GH4169合金钢电渣重熔精炼渣及其用于对GH4169合金钢进行
电渣重熔的方法
技术领域
本发明属于黑金属材料电冶金技术领域,涉及电冶金技术领域,具体涉及GH4169合金钢电渣重熔精炼渣及其用于对GH4169合金钢进行电渣重熔的方法。
背景技术
“想要炼好钢,必须炼好渣”不仅说明了炉渣与钢质量的关系,也指明了炉渣对钢质量的影响关系和炉渣质量的重要性。电渣重熔用渣是决定重熔钢及合金质量的关键因素之一,电渣冶金渣系、配比和渣量的选择对电渣钢的冶金质量、熔炼技术经济指标以及环境保护具有重大意义。因此,合理的选择渣系,确定渣成分配比和渣量极为重要。
在电渣重熔过程中,主要依靠熔渣达到清除钢中夹杂物和其它有害杂质的作用,适当的渣量还可以减少合金元素的烧损,电渣锭表面质量的好坏也与渣的熔点有密切关系,熔渣的导电率是影响重熔速度和电渣过程稳定性的重要因素,所以选用适当的渣系是关系电渣重熔优劣的首要任务。GH4169合金钢是以体心四方的γ”和面心立方的γ’相沉淀强化的镍基高温合金,现有技术中使用的GH4169合金钢重熔渣在电渣重熔过程中使GH4169合金钢中的铝钛元素容易烧损,且制得的钢锭表面光洁度不好,有害元素及夹杂物的去除效果较弱,因此存在一定的不足之处。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明要解决的技术问题是:如何提供GH4169合金钢电渣重熔精炼渣及其用于对GH4169合金钢进行电渣重熔的方法,使该精炼渣具有低熔点、低粘度、高比电阻、高温液态下透气性较小的特点,采用该精炼渣能够对GH4169合金钢进行稳定的电渣重熔,使重熔过程中铝钛元素烧损少,得到的GH4169合金钢锭表面光洁,成分合格。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种GH4169合金钢电渣重熔精炼渣,包括如下重量份的组分:60~70份CaF2、15~20份Al2O3、5~15份CaO、3~6份MgO和4~8份TiO2。
因渣系直接影响到电渣重熔过程的稳定和电渣重熔GH4169产品的质量,故针对GH4169合金钢产品的性质,选择的GH4169合金钢渣系应满足如下原则:a.较低的熔点和粘度,良好的流动性,但沸点要高于渣池温度,熔点要低于重熔金属熔点;b.有适当的导电性,较高的比电阻,保证电渣重熔过程的稳定和提高重熔所需热量;c.严格控制不稳定氧化物及变价氧化物的含量,特别要保证对Al、Ti进行严格控制;d.高温液态下透气性较小,防止大气进入金属熔池。
根据上述原则,本发明设计出针对GH4169合金钢的重熔精炼渣,该精炼渣中使用60~70重量份CaF2降低熔渣的熔点、黏度,使熔渣有良好的流动性,提高渣系的电导率,降低渣系的表面张力,有利于GH4169合金钢电渣重熔过程去S和去除夹杂物;为了提高渣系的电阻,降低熔渣的透气性,提高钢-渣之间的界面张力,降低夹杂物—熔渣之间的界面张力,有利于熔渣吸附GH4169合金钢中夹杂物,且兼顾降低熔渣电导率,提高电渣过程的稳定性,并提高渣池温度,提高生产率,本发明熔渣中加入Al2O3,在考虑到随着Al2O3的增加,熔渣的熔化温度和黏度会升高,会降低渣的脱硫效果,另外会使重熔过程难以建立和稳定的基础上,本发明还通过研究发现当选用15~20重量份的Al2O3时效果最好;为了增大熔炼渣的碱度,保证熔渣有足够的还原性,提高脱硫能力,本发明精炼渣中添加了CaO,加入的CaO与其它组分相配伍还带来了提高渣系的电阻、降低电导率、提高熔渣温度、降低渣的熔点、改善渣的流动性的作用,但考虑到Ca0吸水性强,易带入氢和氧,造成钢的增氧、增氢,因此本发明只5~15重量份CaO;本发明精炼渣中添加的MgO与其它成分相配伍可提高渣系电阻,有利于稳定电渣过程,提高渣池温度,添加的MgO会在渣池表面形成一层半凝固膜,防止渣池吸氧及防止渣中变价氧化物向金属熔池传递供氧,从而使重熔得到的钢锭中氧、氢、氮含量降低,同时这层凝固膜可减少渣表面向大气辐射的热损失,保证重熔中渣系热量稳定,但考虑到加入少量加入MgO可提高渣系的流动性,但若加入量超过13%反而使熔渣的黏度增强,故本发明添加3~6重量份MgO;为了防止GH4169中钛元素的烧损,本发明重熔精炼渣中添加了TiO2,从钢—渣之间的物化平衡角度出发,以减少金属中Ti烧损后变为渣相的TiO2,可以抑制钢中钛的烧损,但TiO2是变价氧化物,如果控制不当,它除在渣中的物化平衡作用减少Ti烧损的有利作用外,还对供氧和传递氧存在有害作用,故本发明通过创造性研究最终确定加入4~8重量份TiO2。
