CN112553486A

CN112553486A - 一种提升镍锭质量的熔炼工艺

Info

Publication number: CN112553486A
Application number: CN202011375732.0A
Authority: CN
Inventors: 武会宾; 刘金旭
Original assignee: Wuxi Toyon New Materials Co ltd
Current assignee: Wuxi Toyon New Materials Co ltd
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-03-26

Abstract

本发明提供一种提升镍锭质量的熔炼工艺，适用200公斤以上的镍锭制备,各组分的化学成分质量百分数为Ni≥99.5%,C 0.002‑0.01%，Si 0.02‑0.1%，Mn 0.01‑0.05%，Mg 0.01‑0.03%，Ti 0.01‑0.1%，Al 0.01‑0.1%、S≤0.005%，P≤0.002%，Fe 0.01‑0.1%，上述重量百分比之和为100%，应用该工艺能有效提高熔铸镍锭的质量，铸坯合格率在97%以上。

Description

一种提升镍锭质量的熔炼工艺

技术领域

本发明涉及一种镍锭熔炼工艺，尤其是一种提升镍锭质量的熔炼工艺。

背景技术

镍是银白色金属，具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蚀性，硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素，它能够高度磨光和抗腐蚀。溶于硝酸后，呈绿色。

目前，国内镍带生产企业生产的镍锭坯重基本在200公斤左右，这主要受限于镍带生产工艺中最关键的核心技术--真空熔炼铸坯；因为真空熔炼浇铸坯技术含量高，工艺及工序过程控制的严密性决定了坯锭质量，多年来国内镍带生产铸坯的质量深受关注，锭坯的质量直接影响到其后续的轧制、热处理、分条等生产工序。

专利号CN204747434U公开了一种镍锭浇铸模具，专利号CN206832042U公开了一种镍锭真空熔炼炉，均应用在本发明的熔炼工艺中。基于上述熔炼装备的改进，结合本发明的熔炼工艺可以明显提升镍锭的质量。

发明内容

本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种提升镍锭质量的熔炼工艺，达到提升镍锭质量的目的，满足目前对高纯镍带的市场需求。本发明采用的技术方案是：

一种提升镍锭质量的熔炼工艺，包括以下步骤：

(1)在真空熔炼炉内首次加入原料，首次加入的原料为边角回料，然后盖上炉盖，抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉，按180KW、200KW、257KW分台阶增加至全功率进行熔炼，待原料全部熔化后，关闭熔炼炉功率和真空泵，等待炉内缸液凝固结饼，关闭真空泵，破真空恢复大气压；

(2)开启炉盖再次加入原料，再次加入的原料为电解纯镍板，然后抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉功率进行熔炼，待原料全部熔化后，开启罗茨泵加强抽真空，进入半精炼状态；

(3)晃动炉体4-6次进行半精炼，使液面最大化，待液面无异常后，降低熔炼炉功率至 60-80KW，等待3-5min后关闭罗茨泵和真空泵；

(4)充入氩气并加入脱氧剂，开启真空泵并启动熔炼炉升全功率，当真空度达到-0.1MPa 时，开启罗茨泵加强抽真空，待1-3min后，降功率至60-80KW进行精炼，待15min后调节浇铸炉温度，关闭罗茨泵和真空泵；

