CN102409184B - 一种纯镍板坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯镍板坯的制备方法，该方法为：一、将质量纯度不小于99％的电解镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；二、将两个以上纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对焊接后的纯镍铸锭进行1～2次真空自耗电弧熔炼，切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到成品铸锭；三、采用电炉将成品铸锭加热并保温，然后采用自由锻的方式对成品铸锭进行多火次的锻造，得到纯镍板坯。本发明采用真空自耗电弧熔炼的方式进行成品铸锭的熔炼，可解决电渣重熔过程金属液过热导致最终铸锭晶粒长大，后续加工性能变差的问题，还可以避免铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量增加。制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀。
Description
技术领域
本发明属于镍板坯制备技术领域，具体涉及一种纯镍板坯的制备方法。
背景技术
镍具有良好的耐腐蚀性，良好的的机械性能，在冷、热状态下均有良好的压力加工性能。在纯镍材生产工艺中，一般采用“中频炉初熔+电渣重熔”的熔炼方法，然后进行自由锻造，铸锭经电渣重熔后杂质S、P、O、H含量高，且电渣重熔过程中金属液过热，导致晶粒长大，加工性能变差，因此在锻造过程中易产生开裂现象；另外，锻造过程中锻造温度、变形量设计不合理，也容易出现开裂的现象，造成镍加工材成材率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种纯镍板坯的制备方法。采用本发明的方法制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀，减少了去除裂纹所浪费的原料和加工费，节约了生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纯镍板坯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将质量纯度不小于99％的电解镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；所述纯镍铸锭中有害杂质的质量含量为：S≤0.01％，P≤0.002％，O≤0.002％，H＜0.001％；
步骤二、将两个以上步骤一中所述纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对真空自耗电弧炉抽真空至真空度不大于4Pa，接着对焊接后的纯镍铸锭进行1～2次真空自耗电弧熔炼，再对经熔炼后的铸锭切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到成品铸锭；所述熔炼过程中的熔炼电流为18kA～32kA，熔炼过程中保证冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃；
步骤三、采用电炉将步骤二中所述成品铸锭加热至950℃～1200℃，保温3h～5h，然后采用自由锻的方式，在始锻温度为920℃～1150℃的条件下对保温后的成品铸锭进行多火次的锻造，得到纯镍板坯；所述锻造过程中每火次的变形量逐步减小，其中第一火次的变形量为60％～75％，中间火次的变形量为30％～50％，最后一火次的变形量为10％～15％。
上述步骤三中所述锻造过程中每火次的终锻温度均不低于750℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法简单，易实现工业化生产。
2、本发明采用质量纯度不小于99％的电解镍为原料，并采用中频真空感应炉熔炼，严格控制铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量，避免生成脆性相而破坏纯镍的加工性能。
3、本发明采用真空自耗电弧熔炼的方式进行成品铸锭的熔炼，可解决电渣重熔过程金属液过热，导致最终铸锭晶粒长大，后续加工性能变差的问题，还可以保持真空感应熔炼的铸锭在真空自耗电弧熔炼的过程中仍能保持高的纯度，避免铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量增加；另外，通过控制真空自耗电弧熔炼时冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃，确保熔炼的成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷。
4、采用本发明的方法制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀，减少了去除裂纹所浪费的原料和加工费，节约了生产成本。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
300mm×1100mm×1200mm的N4纯镍板坯的制备：
步骤一、将质量纯度不小于99％的电解镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；所述纯镍铸锭中有害杂质的质量含量为：S≤0.01％，P≤0.001％，O≤0.002％，H＜0.001％；
步骤二、将四个步骤一中所述纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对真空自耗电弧炉抽真空至真空度不大于4Pa，接着对焊接后的纯镍铸锭进行2次真空自耗电弧熔炼，熔炼过程中的熔炼电流为30kA～32kA，熔炼过程中保证冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃(确保成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷)，再对经熔炼后的铸锭切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到Φ740mm的成品铸锭；
步骤三、采用电炉将步骤二中所述成品铸锭加热至1200℃，保温4h，然后采用自由锻的方式，在始锻温度为1150℃的条件下对保温后的成品铸锭进行4火次的锻造，得到表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀的尺寸为300mm×1100mm×1200mm的N4纯镍板坯；所述锻造过程中每火次的变形量逐步减小，其中第一火次的变形量为75％，第二火次的变形量为50％，第三火次的变形量为30％，最后一火次的变形量为10％；所述锻造过程中每火次的终锻温度均不低于750℃。
本实施例采用真空自耗电弧熔炼的方式进行成品铸锭的熔炼，可解决电渣重熔过程金属液过热，导致最终铸锭晶粒长大，后续加工性能变差的问题，还可以保持真空感应熔炼的铸锭在真空自耗电弧熔炼的过程中仍能保持高的纯度，避免铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量增加；另外，通过控制真空自耗电弧熔炼时冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃，确保熔炼的成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷。制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀。
实施例2
260mm×900mm×950mm的N5纯镍板坯的制备：
步骤一、将质量纯度不小于99％的电解镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；所述纯镍铸锭中有害杂质的质量含量为：S≤0.01％，P≤0.001％，O≤0.002％，H＜0.001％；