作为优化,所述GH4169合金钢电渣重熔精炼渣,包括如下重量份的组分:65份CaF2、15份Al2O3、12份CaO、3份MgO和5份TiO2。选择这样优选配方的精炼渣,高温液态下透气性更小,得到的GH4169合金钢锭表面更加光洁,成分更均匀。
本发明还提供了采用上述GH4169合金钢电渣重熔精炼渣对GH4169合金钢进行电渣重熔的方法,包括如下步骤:
1)将上述GH4169合金钢重熔精炼渣于750~800℃下烘烤7~9小时;
2)以GH4169合金钢作为自耗电极,装配好电渣重熔炉,向所述电渣重熔炉的结晶器中加入步骤1)烘烤好的所述重熔精炼渣,并加入铝粉和钛铁粉,设置电压55~58V、电流2500~3000A通电起弧,建立渣池;其中,铝粉、钛铁粉和所述重熔精炼渣的质量比为10~13:8~10:100;
3)步骤2)渣池建立后,调节电压47~49V、电流5300~5500A,在惰性气体保护下对所述自耗电极进行重熔冶炼,熔炼过程中每3~6分钟加入铝粉3~5g、钛铁粉2~3g,直至冶炼结束。
采用这样的方法进行电渣重熔,首先因使用的重熔精炼渣具有低熔点、低粘度、良好的流动性、适当的导电性、高比电阻、不稳定氧化物及变价氧化物含量少、高温液态下透气性较小、防止合金钢中钛元素烧损的特点,能够保证电渣重熔过程的稳定,使制得的钢锭产品质量好;其次,本发明造渣过程中还加入了铝粉和钛铁粉,保证了渣池的还原性,并设置高电压、低电流迅速化渣,尽快建立渣池,提高了熔炼效率,GH4169合金钢自耗电极重熔冶炼过程中控制电压47~49V、电流5300~5500A,使合金钢熔速稳定,得到的合金锭性能更佳。
作为优化,步骤2)中电压57V、电流2700A。选择这样的高电压、低电流化渣迅速,渣池建立快。
作为优化,步骤2)中铝粉、钛铁粉和所述重熔精炼渣的质量比为11:8:100。这样,可以保证渣池具有更好的还原性,金属电极中的Al、Ti收得更好。
作为优化,步骤3)中设置电压48V、电流5450A。这样熔炼过程平稳,能使电流波动控制在100A以内,更加有利于金属熔池的稳定。
作为优化,步骤3)中,正常熔炼期每4分钟加入铝粉4g、钛铁粉3g。这样可以保证渣池具有更好的还原性,在熔炼过程中进一步保证Al、Ti有更好的收得。
作为优化,步骤3)在冶炼过程中控制所述电渣重熔炉的结晶器进出水温差8~12℃、控制结晶器出水温度在35~40℃。这样控制结晶器冷却水温度,金属溶液有好的结晶条件,可以加快金属熔液的凝固结晶。
作为优化,步骤3)中,控制电渣重熔炉的结晶器进出水温差为9℃、结晶器出水温度在38℃。选择这样的结晶条件,金属溶液的凝固结晶效果更好,更有利于金属内部组织。
相比现有技术,本发明具有如下有益效果:
1、本发明GH4169合金钢电渣重熔精炼渣导电性适宜、熔点和粘度较低,能够保证GH4169合金钢重熔过程的稳定,使电熔得到的钢锭表面光洁,该渣在高温液态下透气性较小,能够阻止氧气进入金属熔池,保证铝钛元素不被烧损,铝钛元素收得好,且该渣密度大,有效增加钢—渣接触时间,能有效吸收或去除GH4169合金中S、P、Pb、Sb、Bi、Sn等有害元素及其它夹杂物,获得成分合格的重熔钢锭。
2、采用本发明方法对GH4169合金钢进行电渣重熔,应用所述重熔精炼渣具有的低熔点、低粘度、良好的流动性、适当的导电性、高比电阻、不稳定氧化物及变价氧化物含量少、高温液态下透气性较小、防止合金钢中钛元素烧损特点,并在重熔过程中加入铝粉和钛铁粉保证渣池还原性,通过控制电压、电流和结晶器进出水温度控制自耗电极的熔化和钢锭的泠凝速度,最后使制得的钢锭成分合格,夹杂物达到标准要求,头尾部成分含量基本一致,均匀性好。
3、本发明精炼重熔渣组分原料价格低廉,易于获得,配制过程简单,采用该重熔渣对GH4169合金钢进行电渣重熔方法简单,易于操作,具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施,现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性,但本发明的保护范围不限于以下的实施例。
下述实施例均采用真空感应炉冶炼GH4169钢(成分见下表1)浇注成∮150mm电极棒,电极棒表面经砂磨处理;实施例中使用的电渣量均为18kg,最后熔炼制成∮260mm的GH4169钢锭。
