CN106756078A - 一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系及其制备方法 - Google Patents

一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系，该渣系各组分按重量百分比为:CaF2：75‑83%，Al2O3：12‑18%；CaO：5‑8%，其中，杂质含量<1.0%。所述电渣重熔渣系，可以有效减少钢中的S、P等有害元素含量，提高钢的纯净度，优化合金组织，有效改善不锈钢的锻造加工性能，大大提高了该材料的纯净度与热加工成材率。

Description

一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢冶金熔炼领域，尤其涉及一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系及其制备方法。
背景技术
镍铬耐热奥氏体不锈钢中的一个品种，是我国特有的一种不锈钢。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢，在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性。如加入S、Ca、Se、Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。在钢中加入Ti元素可显著提高其耐晶间腐蚀性能。因此，奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在耐酸容器及设备衬里、抗磁仪表、医疗器械等行业中具有广泛的应用。
电渣重熔是提纯金属并获得洁净、均匀、致密钢锭组织的一种重要冶金工艺技术，然而如何通过优化电渣重熔渣系配方，提高组织纯度、降低有害元素含量、减少非金属夹杂物、保障钢锭表面光滑、组织洁净均匀致密和化学成分均匀，是电渣重熔工艺所要解决的核心问题。
现有的电渣重熔渣系大多耐热性不好，在后续加工过程中容易出现裂纹。
发明内容
本发明提供了一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系及其制备方法，该渣系较好的结合了电渣重熔渣系的熔点和粘度要求，较好满足耐热钢自熔电极棒材料对渣系的要求。
实现本发明的技术方案是：一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系，所述电渣重熔渣系由以下重量百分比的组分制成：CaF2 75-83%；Al2O3 12-18%；CaO 5-8%。
电渣重熔渣系由以下重量百分比的组分制成：CaF2 80%；Al2O3 15%；CaO 5%。
所述电渣重熔渣系中各组分的纯度为CaF2≥99.5%，Al2O3≥99.99%，CaO≥92%。
本发明还提供了一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔方法，包括以下步骤：
（1）自熔电极棒的制备：
自熔电极棒的配料成分按重量百分比为：Cr：17.0-19.0%；Ni：8.0-11.0%；Ti：0.05-0.08%；余量为Fe；自熔电极棒经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的棒材，将棒材表面砂磨精整后，得到电渣重熔的自熔电极棒；
（2）将电渣重熔渣系加热至熔融状态，倒入结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤（1）制备的自熔电极棒下降并插入到熔融的电渣重熔渣系中，通电起弧后，调整重熔电压至40-50V，电流4000-8000A；自熔电极棒熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣系层，得到电渣锭；电渣锭在1100-1140±5℃的温度下加热保温1-2小时，锻造成直径为65-85mm棒材，得到耐热奥氏体不锈钢。
所述步骤（1）中利用ZG1-0.03型中频感应熔炼炉对自熔电极棒真空感应熔炼。
所述自熔电极棒的直径为110mm-125mm。
本发明镍含量为99.9%的电解镍，铬含量98.5%的金属铬，铁含量为99.5%的工业纯铁，Ti含量为99.5%的海绵钛，CaF2，A12O3纯度均达到99%以上，CaO含量达到92%以上，均采用常用的工业原料。
本发明CaF2，CaO，A12O3的工业原料是高品质工业萤石、石灰和工业氧化铝。
本发明的有益效果是：
（1）采用该渣系在保证减少有害元素和夹杂物、改善合金组织的同时，具有低组元配比，可以有效降低工艺复杂性，大大提高了工作效率。经测试，耐热奥氏体不锈钢杂质元素化学成分为：C为0.06%；Si为0.65%；S≤0.0080%；P≤0.015%，大大降低了金属材料中的硫、磷含量，热加工成材率达到了95%左右，达到了提高纯净度和成材率的目的；
（2）渣系中较高的CaO及含有的MgO，降低了CaF2-Al2O3二元渣熔点，提高渣系粘度，不适用于耐热钢。本发明渣系结合了电渣重熔渣系的熔点和粘度要求，在提高重熔钢锭的洁净度的同时，获得成分均匀、组织致密、表面光洁的钢锭，且渣系中不含MgO，减少了渣料配方原料，生产费用更低，且降低工艺复杂性，提高产品成材率；其韧性和横向塑性都有很大的提高，各向异性、断裂韧性及缺口敏感性等性能指标得到明显改善；
