CN114231773A

CN114231773A - 一种用eaf+aod+lf冶炼镍基合金690电极棒的方法

Info

Publication number: CN114231773A
Application number: CN202111656631.5A
Authority: CN
Inventors: 姚亮; 王书常; 丁斌华; 俞国红; 杜雯雯
Original assignee: Yongxing Special Material Technology Co ltd
Current assignee: Yongxing Special Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2041-12-31
Also published as: CN114231773B

Abstract

一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，将合金原料按成分配比进行配料，然后将合金原料依次进行EAF初炼、AOD精炼、LF精炼，最后送入钢锭模中，得到合金锭；其中，在所述EAF初炼前，采用Co含量≤0.02%的钢种进行洗炉，在EAF初炼过程中，保持氧气含量≤2.0%。本发明通过优化工艺流程以及参数的方法，实现了降低设备成本、降低原料成分要求的目的，在工业生产上可大幅度降低成产成本，提高经济效益。

Description

一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法

技术领域

本发明属于金属材料冶炼技术领域，具体涉及一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法。

背景技术

核电是先进的清洁能源，是国家能源战略重要的组成成分，是实现国家节能减排目标的最重要举措之一。核电设备一般设计寿命为60年，由于镍基合金耐高温、耐腐蚀性能优异，核岛中大量关键部件选用镍基合金，如蒸汽发生器下封头隔板、U型换热管、安注箱、堆芯补水箱、压力容器、控制棒驱动机构、堆内构件、稳压器、爆破阀、主泵飞轮盖板、主泵屏蔽套、换热器、稳压器等设备中均有镍合金零部件。镍基高温合金在应用过程中，往往要承受高温、高压、蠕变等交变复杂应力作用以及强腐蚀作用，这就要求其焊接材料需同时具有高强、高塑性、高韧性以及高抗疲劳性和耐腐蚀性等特点。核级镍基高温合金焊丝，其对材料的化学成份范围、材料的力学性能、材料的纯净度要求很高。高温合金材料的化学成份元素较多、成份复杂，它含有大量易氧化元素，对杂质元素和气体含量的控制非常严格。因此，制备核级镍基高温合金焊丝材料要求原料中的硫、磷、铅、锡、砷、锑、铋和气体的含量要低，且无锈、无油污。

公告号为CN109295330B的文件公开了一种细化镍基变形高温合金中氮化物系夹杂物的方法，步骤如下：(1)对金属原材料进行表面预处理；(2)真空感应熔炼：将Ni、Cr、Co、W、Mo等放入坩埚中，抽真空；熔化后加入C、Nb、Ti、Al；充氩气，加入B和Zr，完全熔化后浇注到钢模中，得到高温合金电极；(3)真空电渣重熔：采用含有0.01～0.5wt.％MgO的渣料，抽真空至0.01～100Pa，然后充高纯氩气至0.01～0.06MPa；化渣，精炼。该方法设备投资较大，对冶炼用原材料的要求髙，生产成本高。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，通过优化工艺流程以及参数的方法，实现了降低设备成本、降低原料成分要求的目的，在工业生产上可大幅度降低成产成本，提高经济效益。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，将合金原料按成分配比进行配料，然后将合金原料依次进行EAF初炼、AOD精炼、LF精炼，最后送入钢锭模中，得到合金锭；其中，在所述EAF初炼前，采用Co含量≤0.02%的钢种进行洗炉，在EAF初炼过程中，保持氧气含量≤2.0%。

在本发明中，原料必须经过清理、除灰、除锈等工作，保证原材料表面无油污、无锈蚀、无杂物，并且规定禁止将原材料包装桶以铁的形式加入炉中，这样设置可实现对原材料元素控制有效的目的，以保证满足合金的成分稳定和纯净度高的要求。

