CN104532063A

CN104532063A - 以高AL、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法

Info

Publication number: CN104532063A
Application number: CN201410742054.5A
Authority: CN
Inventors: 杨晓利; 张玉春; 王志刚; 李爱民; 耿振伟; 李忠伟; 张鹏; 李宁; 田水仙; 王洋洋; 刘猛; 于杰; 于丹; 陈秀强; 刘晓; 王明; 闫森; 李成龙; 王艾竹; 王树财
Original assignee: FUSHUN SPECIAL STEEL SHARES Co Ltd
Current assignee: FUSHUN SPECIAL STEEL SHARES Co Ltd
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: CN104532063B

Abstract

本发明公开一种以高AL、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，本发明对中频炉（IM）+LF+VOD工艺进行改进，以LF炉吹氧的方式降低Al+Ti含量，中间包吊入LF炉前进行扒渣，入位后进行深吹氧5min～10min，使Al、Ti和吹入的氧进行反应，形成的夹杂物在搅拌的前提下上浮；吹氧后加入事先准备好的渣料，调整渣料的比例，保证良好的脱硫效果；氧和铝形成的夹杂物上浮后进入渣中，被渣料吸附，以保证镍基合金具备VOD精炼条件。本发明的有益效果：可以使用常规的返回料和金属料生产；采用LF炉吹氧的方式将Al、Ti降低；通过VOD吹氧操作实现超低碳超纯净化，脱碳和去夹杂；效果明显，操作简便。

Description

以高AL、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法

技术领域

本发明属于感应炉+炉外精炼冶炼技术领域，针对以高AL、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法。

背景技术

VOD炉精炼是冶炼低碳超纯净合金非常有效的方法,通过吹氧可以大幅降低合金中的碳含量，同时可以产生强气流搅拌实现夹杂物的形成、上浮、进入渣中而去除，实现低碳和超纯净的效果。以高Al、Ti返回料为原材料生产低碳超纯净镍基合金传统的冶炼工艺为EAF+LF+VOD，采用该工艺生产镍基合金时，在EAF炉（电弧炉）生产过程中Ni、Cr等贵重合金元素大量地渗透入电弧炉炉壳的砖缝中，造成大量损失，增加了生产成本；并且渗入砖缝中的Ni、Cr等元素会在后续的冶炼中重新熔入钢液中，对于后期冶炼低镍铬或无镍铬的品种，存在成分不合格的风险。采用中频炉（IM）代替电弧炉（EAF）进行镍基合金化料，会避免上述不利现象。但是中频炉（IM）化料时无法实现炉中吹氧操作，无法去除返回料中Al、Ti，进而无法进行VOD吹氧操作（易喷溅且温度升高过快，损害炉体），因此不利于合金纯净度的控制。根据现有的资料显示：国外生产此类低碳超纯净镍基合金冶炼工艺为IM+LF+VOD，采用的低铝、钛的返回料配料，后用纯铝和纯钛进行成份调整的生产工艺，这种生产工艺对返回料有很高的要求，限制了返回料的广泛使用；而国内生产此类合金的工艺除了与国外同样冶炼工艺外，很多企业及部分科研单位采用高铝钛含量返回料同纯金属料配合使用的方法进行生产，即加入大量的纯金属料降低铝、钛在配料中的比例，使其达到可以VOD吹氧操作的百分含量（如Al+Ti：≤0.40%时）；这种方法的问题是大量的纯金属料的使用增加了生产成本。

发明内容

本发明公开一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，针对上述两种工艺冶炼低碳超纯净镍基合金存在的技术问题，对中频炉（IM）+LF+VOD工艺进行改进，以LF炉吹氧的方式降低Al+Ti含量，以保证镍基合金具备VOD精炼条件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一、操作流程

配料 → 备料 → IM冶炼 → 扒渣 → 吹氧 → LF冶炼→ 扒渣 → VOD炉冶炼 → 调成分 → 浇注。

二、具体工艺措施

①根据合金成分控制要求计算冶炼所需要的各种返回钢、合金料的量，形成料单；同时预计各种辅助材料，如脱氧剂、各种渣料等；

②准备①中所确定的各种材料，进行表面处理、称重并送至炉前备用。使用前做好分类及防灰尘污染等处理；返回料要求无油污、灰尘等；调成分用的金属料要求表面光亮、无杂质、粒度均匀；所用渣料如氧化钙、萤石要求使用手选料、粒度相对均匀无宏观可视杂质；脱氧剂为袋装料，使用前开封；

