CN103667732A

CN103667732A - 无氟渣料及其用途、电渣重熔的方法、所得镍合金

Info

Publication number: CN103667732A
Application number: CN201210337405.5A
Authority: CN
Inventors: 叶兴良
Original assignee: SHANGHAI FENGQU SPECIAL ALLOY CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI FENGQU SPECIAL ALLOY CO Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: CN103667732B

Abstract

本发明公开了一种无氟渣料及用途，以及一种电渣重熔的方法以及由此获得的镍合金。本发明的无氟渣料由55-60%CaO，30-35%Al₂O₃以及5-15%MgO组成。本发明的电渣重熔的方法包括（1）将电极棒焊接在假电极上；（2）在结晶器中加入引弧剂和无氟渣料，通电化渣；（3）无氟渣料融化后，加入脱氧剂，通电重熔；（4）再次加入脱氧剂，进行冒口补缩；（5）自然冷却，脱模后加保温罩冷却。本发明的无氟渣料不会挥发出有毒的氟化物气体，具有环保意义，生产成本大为降低，利于控制钢锭的Si含量。电渣重熔的方法不需要额外投入改进设备，得到的镍合金能够保持良好的机械性能和化学性能。

Description

无氟渣料及其用途、电渣重熔的方法、所得镍合金

技术领域

本发明涉及电渣冶金领域，尤其涉及一种无氟渣料及其用途，尤其涉及一种用该无氟渣料进行电渣重熔的方法以及由此获得的镍合金。

背景技术

电渣重熔最基本的渣系是CaF₂-Al₂O₃二元系和CaF₂-Al₂O₃-CaO三元系。在此基础上再根据钢种、锭型等实际情况添加SiO₂，MgO，TiO₂等组元。采用含CaF₂渣系虽然能得到质量较高的钢锭以及保证操作的顺利进行，但存在电耗高、氟对环境的污染问题。随着各国对环境保护的要求不断提高，开发不含CaF₂或少量CaF₂的无氟渣料或低氟渣料是电渣冶金的重要课题。

发明内容

本发明克服了现有电渣重熔中的渣料多为CaF₂的渣系，导致能耗高和环境污染的缺陷，提供了一种无氟渣料及其用途，以及使用该无氟渣料进行电渣重熔的方法及由此制得的镍合金。本发明的无氟渣料能够大大降低电渣重熔过程中的能耗，同时对于环境污染小，所获得的高温镍合金还具有良好的机械性能。

本发明提供了一种无氟渣料，其由下述组分组成：55-60wt%CaO，30-35wt%Al₂O₃，以及5-15wt%MgO；其中CaO较佳地为60wt%，Al₂O₃较佳地为34wt%，MgO较佳地为6wt%。

本发明中所述无氟渣料的制备方法，其为将所述各组分混合均匀即可。

本发明还提供了所述无氟渣料在电渣重熔中的用途。

本发明的无氟渣料在进行电渣重熔前需进行高温烘烤以去除水分，高温烘烤的温度和时间可根据本领域常识进行选择，以保证水分得以去除为准，一般于700℃烘烤10小时。

本发明还提供了一种电渣重熔的方法，其包括下述步骤：（1）将电极棒焊接在假电极上；（2）在结晶器中加入引弧剂和所述的无氟渣料，通电化渣；（3）无氟渣料融化后，加入脱氧剂，通电重熔，电流为7000～9200A的直流电；（4）当电极棒距离结晶器口350～400mm高时，再次加入脱氧剂，进行冒口补缩；（5）自然冷却，脱模后加保温罩冷却，得镍合金。

步骤（1）中，所述的电极棒为自耗电极，其组分与所要获得的镍合金的组分相同，例如当要获得UNS N10276合金时，电极棒的材料即为UNSN10276合金，当要获得N08810合金时，电极棒的材料即为N08810合金。所述的电极棒的直径可按照本领域常识随结晶器尺寸大小而变化，较佳地为170～250mm。

步骤（2）中，所述结晶器的尺寸为本领域的常规尺寸，较佳地为直径310～480mm的结晶器。当所述结晶器的直径为310mm时，所述电极棒的直径较佳地为170mm；当所述结晶器的直径为360mm时，所述电极棒的直径较佳地为220mm；当所述结晶器的直径为480mm时，所述电极棒的直径较佳地为250mm。