（3）所述电渣重熔渣系及其电渣重熔方法，使钢中的有害元素含量减少，纯度提高，组织优化，特别是显著改善其加工性能，大大提高了材料的成材率，有利于提升该材料的综合技术水平，推动我国冶金企业的产业进步和经济发展，因此具有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
实施例1
电渣重熔渣系的重量配比如下：CaF2（萤石）5250g，重量百分比75%；Al2O3（工业氧化铝）1190g，重量百分比17%；CaO（石灰）560g，重量百分比8%；渣系纯度为，高品位CaF2≥99.5%；高纯Al2O3≥99.99%；特级CaO≥92%。。
耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量百分比如表1所示，经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的圆棒，表面砂磨精整后，作为电渣重熔的自熔电极棒。
表1 实施例1耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒成分
将上述配比好渣料加热至熔融状态，倒入直径为160mm的结晶器中，将自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，起弧后调整重熔电压43V、电流5000A左右。自熔电极受电阻热作用缓慢熔化，穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶，得到直径为160mm的电渣锭，经1100±5℃的温度下加热保温2h，再锻造成直径为65mm的圆棒，成材率达到100%，即得耐热奥氏体不锈钢棒材。
经测试，钢锭杂质元素含量为：C：0.011%；S：0.002%；P：0.002%；达到了提高纯净度和成材率的目的。
实施例2
电渣重熔渣系按重量配比如下：CaF2（萤石）：5460g，重量百分比78%；Al2O3（工业氧化铝）：1120g，重量百分比16%；CaO（石灰）：420g，重量百分比6%。渣系纯度为，高品位CaF2≥99.5%；高纯Al2O3≥99.99%；特级CaO≥92%。
耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒的配料成分如表2所示，经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的圆棒，表面砂磨精整后，作为电渣重熔的自熔电极棒。
表2 实施例2耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒成分
将上述配比好渣料加热至熔融状态，倒入直径为160mm的结晶器中，将自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，起弧后调整重熔电压48V、电流6500A左右。自熔电极受电阻热作用缓慢熔化，穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶，得到直径为160mm的电渣锭，经1120±5℃的温度下保温2h，再锻造成直径为85mm的圆棒，成材率达到100%，即得耐热奥氏体不锈钢棒材。
经测试，钢锭杂质元素含量为：C：0. 015%；S：0.003%；P：0.003%；达到了提高纯净度和成材率的目的。
电渣重熔渣系按重量配比如下：CaF2（萤石）：5600g，重量百分比80%；Al2O3（工业氧化铝）：910g，重量百分比13%；CaO（石灰）：490g，重量百分比7%，总重为7000g。渣系纯度为，高品位CaF2≥99.5%；高纯Al2O3≥99.99%；特级CaO≥92%。
耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒的配料成分如表3所示，经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的圆棒，表面砂磨精整后，作为电渣重熔的自熔电极棒。
表3 实施例3耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒成分
将上述配比好渣料加热至熔融状态，倒入直径为160mm的结晶器中，将自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，起弧后调整重熔电压45V、电流6000A左右。自熔电极受电阻热作用缓慢熔化，穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶，得到直径为160mm的电渣锭，经1110±5℃的温度下保温2h，再锻造成直径为60mm的圆棒，锻造成材率达到100%，即得耐热奥氏体不锈钢棒材。经测试，钢锭杂质元素含量为：C：0. 018%；S：0.003%；P：0.002%；达到了提高纯净度和成材率的目的。
实施例4