作为本发明的进一步优选，所述AOD精炼中待材料全部熔化完毕后进行补料混合，得到混合锭，混合锭中的碳含量≤0.10%。

在本发明中，补料包括铬金属、Ni9板等，补料过程采用硅铁升温并进行扒渣，完成后进行二次冶炼，二次冶炼过程中使用特级石灰造渣。

作为本发明的进一步优选，所述LF精炼中待混合锭全部熔化完毕后按配比加入渣料，并且根据渣色补加渣料，得到所述合金锭。

作为本发明的进一步优选，所述LF精炼处理时间≥20min，通电时间≥6min。

在本发明中，为了保证钢锭置料，对模铸工艺阶段结构进行优化，既保证钢水温度和成分都能稳定保持在较佳状态，同时也避免钢液在进入模铸设备时发生飞溅。因此，在所述钢包精炼炉和钢锭模之间设置有保护套管，所述保护套管包括两端分别与所述钢包精炼炉出口和钢锭模进口连接的内管、套接在所述内管外侧上的外管结构、设置在所述外管结构上并用于向所述内管和所述外管结构之间的缝隙内通入保护气体的进气结构、以及套接在所述外管结构外侧上并用于密封所述外管结构和所述内管之间的缝隙的保护气管结构。

作为本发明的进一步优选，所述外管结构包括第一管体、设置在所述第一管体上、下两侧端上的两个固定环、以及设置在所述第一管体侧壁上并用于安装所述进气结构的螺纹孔。

作为本发明的进一步优选，所述保护气管结构包括设置在所述第一管体外侧并与所述第一管体连接构成空腔的第二管体、设置在所述第二管体侧壁上并用于安装所述进气结构的第二螺纹孔、以及分别设置在所述第二管体内侧壁上、下两侧上并进入所述空腔内的第一倾斜内环、第二倾斜内环。

作为本发明的进一步优选，所述进气结构包括依次穿过所述第二螺纹孔、螺纹孔的外螺纹管、设置在所述第二管体侧壁上的第三螺纹孔、以及设置在所述第三螺纹孔上并插入所述空腔内的第二外螺纹管。

作为本发明的进一步优选，所述保护气管结构还包括设置在所述固定环表面上的侧边槽、设置在所述第一倾斜内环/第二倾斜内环上并插入所述侧边槽内的凸起块，所述侧边槽与所述螺纹孔位于所述第一管体的同一侧，所述凸起块与所述第二螺纹孔位于所述第二管体的同一侧。

作为本发明的进一步优选，所述保护气管结构还包括设置在所述第二管体上、下两侧上的两个固定板，所述固定板与所述凸起块位于所述第二管体的同一侧。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明通过优化工艺流程以及参数的方法，实现了降低设备成本、降低原料成分要求的目的，在工业生产上可大幅度降低成产成本，提高经济效益。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明保护气管结构的剖面结构示意图。

附图3为本发明保护气管结构另一方向剖面的结构示意图。

附图4为本发明保护气管结构的俯视结构示意图。

附图5为本发明外管结构的俯视结构示意图。

附图说明：缝隙a、钢包11、盛钢液桶12、空腔b、内管1、外管结构2、管体201、第一固定环202、螺纹孔203、进气结构3、外螺纹管301、第三螺纹孔302、第二外螺纹管303、保护气管结构4、第二管体401、第二螺纹孔402、第一倾斜内环403、第二倾斜内环404、侧边槽405、凸起块406、固定板407。

具体实施方式

本发明提供的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，流程包括：

（1）将合金原料按成分配比进行配料，原料含量需满足如下要求：S≤0.005％、P≤0.005％、B≤0.005％、Co≤0.02％、As≤0.002％、Sn≤0.002％、Sb≤0.002％、Cu≤0.02％、Pb≤0.002％，原材料为金属铬、金属镍、纯铁、金属钽、金属铌、金属铝、金属钛、石墨块、金属锰、金属钼、V-Fe合金。

（2）EAF初炼：初炼前向炉内投入低含量Co（≤0.02％）的钢种进行洗炉，防止Co超标。将钢铁料加入电弧炉内，电弧炉按氧化法进行冶炼，不得大量用氧，只允许使用小氧枪化清后搅拌，保持炉内氧气含量≤2.0%。

（3）AOD精炼：精炼兑钢后测温取样，吹氧脱碳。加入石灰，吹炼气体氧气：氮气＝1600:200。当温度≥1680℃时加入合金。加完合金后，加入石灰，吹炼气体为氧气：氮气＝1:1。吹氧脱碳至≤1.0%时，测温取样，加入石灰，终点碳控制≤0.10%。还原后配入合金至内控目标值。拉渣后双渣法操作，加入石灰，出钢随钢流加入还原剂。

