CN115287394A - 一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法 - Google Patents

一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及镍基合金冶炼和模铸技术领域一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法，包括以下步骤：步骤一：中频炉出钢目标成分范围为C：2‑3.5%；Si：≤0.40%；Mn：≤1.0%；P：≤0.025%；S：≤0.05%；Cr：25‑29%；Ni：20‑25%；其余为铁和不可避免的杂质；步骤二：中频炉出钢后兑入AOD炉进行脱碳、合金化、进行Al还原、调渣处理，AOD出钢保留钢液表面余渣厚度150‑250mm；步骤三：LF进站后，送电、吹氩搅拌；步骤四：LF出站前底吹氩强搅拌；步骤五：LF出站至模铸开浇镇静。本发明避免了电炉送电熔化过程中，贵重金属元素的烧损。

Description

一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法
技术领域
本发明涉及镍基合金冶炼和模铸技术领域尤其涉及一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法。
背景技术
N08810（800H）为含Al、Ti的铁镍基耐热耐蚀合金，具有广泛的抗腐蚀性能。在高温条件下具有较高的屈服强度以及及好的抗氧化、碳化、硫化等高温腐蚀性能。广泛应用于石化工业中的催化管、对流管、换热管、盘管、蒸馏釜和冷却器等，其中大锭型钢锭用于光伏多晶硅项目特厚板。N08810（800H）钢种成分对Al、Ti含量要求高，Si含量要求低，冶炼成分控制难度大，同时模铸后采用直接开坯工艺，易产生裂纹，所以要求钢中氧含量尽量低、对钢锭表面质量要求较高。
目前，该类钢种大多生产的规格是小锭型，工艺路线为电炉→AOD→LF→模铸”。工序时间长、成本高，同时模铸工艺生产质量稳定性较差，生产效率低，成材率低。因此，有必要开发既能生产大锭型镍基合金铸坯，同时又能减小生产成本，缩短冶炼时间，解决铸坯内部缺陷，提高铸坯成材率的工艺。
本发明采用的工艺路线为中频炉→AOD→LF→模铸”，实现了大锭型模铸生产，同时充分利用废钢资源，通过AOD铝脱氧工艺降低了钢中氧含量和夹杂物水平，通过对浇铸时间、温度的精确控制，实现了铸锭质量的稳定控制，直接用于光伏多晶硅项目特厚板。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法。
本发明的目的是这样实现的：一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法，包括以下步骤：步骤一：中频炉出钢目标成分范围为C：2-3.5%；Si：≤0.40%；Mn：≤1.0%；P：≤0.025%；S：≤0.05%；Cr：25-29%； Ni：20-25%；其余为铁和不可避免的杂质；步骤二：中频炉出钢后兑入AOD炉进行脱碳、合金化、进行Al还原、调渣处理，AOD出钢保留钢液表面余渣厚度150-250mm；步骤三：LF进站后，送电、吹氩搅拌，LF开始吹氩搅拌前的温度控制范围为1520-1540℃；步骤四：LF出站前底吹氩强搅拌时间为8-12min，底吹氩强搅拌流量为吨钢4.0-5.5L/min，底吹氩弱搅拌时间为10-15min，底吹氩弱搅拌流量为吨钢2.0-3.5L/min，LF出站温度范围1485-1495℃；步骤五：LF出站至模铸开浇镇静时间控制在13-20min，模铸铸前温度范围为钢种液相线温度80-90℃，模温≥80℃（80-120℃），模铸锭身浇铸时间为16-18min，帽口浇铸时间为9-11min。
步骤三中的送电时间为≤15分钟。
本发明的有益效果是：（1）本发明避免了电炉送电熔化过程中，贵重金属元素的烧损。本发明采用中频炉熔化废钢和合金为AOD提供预熔液，提高了Cr、Ni金属元素回收率。
（2）本发明AOD还原剂使用Al还原，同时保证了钢液脱氧良好，实现了成分的精确控制。
（3）本发明精准控制LF开始吹氩前的温度、LF出站温度以及铸前温度，得到表面质量良好的铸锭。
（4）通过对及锭身、帽口浇铸时间的精准控制，得到内部质量良好的铸锭。
（5）通过本浇铸方法生产的钢锭，表面、内部质量优异，加工后的特厚板成功应用于光伏多晶硅项目，成功实现替代进口同类产品。
具体实施方式
本发明的构思是：发明一种镍基合金大锭型模铸的生产方法。由于本钢种含Cr、Ni元素高，为降低生产成本，需要尽可能的多用高Cr、高Ni的废钢资源；为避免电炉送电熔化过程中，贵重金属元素的烧损，采用中频炉熔化，提高Cr、Ni金属元素回收率；AOD还原剂使用Al还原，同时保证了钢液脱氧良好；通过对模铸浇铸温度、浇铸时间的稳定控制，实现了模铸大锭型的稳定生产。