步骤（2）中，所述引弧剂可采用电渣重熔领域中常规使用的各种引弧剂，较佳地为CaF₂和/或TiO₂。所述引弧剂的用量较佳地为所述镍合金重量的0.04～0.06%。

步骤（2）中，所述无氟渣料的用量较佳地为所述镍合金重量的4～9%。

步骤（2）中，所述通电化渣的电流较佳地为7000～9200A的直流电。所述通电化渣的通电时间较佳地为30～45分钟。

步骤（3）中，所述的脱氧剂可采用电渣重熔领域中常规使用的各种脱氧剂，较佳地为镍镁合金和铝粉，其中镍镁合金的用量较佳地为所述镍合金重量的0.06～0.08%，铝粉的用量较佳地为所述镍合金重量的0.006%以下。

步骤（4）中，所述的脱氧剂可采用电渣重熔领域中常规使用的各种脱氧剂，较佳地为镍镁合金和铝粉，其中镍镁合金的用量较佳地为所述镍合金重量的0.006～0.008%，铝粉的用量较佳地为所述镍合金重量的0.0006%以下。

步骤（4）中，当电极棒距离结晶器口350～400mm高时，剩余的电极棒的重量一般为95～110kg。

步骤（4）中，在进行冒口补缩时仍旧进行通电，通电的电流较佳地为3000～8000A的直流电，更佳地为6000～8000A。所述冒口补缩采用本领域常规的技术手段进行，一般当所述结晶器中所需重量的电极棒料完全熔化后结束冒口补缩，本发明中优选电极棒距离结晶器口150～200mm时结束冒口补缩。

步骤（5）中，所述的自然冷却是指关闭电流之后物料在所述结晶器中，在没有额外使用冷却设备的情况下进行的冷却。自然冷却的时间为本领域常规时间，较佳地为0.5～1.5小时。

步骤（5）中，所述的加保温罩冷却的最终冷却温度为室温。

本发明还提供了一种由所述电渣重熔的方法得到的镍合金。其中，当所述的电极棒为UNS N10276合金时，得到的合金为UNS N10276合金，当所述的电极棒为N08810合金时，得到的合金为N08810合金。

本发明中，上述各优选技术特征可在不违背本领域常识的前提下任意组合，即得本发明的各较佳实例。

除特殊说明外，本发明涉及的原料和试剂均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的无氟渣料与含氟渣系相比，在重熔过程中不会挥发出有毒的氟化物气体，灰尘含量显著降低，具有环保意义。

2、本发明的无氟渣料的电导率较高，电耗明显降低，生产成本大为降低。

3、本发明的无氟渣料不含SiO₂，不会使电渣锭增Si，利于控制钢锭的Si含量。

4、本发明的电渣重熔的方法可采用常规的电渣重熔设备，不需要额外投入改进设备。

5、由本发明的电渣重熔的方法得到的镍合金，能够保持良好的机械性能和化学性能。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

实施例1制备无氟渣料

将60wt%CaO，34wt%Al₂O₃和6%MgO混合均匀，即得无氟渣料。该无氟渣料在使用前，于700℃烘烤10小时以去除水分。

实施例2电渣重熔生产UNS N10276耐蚀合金：

（1）将Φ170mm的UNS N10276电极棒焊接在假电极上；

（2）在Φ310mm的结晶器中（结晶器渣满850kg），加入引弧剂CaF₂和TiO₂共700g（其中CaF₂占55wt%，TiO₂占45wt%），再添加实施例1的烘烤后的无氟渣料42kg（相当于钢锭重量的5wt%），通电化渣40分钟，通电电流8500A；

（3）加入脱氧剂镍镁合金580g和铝粉50g（相当于钢锭重量的0.068wt%和0.006wt%），通电重熔，电流8500A，通电时间3.5小时；

（4）当电极棒电极距离结晶器口350mm高时，再次加入脱氧剂镍镁58g和铝粉5g（相当于钢锭重量的0.0068wt%和0.0006wt%），开始冒口补缩，当电极棒距离结晶器口150mm时结束冒口补缩，冒口补缩时的通电电流为6000A，通电时间26分钟；