（4）LF精炼：利用白灰萤石造泡沫渣埋弧，严禁使用电石脱氧，温度1550℃-1600℃时喂铝，再加电解锰进行脱氧和脱硫；待温度≥1650℃时加入合金原料，升温期间观察炉渣变化，造白渣。精炼过程做好脱氧和造渣，要求喂铝后精炼时间20min以上，通电时间6min以上。

（5）采用模铸工艺，浇铸合金锭。

实施例1

本实施例原料成份，按质量百分含量计为：C0.06％，Mn0.650％，Fe6.50％，Cr29.0％，Mo0.50％，Si0.15％，Nb+Ta2.0％，Al0.45％，Ti0.55％，Co0.01％，N0.02％，H2PPM，O30PPM，Co+N+V共0.5％，Ni余量和微量杂质元素；所述杂质元素以质量百分比满足如下要求：S≤0.005％、P≤0.005％、B≤0.005％、Co≤0.02％、As≤0.002％、Sn≤0.002％、Sb≤0.002％、Cu≤0.02％、Pb≤0.002％。

取样检测，结果为：O:15ppm，N：25ppm，H：7.2ppm；O+N+H：64.6ppm。

实施例2

本实施例原料成份，按质量百分含量计为：C 0.02％，Mn1.50％，Fe8.0％，Cr30.5％，Mo0.3％，Si0.25％，Nb+Ta1.5％，Al 1.0％，Ti 0.35％，Co0.01％，N 0.02％，H2PPM，O30PPM，Co+N+V 0.3％，Ni余量和微量杂质元素；所述杂质元素以质量百分比满足如下要求：S≤0.005％、P≤0.005％、B≤0.005％、Co≤0.02％、As≤0.002％、Sn≤0.002％、Sb≤0.002％、Cu≤0.02％、Pb≤0.002％。

取样检测，结果为：O:20ppm，N：30ppm，H：6.0ppm；O+N+H：62.4ppm。

实施例3

本实施例原料成份，按质量百分含量计为：C0.04％，Mn0.80％，Fe7.00％，Cr30.0％，Mo0.30％，Si0.10％，Nb+Ta1.0％，Al0.45％，Ti0.35％，Co0.01％，N0.02％，H2PPM，O30PPM，Co+N+V共0.5％，Ni余量和微量杂质元素；所述杂质元素以质量百分比满足如下要求：S≤0.005％、P≤0.005％、B≤0.005％、Co≤0.02％、As≤0.002％、Sn≤0.002％、Sb≤0.002％、Cu≤0.02％、Pb≤0.002％。

取样检测，结果为：O:12ppm，N：28ppm，H：6.2ppm；O+N+H：60.2ppm。

实施例4

本实施例在所述钢包精炼炉11和钢锭模12之间设置有保护套管，用于防止钢水氧化，也用于避免钢水的飞溅，从而影响精炼效果。如附图1~5所示，所述保护套管包括两端分别与所述钢包精炼炉出口和钢锭模进口连接的内管1、套接在所述内管1外侧上的外管结构2、设置在所述外管结构2上并用于向所述内管1和所述外管结构2之间的缝隙内通入保护气体的进气结构3、以及套接在所述外管结构2外侧上并用于密封所述外管结构2和所述内管1之间的缝隙的保护气管结构4。

在本实施例中，所述外管结构2包括第一管体201、设置在所述第一管体201上、下两侧端上的两个固定环202、以及设置在所述第一管体201侧壁上并用于安装所述进气结构3的螺纹孔203；所述保护气管结构4包括设置在所述第一管体201外侧并与所述第一管体201连接构成空腔b的第二管体401、设置在所述第二管体401侧壁上并用于安装所述进气结构3的第二螺纹孔402、以及分别设置在所述第二管体401内侧壁上、下两侧上并进入所述空腔b内的第一倾斜内环403、第二倾斜内环404；所述进气结构3包括依次穿过所述第二螺纹孔402、螺纹孔203的外螺纹管301、设置在所述第二管体401侧壁上的第三螺纹孔302、以及设置在所述第三螺纹孔302上并插入所述空腔b内的第二外螺纹管303。

在本实施例中，所述外螺纹管301内通入氩气，用于填充所述内管1和所述第一管体201之间的缝隙a，从而避免空气进入缝隙a内。所述第二外螺纹管303用于向空腔b内通入任意气体，优选为氩气，用于填充第一倾斜内环403、第二倾斜内环404与空腔b构成的上、下两个分腔体。当每个分腔体内气体充满时，都具有对对应处的所述固定环202内表面产生向上顶起或下压的作用力，从而将整个固定环202带动第一管体201牢牢贴住连接处表面，解决空气从第一管体201连接处进入的问题，使得钢水与空气完全隔绝。