③中频炉（IM）分批次装合金料，返回料中带入Al+Ti之和不大于4.5%，并给电开始化料；当出现金属液面时开始进行液面覆渣；全熔温度＞1650℃，翻钢入中间包，吊到扒渣台进行扒渣；

④扒渣结束后吊入LF炉，入位后深吹氧5min～10min；LF炉加渣后给电，进行脱硫操作，适量加入增碳剂；渣料化好后给电10min，取样分析，达到最佳目标值C：0.3%～0.5%、S：≤0.002%、Al+Ti：≤0.40%；温度＞1680℃，吊出LF炉；

⑤扒渣台扒渣后取样，吊入VOD炉进行吹氧脱碳及真空脱气操作，吹氧200mm³～350mm³，加渣料、脱氧剂进行脱气操作，真空度≤100Pa，保持10min～15min；

⑥调整合金成分、调出浇注。

三、成品理化检验结果应符合C：0.010%～0.020%、S：≤0.010%、O：≤0.0035%；非金属夹杂物：A类: ≤0.0级、B类: ≤1.0级、C类：≤0.0级、D类：≤1.0级。

对技术思路和发明点的说明：

中间包吊入LF炉前进行扒渣，目的是减少脱硫操作及VOD精炼操作时钢液中回硫的程度；入位后进行深吹氧5min～10min，利用钢液的温度创造的热力场条件使得Al、Ti和吹入的氧进行反应，形成的夹杂物在搅拌的前提下上浮；吹氧后加入事先准备好的渣料，根据合金冶炼过程，调整渣料的比例，保证良好的脱硫效果；氧和铝形成的夹杂物上浮后进入渣中，被渣料吸附，起到去除夹杂物的作用。

LF炉成分达到控制要求，温度＞1680℃，吊出LF炉；C：0.3%～0.5%是为了保证合金在VOD冶炼中具备良好的吹氧效果；S：≤0.002%是为了减小VOD炉精炼时脱硫的压力；Al+Ti：≤0.40%是为了防止VOD吹氧过程中形成喷溅。

VOD炉冶炼时保证吹氧量200mm³～350mm³，是为了保证能够充分的碳氧反应，实现较低的碳含量;脱气过程中真空度≤100Pa以后保持10min～15min，可以保证合金中较低的气体含量。

本发明的有益效果：可以使用常规的返回料和金属料生产；采用LF炉吹氧的方式将Al、Ti降低；通过VOD吹氧操作实现超低碳超纯净化，脱碳和去夹杂；效果明显，操作简便。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1、实施例2 共同执行的具体工艺措施：

①根据合金成分控制要求计算冶炼所需要的各种返回钢、合金料的量。形成料单。同时预计各种辅助材料，如脱氧剂100kg、各种渣料2000kg等。

②准备①中所确定的各种材料，进行表面处理、称重并送至炉前备用。返回料无油污、灰尘等。金属料表面光亮、无杂质、粒度相对均匀。氧化钙、萤石均为手选料。

⑥调整合金成分、调出浇注。

实施例1

1.具体工艺措施

③中频炉（IM）分批次装合金料30000kg，返回料中带入Al+Ti之和3.48%，并给电开始化料，当出现金属液面时开始进行液面覆渣，全熔温度1690℃，翻钢入中间包；吊到扒渣台进行扒渣成镜面渣；

④扒渣结束后吊入LF炉，入位后深吹氧6min；LF炉加渣后给电，进行脱硫操作，适量加入增碳剂70kg，渣料化好后给电10min；取样分析，C：0.36%、S：0.002%、Al+Ti：0.27%；温度1700℃，吊出LF炉；