步骤二、将三个步骤一中所述纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对真空自耗电弧炉抽真空至真空度不大于4Pa，接着对焊接后的纯镍铸锭进行2次真空自耗电弧熔炼，熔炼过程中的熔炼电流为26kA～28kA，熔炼过程中保证冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃(确保成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷)，再对经熔炼后的铸锭切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到Φ640mm成品铸锭；
步骤三、采用电炉将步骤二中所述成品铸锭加热至1100℃，保温3h，然后采用自由锻的方式，在始锻温度为1050℃的条件下对保温后的成品铸锭进行3火次的锻造，得到表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀的尺寸为260mm×900mm×950mm的N5纯镍板坯；所述锻造过程中每火次的变形量逐步减小，其中第一火次的变形量为70％，第二火次的变形量为40％，最后一火次的变形量为15％；所述锻造过程中每火次的终锻温度均不低于750℃。
本实施例采用真空自耗电弧熔炼的方式进行成品铸锭的熔炼，可解决电渣重熔过程金属液过热，导致最终铸锭晶粒长大，后续加工性能变差的问题，还可以保持真空感应熔炼的铸锭在真空自耗电弧熔炼的过程中仍能保持高的纯度，避免铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量增加；另外，通过控制真空自耗电弧熔炼时冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃，确保熔炼的成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷。制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀。
实施例3
200mm×900mm×900mm的N6纯镍板坯的制备：
步骤一、将质量纯度不小于99％的电解镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；所述纯镍铸锭中有害杂质的质量含量为：S≤0.005％，P≤0.002％，O≤0.002％，H＜0.001％；
步骤二、将两个步骤一中所述纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对真空自耗电弧炉抽真空至真空度不大于4Pa，接着对焊接后的纯镍铸锭进行1次真空自耗电弧熔炼，熔炼过程中的熔炼电流为22kA～24kA，熔炼过程中保证冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃(确保成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷)，再对经熔炼后的铸锭切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到Φ560mm的成品铸锭；
步骤三、采用电炉将步骤二中所述成品铸锭加热至950℃，保温5h，然后采用自由锻的方式，在始锻温度为920℃的条件下对保温后的成品铸锭进行3火次的锻造，得到表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀的尺寸为200mm×900mm×900mm的N6纯镍板坯；所述锻造过程中每火次的变形量逐步减小，其中第一火次的变形量为65％，第二火次的变形量为40％，最后一火次的变形量为13％；所述锻造过程中每火次的终锻温度均不低于750℃。
本实施例采用真空自耗电弧熔炼的方式进行成品铸锭的熔炼，可解决电渣重熔过程金属液过热，导致最终铸锭晶粒长大，后续加工性能变差的问题，还可以保持真空感应熔炼的铸锭在真空自耗电弧熔炼的过程中仍能保持高的纯度，避免铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量增加；另外，通过控制真空自耗电弧熔炼时冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃，确保熔炼的成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷。制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀。
实施例4
100mm×800mm×800mm的N6纯镍板坯的制备：
步骤一、将质量纯度不小于99％的镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；所述纯镍铸锭中有害杂质的质量含量为：S≤0.005％，P≤0.002％，O≤0.002％，H＜0.001％；
步骤二、将四个步骤一中所述纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对真空自耗电弧炉抽真空至真空度不大于4Pa，接着对焊接后的纯镍铸锭进行1次真空自耗电弧熔炼，熔炼过程中的熔炼电流为18kA～22kA，熔炼过程中保证冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃(确保成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷)，再对经熔炼后的铸锭切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到Φ420mm的成品铸锭；
步骤三、采用电炉将步骤二中所述成品铸锭加热至1000℃，保温4h，然后采用自由锻的方式，在始锻温度为950℃的条件下对保温后的成品铸锭进行3火次的锻造，得到表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀的尺寸为100mm×800mm×800mm的N6纯镍板坯；所述锻造过程中每火次的变形量逐步减小，其中第一火次的变形量为60％，第二火次的变形量为35％，最后一火次的变形量为10％；所述锻造过程中每火次的终锻温度均不低于750℃。
本实施例采用真空自耗电弧熔炼的方式进行成品铸锭的熔炼，可解决电渣重熔过程金属液过热，导致最终铸锭晶粒长大，后续加工性能变差的问题，还可以保持真空感应熔炼的铸锭在真空自耗电弧熔炼的过程中仍能保持高的纯度，避免铸锭中有害杂质S、P、O、H的含量增加；另外，通过控制真空自耗电弧熔炼时冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃，确保熔炼的成品铸锭表面质量良好，无冷隔、气孔等缺陷。制备的纯镍板坯表面质量良好、无裂纹、杂质含量少、组织细小均匀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (1)
1.一种纯镍板坯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将质量纯度不小于99%的电解镍置于中频真空感应炉中熔炼制备纯镍铸锭；所述纯镍铸锭中有害杂质的质量含量为：S≤0.01%，P≤0.002%，O≤0.002%，H＜0.001%；
步骤二、将两个以上步骤一中所述纯镍铸锭在真空自耗电弧炉内进行焊接，然后对真空自耗电弧炉抽真空至真空度不大于4Pa，接着对焊接后的纯镍铸锭进行1～2次真空自耗电弧熔炼，再对经熔炼后的铸锭切去冒口、锭底，除去表皮气孔，得到成品铸锭；所述熔炼过程中的熔炼电流为18kA～32kA，熔炼过程中保证冷却铜坩埚的循环水出水温度恒定于36±2℃；
步骤三、采用电炉将步骤二中所述成品铸锭加热至950℃～1200℃，保温3h～5h，然后采用自由锻的方式，在始锻温度为920℃～1150℃的条件下对保温后的成品铸锭进行多火次的锻造，得到纯镍板坯；所述锻造过程中每火次的变形量逐步减小，其中第一火次的变形量为60%～75%，中间火次的变形量为30%～50%，最后一火次的变形量为10%～15%；
步骤三中所述锻造过程中每火次的终锻温度均不低于750℃。
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