表1GH4169钢自耗电极坯成分(.wt%)
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Mo |
0.05 |
0.17 |
0.031 |
0.0015 |
0.009 |
18.72 |
52.7 |
3.03 |
Al |
Cu |
Ti |
W |
Co |
Fe |
Nb |
B |
0.57 |
0.0001 |
0.89 |
0.04 |
0.03 |
18.70 |
5.16 |
0.002 |
实施例1
一种GH4169合金钢电渣重熔精炼渣,包括如下重量份的组分:65份CaF2、15份Al2O3、12份CaO、3份MgO和5份TiO2。
采用上述电渣重熔精炼渣对GH4169合金钢进行电渣重熔的方法,包括如下步骤:
1)按照本实施例所述配方配制重熔精炼渣,将所述重熔精炼渣于800℃下烘烤7小时;
2)以GH4169合金钢作为自耗电极,装配好电渣重熔炉,向所述电渣重熔炉的结晶器中加入步骤1)烘烤好的所述重熔精炼渣,并加入铝粉和钛铁粉,设置电压58V、电流2500A通电起弧,建立渣池;其中,铝粉、钛铁粉和所述重熔精炼渣的质量比为10:10:100;
3)步骤2)渣池建立后,调节电压47V、电流5500A,在惰性气体保护下对所述自耗电极进行重熔冶炼,进入正常熔炼期后每5分钟加入铝粉5g、钛铁粉2g,直至冶炼结束,冶炼过程中控制所述电渣重熔炉的结晶器进出水温差8℃、控制结晶器出水温度在40℃。
采用上述方法电渣重熔过程稳定,重熔冶炼得到的GH4169合金钢锭表面光洁,取钢锭头尾样进行检测,检测结果如下表2所示,由表2可以看出得到的钢锭成分合格、夹杂物达到标准要求,具有良好的品质。
表2实施例1钢锭头尾取样结果(.wt%)
实施例2
一种GH4169合金钢电渣重熔精炼渣,包括如下重量份的组分:60份CaF2、20份Al2O3、10份CaO、5份MgO和5份TiO2。
采用上述电渣重熔精炼渣对GH4169合金钢进行电渣重熔的方法,包括如下步骤:
1)按照本实施例所述配方配制重熔精炼渣,将所述重熔精炼渣于750℃下烘烤9小时;
2)以GH4169合金钢作为自耗电极,装配好电渣重熔炉,向所述电渣重熔炉的结晶器中加入步骤1)烘烤好的所述重熔精炼渣,并加入铝粉和钛铁粉,设置电压57V、电流2700A通电起弧,建立渣池;其中,铝粉、钛铁粉和所述重熔精炼渣的质量比为11:8:100;
3)步骤2)渣池建立后,调节电压48V、电流5450A,在惰性氮气气体保护下对所述自耗电极进行重熔冶炼,进入正常熔炼期后每4分钟加入铝粉4g、钛铁粉3g,直至冶炼结束,冶炼过程中控制所述电渣重熔炉的结晶器进出水温差9℃、控制结晶器出水温度在38℃。
采用上述方法电渣重熔过程稳定,重熔冶炼得到的GH4169合金钢锭表面光洁,取钢锭头尾样进行检测,检测结果如下表3所示,由表3可以看出得到的钢锭成分合格、夹杂物达到标准要求,具有良好的品质。
表3实施例2钢锭头尾取样结果(.wt%)
实施例3
一种GH4169合金钢电渣重熔精炼渣,包括如下重量份的组分:70份CaF2、15份Al2O3、5份CaO、6份MgO和4份TiO2。
采用上述电渣重熔精炼渣对GH4169合金钢进行电渣重熔的方法,包括如下步骤:
1)按照本实施例所述配方配制重熔精炼渣,将所述重熔精炼渣于750℃下烘烤8小时;
2)以GH4169合金钢作为自耗电极,装配好电渣重熔炉,向所述电渣重熔炉的结晶器中加入步骤1)烘烤好的所述重熔精炼渣,并加入铝粉和钛铁粉,设置电压55V、电流3000A通电起弧,建立渣池;其中,铝粉、钛铁粉和所述重熔精炼渣的质量比为13:10:100;
3)步骤2)渣池建立后,调节电压49V、电流5300A,在惰性气体保护下对所述自耗电极进行重熔冶炼,进入正常熔炼期后每6分钟加入铝粉3g、钛铁粉3g,直至冶炼结束,冶炼过程中控制所述电渣重熔炉的结晶器进出水温差12℃、控制结晶器出水温度在40℃。
采用上述方法电渣重熔过程稳定,重熔冶炼得到的GH4169合金钢锭表面光洁,取钢锭头尾样进行检测,检测结果如下表4所示,由表4可以看出得到的钢锭成分合格、夹杂物达到标准要求,具有良好的品质。
表4实施例3钢锭头尾取样结果(.wt%)
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。