电渣重熔渣系按重量配比如下：CaF2（萤石）：5810g，重量百分比83%；Al2O3（工业氧化铝）：840g，重量百分比12%；CaO（石灰）：350g，重量百分比5%，总重为7000g。渣系纯度为，高品位CaF2≥99.5%；高纯Al2O3≥99.99%；特级CaO≥92%。
耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒的配料成分如表4所示，经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的圆棒，表面砂磨精整后，作为电渣重熔的自熔电极棒。
表4 实施例4耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒成分
将上述配比好渣料加热至熔融状态，倒入直径为160mm的结晶器中，将自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，起弧后调整重熔电压40V、电流4000A左右。自熔电极受电阻热作用缓慢熔化，穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶，得到直径为160mm的电渣锭，经1120±5℃的温度下保温2h，再锻造成直径为85mm的圆棒，锻造成材率达到100%，即得耐热奥氏体不锈钢棒材。
经测试，钢锭杂质元素含量为：C：0.016%；S：0.003%；P：0.002%；达到了提高纯净度和成材率的目的。
实施例5
电渣重熔渣系按重量配比如下：CaF2（萤石）：5670g，重量百分比75%；Al2O3（工业氧化铝）：840g，重量百分比18%；CaO（石灰）：490g，重量百分比7%，总重为7000g。渣系纯度为，高品位CaF2≥99.5%；高纯Al2O3≥99.99%；特级CaO≥92%。
耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒的配料成分如表5所示，经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的圆棒，表面砂磨精整后，作为电渣重熔的自熔电极棒。
表5 实施例5耐热奥氏体不锈钢自熔电极棒成分
将上述配比好渣料加热至熔融状态，倒入直径160mm的结晶器中，将自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，起弧后调整重熔电压50V、电流8000A左右。自熔电极受电阻热作用缓慢熔化，穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶，得到直径为160mm的电渣锭，经1140±5℃的温度下保温1h，再锻造成直径80mm的圆棒，成材率达到90%，即得耐热奥氏体不锈钢棒材。经测试，钢锭杂质元素含量为：SiO2：0.15%；C：0. 015%；S：0.002%；P：0.002%；达到了提高纯净度和成材率的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系，其特征在于，所述电渣重熔渣系由以下重量百分比的组分制成：CaF2 75-83%；Al2O3 12-18%；CaO 5-8%。
2.根据权利要求1所述的耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系，其特征在于：电渣重熔渣系由以下重量百分比的组分制成：CaF2 80%；Al2O3 15%；CaO 5%。
3.根据权利要求1所述的耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔渣系，其特征在于：所述电渣重熔渣系中各组分的纯度为CaF2≥99.5%，Al2O3≥99.99%，CaO≥92%。
4.一种耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）自熔电极棒的制备：
自熔电极棒的配料成分按重量百分比为：Cr：17.0-19.0%；Ni：8.0-11.0%；Ti：0.05-0.08%；余量为Fe；自熔电极棒经真空感应熔炼，浇铸成直径为110mm的棒材，将棒材表面砂磨精整后，得到电渣重熔的自熔电极棒；
（2）将电渣重熔渣系加热至熔融状态，倒入结晶器中，结晶器和底板均用水冷却，将步骤（1）制备的自熔电极棒下降并插入到熔融的电渣重熔渣系中，通电起弧后，调整重熔电压至40-50V，电流4000-8000A；自熔电极棒熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣系层，得到电渣锭；电渣锭在1100-1140±5℃的温度下加热保温1-2小时，锻造成直径为65-85mm棒材，得到耐热奥氏体不锈钢。
5.根据权利要求4所述的耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔方法，其特征在于：所述步骤（1）中利用ZG1-0.03型中频感应熔炼炉对自熔电极棒真空感应熔炼。
6.根据权利要求4所述的耐热奥氏体不锈钢的电渣重熔方法，其特征在于：所述自熔电极棒的直径为110mm-125mm。
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