白亮带、 皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡、非金属夹杂物及夹渣、异金属夹 杂物等缺陷，钢锭内部质量良好。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1 : 采用本发明的渣系生产双相不锈钢UNS S32205电渣板坯，包括以下步骤。
[0018] 第一步，采用"中频炉+A0D炉"工艺冶炼自耗电极，电极厚度、宽度、长度分别为 270mm、1320 mm、2800mm，电极的化学成分符合标准要求，如表1所示。
[0019] 表1电极化学成分(重量％)
【权利要求】
1. 一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系，其特征在于：所述渣系的组成和重量百 分比为：CaF 2 30%-40%，A1203 30%-35%，CaO 22%-30%，Si02 6%-10%，MgO 2%-5%，所述渣系熔 点为1200-1250°C，有利于形成薄而均匀的渣皮，获得良好的表面质量；所述渣系在1600°C 时粘度为〇. 1-0. 13Pa · s，能够保证在抽锭电渣重熔过程中不漏钢、漏渣，在1600°C时电阻 0. 35?0. 37 Ω · cm，能够有效提高电渣重熔熔化速度，利用电能。
2. 如权利要求1所述的一种双相不锈钢板坯抽锭电渣重熔用渣系，其特征在于：所述 渣系的组成和重量百分比为：CaF2 30%?33%，A120330%?32%，Ca022%?27%，Si02 7%?8%， MgO 4%-5% ;所述渣系熔点为 1230 ?1250°C，1600°C的粘度为 0· 1 ?0· llPa · s，1600°C时 电阻 0· 35 ?0· 36Ω · cm。
【文档编号】C22B9/18GK104141050SQ201410405518
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】张春林, 王新鹏, 罗利阳, 陈帅超, 宁天信 申请人:洛阳双瑞特种装备有限公司