（5）停止通电，自然冷却1小时，脱模后加保温罩冷却，得UNS N10276耐蚀合金钢锭。

实施例3电渣重熔生产UNS N10276耐蚀合金：

（3）将Φ220mm的UNS N10276电极棒焊接在假电极上；

（4）在Φ360mm的结晶器中（结晶器渣满1200kg），加入引弧剂CaF₂和TiO₂共700g（其中CaF₂占55wt%，TiO₂占45wt%），再添加实施例1的烘烤后的无氟渣料52kg（相当于钢锭重量的4.3wt%），通电化渣40分钟，通电电流8900A；

（3）加入脱氧剂镍镁合金800g和铝粉60g（相当于钢锭重量的0.067wt%和0.005wt%），通电重熔，电流8900A，通电时间3.5小时；

（4）当电极棒电极距离结晶器口350mm高时，再次加入脱氧剂镍镁80g和铝粉10g，开始冒口补缩，当电极棒距离结晶器口150mm时结束冒口补缩，冒口补缩时的通电电流为7000A，通电时间26分钟；

实施例4电渣重熔生产N08810高温合金：

（1）将Φ250mm的N08810电极棒焊接在假电极上；

（2）在Φ480mm的结晶器中（结晶器渣满2000kg），加入引弧剂CaF₂和TiO₂共1200g（其中CaF₂占55wt%，TiO₂占45wt%），再添加实施例1的烘烤后的无氟渣料110kg（相当于钢锭重量的9wt%），通电化渣45分钟，通电电流9000A；

（3）加入脱氧剂镍镁900g和铝粉70g（相当于钢锭重量的0.07wt%和0.006wt%），通电重熔，电流8000A，通电时间4.5小时；

（4）当电极棒电极距离结晶器口400mm高时，再次加入脱氧剂镍镁90g和铝粉7g，开始冒口补缩，冒口补缩时的通电电流为7800A，通电时间30分钟；

（5）停止通电，自然冷却1.5小时，脱模后加保温罩冷却，得N08810高温合金钢锭。

效果实施例

对实施例3和4得到的镍合金进行机械性能以及化学性能测试，测试结果如下：

Claims

1.一种无氟渣料，其特征在于：其由下述组分组成：55-60wt%CaO，30-35wt%Al₂O₃，以及5-15wt%MgO。

2.一种如权利要求1所述的无氟渣料在电渣重熔中的用途；较佳地，所述的无氟渣料在用于电渣重熔前进行烘烤以去除水分，所述烘烤的温度较佳地为700℃，所述烘烤的时间较佳地为10小时。

3.一种电渣重熔的方法，其包括下述步骤：（1）将电极棒焊接在假电极上；（2）在结晶器中加入引弧剂和权利要求1所述的无氟渣料，通电化渣；（3）无氟渣料融化后，加入脱氧剂，通电重熔，电流为7000～9200A的直流电；（4）当电极棒距离结晶器口350～400mm高时，再次加入脱氧剂，进行冒口补缩；（5）自然冷却，脱模后加保温罩冷却，得镍合金。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的电极棒为自耗电极，其组分与所要获得的镍合金的组分相同，较佳地为UNSN10276合金或N08810合金。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的电极棒的直径为170～250mm；所述结晶器的直径为310～480mm。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：当所述结晶器的直径为310mm时，所述电极棒的直径为170mm；当所述结晶器的直径为360mm时，所述电极棒的直径为220mm；当所述结晶器的直径为480mm时，所述电极棒的直径为250mm。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述引弧剂为CaF₂和/或TiO₂；和/或，所述引弧剂的用量为所述镍合金重量的0.04～0.06%；和/或，所述无氟渣料的用量为所述镍合金重量的4～9%；和/或，所述通电化渣的电流为7000～9200A的直流电；和/或，所述通电化渣的通电时间为30～45分钟。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述的脱氧剂为镍镁合金和铝粉，其中镍镁合金的用量为所述镍合金重量的0.06～0.08%，铝粉的用量为所述镍合金重量的0.006%以下；步骤（4）中，所述的脱氧剂为镍镁合金和铝粉，其中镍镁合金的用量为所述镍合金重量的0.006～0.008%，铝粉的用量为所述镍合金重量的0.0006%以下。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，在进行冒口补缩时仍旧进行通电，通电的电流为3000～8000A的直流电，较佳地为6000～8000A的直流电；和/或，所述冒口补缩在电极棒距离结晶器口150～200mm时结束；步骤（5）中，所述自然冷却的时间为0.5～1.5小时。

10.一种由权利要求3～9任一项所述的电渣重熔的方法得到的镍合金。