在本实施例中，所述保护气管结构4还包括设置在所述固定环202表面上的侧边槽405、设置在所述第一倾斜内环403/第二倾斜内环404上并插入所述侧边槽405内的凸起块406，所述侧边槽405与所述螺纹孔203位于所述第一管体201的同一侧，所述凸起块406与所述第二螺纹孔402位于所述第二管体401的同一侧；所述保护气管结构4还包括设置在所述第二管体401上、下两侧上的两个固定板407，所述固定板407与所述凸起块406位于所述第二管体401的同一侧。这样设置的目的是为了保证所述外螺纹管301更精确地旋入第二螺纹孔402、螺纹孔203内。具体方法为：将凸起块406卡入侧边槽405内，此时第二螺纹孔402与螺纹孔203对准，将所述外螺纹管301旋入两个螺纹孔内即可，所述固定板407位于最外侧，与所述凸起块406对应，方便定位所述凸起块406，从而将所述凸起块406更方便地卡入侧边槽405内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，将合金原料按成分配比进行配料，然后将合金原料依次进行EAF初炼、AOD精炼、LF精炼，最后送入钢锭模中，得到合金锭；其中，在所述EAF初炼前，采用Co含量≤0.02%的钢种进行洗炉，在EAF初炼过程中，保持氧气含量≤2.0%。

2.根据权利要求1所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述AOD精炼中待材料全部熔化完毕后进行补料混合，得到混合锭，混合锭中的碳含量≤0.10%。

3.根据权利要求1所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述LF精炼中待混合锭全部熔化完毕后按配比加入渣料，并且根据渣色补加渣料，得到所述合金锭。

4.根据权利要求1所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述LF精炼处理时间≥20min，通电时间≥6min。

5.根据权利要求1所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述钢包精炼炉和钢锭模之间设置有保护套管，所述保护套管包括两端分别与所述钢包精炼炉出口和钢锭模进口连接的内管（1）、套接在所述内管（1）外侧上的外管结构（2）、设置在所述外管结构（2）上并用于向所述内管（1）和所述外管结构（2）之间的缝隙内通入保护气体的进气结构（3）、以及套接在所述外管结构（2）外侧上并用于密封所述外管结构（2）和所述内管（1）之间的缝隙的保护气管结构（4）。

6.根据权利要求5所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述外管结构（2）包括第一管体（201）、设置在所述第一管体（201）上、下两侧端上的两个固定环（202）、以及设置在所述第一管体（201）侧壁上并用于安装所述进气结构（3）的螺纹孔（203）。

7.根据权利要求5所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述保护气管结构（4）包括设置在所述第一管体（201）外侧并与所述第一管体（201）连接构成空腔（b）的第二管体（401）、设置在所述第二管体（401）侧壁上并用于安装所述进气结构（3）的第二螺纹孔（402）、以及分别设置在所述第二管体（401）内侧壁上、下两侧上并进入所述空腔（b）内的第一倾斜内环（403）、第二倾斜内环（404）。

8.根据权利要求7所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述进气结构（3）包括依次穿过所述第二螺纹孔（402）、螺纹孔（203）的外螺纹管（301）、设置在所述第二管体（401）侧壁上的第三螺纹孔（302）、以及设置在所述第三螺纹孔（302）上并插入所述空腔（b）内的第二外螺纹管（303）。

9.根据权利要求7所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述保护气管结构（4）还包括设置在所述固定环（202）表面上的侧边槽（405）、设置在所述第一倾斜内环（403）/第二倾斜内环（404）上并插入所述侧边槽（405）内的凸起块（406），所述侧边槽（405）与所述螺纹孔（203）位于所述第一管体（201）的同一侧，所述凸起块（406）与所述第二螺纹孔（402）位于所述第二管体（401）的同一侧。

10.根据权利要求9所述的一种用EAF+AOD+LF冶炼镍基合金690电极棒的方法，其特征在于，所述保护气管结构（4）还包括设置在所述第二管体（401）上、下两侧上的两个固定板（407），所述固定板（407）与所述凸起块（406）位于所述第二管体（401）的同一侧。