(5)充入氩气进行镍水浇铸，浇铸后进行补缩得到完整铸锭，并恢复大气压。

进一步地，在所述步骤3中，液面无异常指的是液体表面不再有气泡。

进一步地，在所述步骤3中，晃动炉体的幅度应该控制在镍水至浇铸口边缘不溢出为止。

进一步地，在所述步骤4中，所述脱氧剂的成分为镍镁合金、碳、钛、铝以及稀土，所述脱氧剂的加入顺序为C→AL→Ti→Ni+Mg→稀土。碳在镍中的固溶度很小，能与镍形成共晶体。当镍中碳含量小于0.15％时，碳都溶入固溶体，稍提高镍的强度、硬度，降低镍的磁性转变温度，提高镍的再结晶温度。碳是一种良好脱氧剂，能改善镍及镍合金的铸造性能，使之获得优质的铸锭和半成品，但镍中的碳含量超过0.2％时，在退火过程中，碳可能以石墨形式沿晶界析出，使镍产生泠脆性。铝在镍中的固溶度不大，且随温度降低显著减少。铝是一种强脱氧剂，含量较少时，还能提高镍的流动性，过多则降低流动性。钛在镍中仅有限固溶，且溶解度随温度的下降而急剧减少。微量钛(0.1％)能细化镍的铸造组织，消除晶间裂纹，提高镍的强度和热塑性。钛能显著提高镍的热强性、电阻系数、热电势及再结晶温度。钛是一种强烈脱氧剂，能降低镍中含气量。镁几乎不溶解于固态镍中。镁在镍中有良好的脱硫和脱氧作用。少量镁能提高镍的再结晶温度、电阻系数和强度。较多的镁(0.7％)能使镍的热强性提高，但降低流动性，镍中含有过多的镁将使镍变脆。镧、镨、钆等稀土元素基本上不固溶于镍，铈和钇在固态镍中有极小的溶解度。少量稀土元素，能使镍在热脆性温度区域内的塑性提高，结晶组织细化，强度提高。但当它们的含量过高时，反而使镍变脆。铈与硫能形成熔点超过2000℃的化合物，所以它在镍中还能脱硫。

进一步地，在所述步骤4中，所述充入氩气和加入脱氧剂的同时对镍水进行电磁搅拌 4-6次。

进一步地，在所述步骤5中，所述镍水浇铸为带电浇铸，浇铸过程先慢后快；

浇铸功率控制在50-150KW之间，浇铸全过程应控制在5min以内。

在所述步骤5中，待缩孔轮廓收缩后，再依次进行镍水补给，直至缩孔全部补足，缩孔时间不少于10min。

进一步地，在所述步骤5中，所述铸锭在熔炼炉内停留1-3min后开炉吊出。

本发明的优点：

1、应用该工艺配合真空熔炼炉和浇铸模具能有效提高熔铸镍锭的质量，铸坯合格率在 97％以上，其中各组分的化学成分质量百分数为Ni≥99.5％、C 0.002-0.01％、Si0.02- 0.1％、Mn 0.01-0.05％、Mg 0.01-0.03％、Ti 0.01-0.1％、Al 0.01-0.1％、 S≤0.005％、P≤0.002％、Fe 0.01-0.1％，上述重量百分比之和为100％，适用200公斤以上的镍锭制备；

2、采用台阶式增加功率的方式进行熔炼，熔炼层层递进，熔炼效果更好；

2、首次投入熔炼炉的原料为边角回料，镍锭回收利用率高，成本降低；

3、镍水采用先快后慢的浇铸方式，避免前期镍水飞溅，提高补缩的效率和镍锭质量。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

一种提升镍锭质量的熔炼工艺，包括以下步骤：

(1)在真空熔炼炉内首次加入80kg边角回料，然后盖上炉盖，抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉，按180KW、200KW、257KW分台阶增加至257KW的全功率进行熔炼，待全部熔化后，关闭熔炼炉功率和真空泵，等待炉内缸液凝固结饼，关闭真空泵，破真空恢复大气压；

(2)开启炉盖再次加入150kg电解纯镍板，然后抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉功率进行熔炼，待原料全部熔化后，开启罗茨泵加强抽真空，进入半精炼状态；

(3)晃动炉体4-6次进行半精炼，使液面最大化，待液面无异常即无气泡后，降低熔炼炉功率至70KW，等待3-5min后关闭罗茨泵和真空泵；

(4)充入氩气并加入脱氧剂，开启真空泵并启动熔炼炉升至257KW的全功率，当真空度达到-0.1MPa时，开启罗茨泵加强抽真空，待1-3min后，降功率至70KW进行精炼，待15min后调节浇铸炉温度，关闭罗茨泵和真空泵；

(5)充入氩气进行镍水浇铸，镍水浇铸应先慢后快，细水长流，带电浇铸，浇铸功率控制在50-150KW之间，浇铸全过程应控制在5min以内，浇铸后进行补缩得到230kg完整铸锭，并恢复大气压。

实施例二：

(1)在真空熔炼炉内首次加入90kg边角回料，然后盖上炉盖，抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉，按180KW、200KW、257KW分台阶增加至257KW的全功率进行熔炼，待全部熔化后，关闭熔炼炉功率和真空泵，等待炉内缸液凝固结饼，关闭真空泵，破真空恢复大气压；