⑤扒渣台扒渣后取样，吊入VOD炉进行吹氧脱碳及真空脱气操作；吹氧258mm³，加渣料、脱氧剂进行脱气操作，真空度≤100Pa，保持13min。

2.成品理化检验结果：C：0.017%、S：0.0008%、O：0.0019%，非金属夹杂物：A类:0.0级、B类:0.5级、C类0.0级、D类0.5级。

实施例2

1.具体工艺措施

③中频炉（IM）分批次装合金料31000kg，返回料中带入Al+Ti之和3.62%，并给电开始化料，当出现金属液面时开始进行液面覆渣，全熔温度1710℃，翻钢入中间包；吊到扒渣台进行扒渣成镜面渣；

④扒渣结束后吊入LF炉，入位后深吹氧10min；LF炉加渣后给电，进行脱硫操作，适量加入增碳剂70kg，渣料化好后给电10min；取样分析，C：0.41%、S：0.0015%、Al+Ti：0.30%。温度1710℃；吊出LF炉；

⑤扒渣台扒渣后取样，吊入VOD炉进行吹氧脱碳及真空脱气操作；吹氧264mm³，加渣料、脱氧剂进行脱气操作，真空度≤100Pa，保持15min。

2.成品理化检验结果：C：0.010%、S：0.0009%、O：0.0017%，非金属夹杂物：A类:0.0级、B类:0.5级、C类0.0级、D类0.5级。

Claims

1.一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，采用IM+LF+VOD冶炼工艺，其特征在于：所述IM中频炉分批次装合金料，返回料中带入Al+Ti之和不大于4.5%，并给电开始化料，当出现金属液面时开始进行液面覆渣；全熔温度＞1650℃，翻钢入中间包，吊到扒渣台进行扒渣；所述LF炉以吹氧的方式降低Al+Ti含量；扒渣结束后中间包吊入LF炉，入位后深吹氧5min～10min；LF炉加渣后给电，进行脱硫操作，适量加入增碳剂；渣料化好后给电10min，取样分析；温度＞1680℃，吊出LF炉；所述VOD炉进行吹氧脱碳及真空脱气操作，吹氧200mm³～350mm³，加渣料、脱氧剂进行脱气操作，真空度≤100Pa，保持10min～15min。

2.根据权利要求1所述一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，采用IM+LF+VOD冶炼工艺，其特征在于：所述LF炉取样分析最佳目标值C：0.3%～0.5%、S：≤0.002%、Al+Ti：≤0.40%。

3.根据权利要求1所述一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，采用IM+LF+VOD冶炼工艺，其特征在于：所述IM中频炉分批次装合金料30000kg，返回料中带入Al+Ti之和3.48%，并给电开始化料，当出现金属液面时开始进行液面覆渣，全熔温度1690℃，翻钢入中间包，吊到扒渣台进行扒渣成镜面渣，扒渣结束后吊入LF炉；所述LF炉当中间包入位后深吹氧6min；LF炉加渣后给电，进行脱硫操作，适量加入增碳剂70kg，渣料化好后给电10min；取样分析；温度1700℃，吊出LF炉；所述VOD炉进行吹氧脱碳及真空脱气操作，吹氧258mm³³，加渣料、脱氧剂进行脱气操作，真空度≤100Pa，保持13min。

4. 根据权利要求3所述一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，采用IM+LF+VOD冶炼工艺，其特征在于：所述LF炉取样分析，C：0.36%、S：0.002%、Al+Ti：0.27%。

5.根据权利要求1所述一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，采用IM+LF+VOD冶炼工艺，其特征在于：所述IM中频炉分批次装合金料31000kg，返回料中带入Al+Ti之和3.62%，并给电开始化料，当出现金属液面时开始进行液面覆渣，全熔温度1710℃，翻钢入中间包，吊到扒渣台进行扒渣成镜面渣，扒渣结束后吊入LF炉；所述LF炉当中间包入位后深吹氧10min；LF炉加渣后给电，进行脱硫操作，适量加入增碳剂70kg，渣料化好后给电10min；取样分析；温度1710℃，吊出LF炉；所述VOD炉进行吹氧脱碳及真空脱气操作，吹氧264mm³³，加渣料、脱氧剂进行脱气操作，真空度≤100Pa，保持15min。

6.根据权利要求5所述一种以高Al、Ti返回为原材料冶炼低碳超纯净镍基合金的方法，采用IM+LF+VOD冶炼工艺，其特征在于：所述LF炉取样分析，C：0.41%、S：0.0015%、Al+Ti：0.30%。