一种镍基合金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】，尤其涉及一种镍基合金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：CaF260%～65%，Al2O315%～20%，CaO13%～15%，SiO26%～10%；所述渣系熔点为1100～1150℃，1600℃的粘度为0.04～0.07Pa·s，1600℃时渣阻0.27～0.3Ω·cm。采用上述渣系生产的镍基合金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/T1979-2001标准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】一种镜基合金板坯抽锭电濱重溶用濱系
【技术领域】
[0001] 本发明属于特种合金精炼【技术领域】，尤其涉及一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用 渣系。
【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、A1203二元渣系或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 质量百分比为〇3?2 30%?50%，六1203 20%?35%，0&0 15%?25%，]\%0 3%?8%，5102 6%? 15%。
【发明内容】
[0006] 本发明在抽锭电渣重熔技术的基础上，提供一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣 系，避免镍基合金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 N06625、UNS N06600、UNS N06690等镍基合金，本发明 涉及的镍基合金的熔点为1290?1350°C，抽锭电渣渣系的熔点必须低于镍基合金的熔点， 过热的金属熔池在结晶器内上升过程中，将结晶器四周的固态渣皮重新熔化，形成薄而均 匀的渣皮，液态金属在渣皮的包裹下凝固，获得光滑的钢锭表面；本发明涉及的镍基合金 中的合金元素的含量重量百分比之和超过90%，其中UNS N06625镍基合金的成分范围为： 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%，Fe 彡 5. 0% ;UNS N06600 镍基合金的成分 范围为：C 彡 0· 15%，Si 彡 0· 5%，Μη 彡 1· 0%，S 彡 0· 015%，Crl4% ?17%，Ni 彡 72%，Fe6% ? 10% ;UNS N06690 镍基合金的成分范围为：C 彡 0· 05%，Si 彡 0· 5%，Μη 彡 0· 5%，S 彡 0· 015%， Cr27%?31%，Ni彡58%，Fe7%?11%，钢的合金含量越高，液态钢液的粘度值越高，流动性 越差，该镍基合金在1600°C时粘度为0. 007~0. 008Pa · s，远高于低合金钢在1600°C时粘度 0· 002?0· 003Pa · s〇
[0008] 针对本发明涉及的镍基合金特点，本发明的渣系由CaF2、A120 3、CaO、Si02组成，不 加入MgO, MgO会使渣系的高温粘度剧增，MgO每增加1%，熔渣粘度上升约0. 02Pa · s，容易 在镍基合金板坯抽锭电渣重熔过程中形成夹渣；CaF2能降低渣的熔点、粘度和表面张力， A1A能提高渣系渣阻，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。本发明提出的镍基合金抽锭电渣重熔渣系如下： 首先，渣系必须具有合适的渣阻，渣系中的A1203含量控制在15%?20%，使该渣系 1600°C时渣阻约0. 27?0. 3Ω · cm，渣阻比较合适，能够产生足够的热量，保证金属熔化； 当渣系中A120 3含量低于15%时，渣系1600°C时渣阻彡0. 2Ω · cm，不能有效提高电渣重熔 电效率，当渣系中A1203含量高于20%时，可以有效提高渣阻，更经济的利用电能，但是，会使 电渣重熔的速度增加，金属熔池加深，镍基合金板坯中心出现疏松或缩孔，因此，镍基合金 板坯电渣重熔渣系的A1 203含量不能高于20%。
[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 13%?15%，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，当CaF2含量高于65%时，1600°C时熔渣粘度小于0. 04Pa *s，具有非常好的流动性， 在抽锭过程中会出现漏渣、漏钢现象，当CaF2含量低于60%时，1600°C时熔渣高温粘度高于 0. 07Pa ·s，流动性变差，流动性不好的镍基合金熔液与流动性不好的液态渣难以分离，会出 现夹渣。因此，镍基合金板坯电渣重熔渣系的CaF 2含量选择在60%?65%。
[0011] 最后，渣系中必须加入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，会使镍基合金中的Si增加，影响镍基合金的抗氧化性 酸介质的腐蚀性能，抗晶间腐蚀性能。因此，镍基合金板坯电渣重熔渣系的310 2含量选择 在6%?10%。
[0012] 综上所述，本发明提供了一种用于镍基合金板坯抽锭电渣重熔的四元渣系，所述 四元渣系的组成和重量百分比为：CaF 260%?65%，Al20315%?20%，Ca013%?15%，Si0 26%? 10%。该渣系熔点为1100?1150°C，低于镍基合金的熔点为1290?1350°C，有利于形成薄 而均匀的渣皮，获得良好的表面质量。抽锭电渣重熔低合金钢渣系1600°C的粘度为0. 1? 0. 12Pa · s，而该渣系1600°C的粘度为0. 04?0. 07Pa · s，流动性较好，适合镍基合金板坯 抽锭电渣重熔。1600°C时渣阻0. 27?0. 3 Ω · cm，能够保证电渣重熔进行。本发明渣系的 熔点、粘度、渣阻与镍基合金板坯抽锭电渣重熔是匹配的。
[0013] 本发明的内容中，所述四元渣系的组成和重量百分比较好的为：CaF263%?65%， Al20315% ?16%，Ca013% ?14%，Si026% ?9%。该渣系熔点为 1100 ?112(TC，160(TC 的粘 度为 0· 04 ?0· 06Pa · s，1600°C时渣阻 0· 27 ?0· 29Ω · cm。
[0014] 采用本发明渣系进行镍基合金板坯抽锭电渣重熔，一般可以经如下步骤： 第一步，采用中频感应炉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?20mm，电极 的熔化速度控制在900?1000kg/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?l〇_/min，一直将电极烙化完毕。上结晶器 的冷却水流量控制在90m3/h，下结晶器的冷却水流量控制在150m 3/h，底水箱冷却水流量控 制在30m3/h，引锭装置的冷却水流量控制在20m3/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] 与现有技术相比，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CaF 2、Al203、Ca0、Si02等组元的比例，使渣系具有合适的熔点、粘度、流动性、渣阻，与 镍基合金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，具有 明显的经济效益。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1 : 采用本发明的渣系生产镍基合金UNS N06625电渣板坯，包括以下步骤。
[0018] 第一步，采用中频炉+A0D炉冶炼自耗电极，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； 表1电极化学成分(重量％)
【权利要求】
1. 一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系，所述镍基合金为UNS N06625、UNS N06600、 UNS N06690镍基合金；其特征在于：所述渣系的组成和重量百分比为：CaF260%?65%， Al20315% ?20%，Ca013% ?15%，Si026% ?10% ;所述渣系熔点为 1100 ?1150°C，1600°C 的 粘度为 〇· 04 ?0· 07Pa · s，1600°C时渣阻 0· 27 ?0· 3Ω · cm。
2. 如权利要求1所述的一种镍基合金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：CaF263%?65%，A1 20315%?16%，Ca013%?14%，Si026%?9%;所 述渣系熔点为1100?1120°C，160(TC的粘度为0.04?0.06Pa· s，1600°C时渣阻0.27? 0. 29 Ω · cm。
【文档编号】C22B9/18GK104141051SQ201410405556
【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】罗利阳, 王新鹏, 陈帅超, 宁天信, 张春林 申请人:洛阳双瑞特种装备有限公司