(2)开启炉盖再次加入160kg电解纯镍板，然后抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉功率进行熔炼，待原料全部熔化后，开启罗茨泵加强抽真空，进入半精炼状态；

(3)晃动炉体4-6次进行半精炼，使液面最大化，待液面无异常即无气泡后，降低熔炼炉功率至80KW，等待3-5min后关闭罗茨泵和真空泵；

(4)充入氩气并加入脱氧剂，开启真空泵并启动熔炼炉升至257KW的全功率，当真空度达到-0.1MPa时，开启罗茨泵加强抽真空，待1-3min后，降功率至80KW进行精炼，待15min后调节浇铸炉温度，关闭罗茨泵和真空泵；

(5)充入氩气进行镍水浇铸，镍水浇铸应先慢后快，细水长流，带电浇铸，浇铸功率控制在50-150KW之间，浇铸全过程应控制在5min以内，浇铸后进行补缩得到250kg完整铸锭，并恢复大气压。

实施例三：

一种提升镍锭质量的熔炼工艺，包括以下步骤：

(3)晃动炉体6次进行半精炼，使液面最大化，待液面无异常即无气泡后，降低熔炼炉功率至75KW，等待3-5min后关闭罗茨泵和真空泵；

(4)充入氩气并加入脱氧剂，开启真空泵并启动熔炼炉升至257KW的全功率，当真空度达到-0.1MPa时，开启罗茨泵加强抽真空，待1-3min后，降功率至75KW进行精炼，待18min后调节浇铸炉温度，关闭罗茨泵和真空泵；

实施例四：

一种提升镍锭质量的熔炼工艺，包括以下步骤：

(3)晃动炉体5次进行半精炼，使液面最大化，待液面无异常即无气泡后，降低熔炼炉功率至72KW，等待3-5min后关闭罗茨泵和真空泵；

(4)充入氩气并加入脱氧剂，开启真空泵并启动熔炼炉升至257KW的全功率，当真空度达到-0.1MPa时，开启罗茨泵加强抽真空，待1-3min后，降功率至72KW进行精炼，待15min后调节浇铸炉温度，关闭罗茨泵和真空泵；

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在真空熔炼炉内首次加入原料，盖上炉盖，抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉分台阶增加至全功率进行熔炼，待原料全部熔化后，关闭熔炼炉功率和真空泵，等待炉内缸液凝固结饼,关闭真空泵，破真空恢复大气压；

（2）开启炉盖再次加入原料，抽真空至-0.1MPa，启动熔炼炉功率进行熔炼，待原料全部熔化后，开启罗茨泵加强抽真空，进入半精炼状态；

（3）晃动炉体4-6次进行半精炼，使液面最大化，待液面无异常后，降低熔炼炉功率至60-80KW，等待3-5min后关闭罗茨泵和真空泵；

（4）充入氩气并加入脱氧剂，开启真空泵并启动熔炼炉升全功率，当真空度达到-0.1MPa时，开启罗茨泵加强抽真空，待1-3min后，降功率至60-80KW进行精炼，待15min后调节浇铸炉温度，关闭罗茨泵和真空泵；

（5）充入氩气进行镍水浇铸，浇铸后进行补缩得到完整铸锭，并恢复大气压。

2.如权利要求1所述的提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤3中，晃动炉体的幅度应该控制在镍水至浇铸口边缘不溢出为止。

3.如权利要求1所述的提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤4中，所述脱氧剂的成分为镍镁合金、碳、钛、铝以及稀土，所述脱氧剂的加入顺序为C→AL→Ti→Ni+Mg→稀土。

4.如权利要求1所述的提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤4中，所述充入氩气和加入脱氧剂的同时对镍水进行电磁搅拌4-6次。

5.如权利要求1所述的提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤5中，镍水浇铸为带电浇铸，浇铸过程先慢后快；

浇铸功率控制在50-150KW之间，浇铸全过程应控制在5min以内。

6.如权利要求1所述的提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤5中，待缩孔轮廓收缩后，再依次进行镍水补给，直至缩孔全部补足，缩孔时间不少于10min。

7.如权利要求1所述的提升镍锭质量的熔炼工艺，其特征在于：在所述步骤5中，所述铸锭在熔炼炉内停留1-3min后开炉吊出。