本发明所述的方法包括以下关键步骤：
（1） 中频炉出钢目标成分范围为C：2-3.5%；Si≤0.40%；Mn≤1.0%；P≤0.025%；S≤0.05%；C：25~29%；Ni：20~25%；其余为铁和不可避免的杂质。
（2）中频炉出钢后兑入AOD炉进行脱碳、合金化、进行Al还原、调渣处理，AOD出钢保留钢液表面余渣厚度150~250mm。
（3） LF进站后，送电、吹氩搅拌以及必要的合金微调，LF开始吹氩搅拌前的温度控制范围为1520~1540℃。
（4） LF出站前底吹氩强搅拌时间不超过8~12min，底吹氩强搅拌流量为吨钢4.0~5.5L/min，底吹氩弱搅拌时间不超过10~15min，底吹氩弱搅拌流量为吨钢2.0~3.5L/min，LF出站温度范围1485~1495℃。
（5）LF出站至模铸开浇镇静时间控制在13~20min，模铸铸前温度范围为钢种液相线温度+80~90℃，模温≥80℃，模铸锭身浇铸时间为16~18min，帽口浇铸时间为9~11min。
下面结合实施例详细说明本发明方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例1
本实例是在模铸设备上进行的。钢种N08810 22t锭型模铸，用于光伏多晶硅项目特厚板。
本实施例的操作步骤为：
（1）中频炉出钢目标成分为
C 2.68%；Si 0.21%；Mn 0.28%；P 0.018%；S 0.034%；Cr 26.82%； Ni 22.66%；其余为铁和不可避免的杂质；钢水重量36.5t。
（2）中频炉出钢后兑入AOD炉进行脱碳、合金化、加Al进行还原、调渣处理，保留钢液表面余渣厚度180mm，钢水重量为49.2t。
AOD出钢包中成分分析结果为：
C 0.052%；Si 0.32%；Mn 0.49%；P 0.019%；S 0.001%；Cr 21.13%； Ni 31.68%；Al0.44%； Ti 0.24%； N 0.012%；其余为铁和不可避免的杂质。
（4）LF进站后，测温1518℃，送电4min后，测温1524℃，开始吹氩搅拌。
（5） LF底吹氩强搅拌时间11min，底吹氩强搅拌流量为吨钢4.5L/min，底吹氩弱搅拌时间13min，底吹氩弱搅拌流量为吨钢2.5L/min，LF出站温度1487℃。
（6） LF出站至模铸开浇镇静时间为17min，模铸铸前温度1478℃，模温92℃，模铸锭身浇铸时间为16分30秒，帽口浇铸时间为9分30秒。
实施例模铸取成品成分分析结果为：
C 0.056%；Si 0.35%；Mn 0.50%；P 0.020%；S 0.001%；Cr 21.10%； Ni 31.62%；Al0.33%； Ti 0.22%； N 0.013%；其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例获得的铸锭内部及表面质量良好，无表面及探伤缺陷，轧制40mm厚板后无缺陷。
实施例2
Ⅰ 中频炉出钢目标成分为
C 2.48%；Si 0.25%；Mn 0.32%；P 0.021%；S 0.037%；Cr 26.29%； Ni 22.14%；其余为铁和不可避免的杂质；钢水重量37.5t。
Ⅱ 中频炉出钢后兑入AOD炉进行脱碳、合金化、加Al进行还原、调渣处理，保留钢液表面余渣厚度180mm钢水重量为49.9t。
AOD出钢包中成分分析结果为：
C 0.06%；Si 0.2%；Mn 0.6%；P 0.019%；S 0.001%；Cr 20.79%； Ni 31.54%；Al0.41%； Ti 0.24%； N 0.012%；其余为铁和不可避免的杂质。
Ⅲ LF进站后，测温1523℃，送电2min后，测温1526℃，开始吹氩搅拌。
Ⅳ LF底吹氩强搅拌时间10min，底吹氩强搅拌流量为吨钢4.6L/min，底吹氩弱搅拌时间12min，底吹氩弱搅拌流量为吨钢2.5L/min，LF出站温度1488℃。
V LF出站至模铸开浇镇静时间为19min，模铸铸前温度1477℃，模温88℃，模铸锭身浇铸时间为16分40秒，帽口浇铸时间为10分00秒。
实施例模铸取成品成分分析结果为：
C 0.062%；Si 0.25%；Mn 0.59%；P 0.019%；S 0.001%；Cr 20.75%； Ni 31.56%；Al0.31%； Ti 0.23%； N 0.014%；其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例获得的铸锭内部及表面质量良好，无表面及探伤缺陷，轧制40mm厚板后无缺陷。
本发明通过改变工艺路线，使用中频炉熔化废钢和合金，保证金属收得率稳定；通过对浇铸时间、各工序温度的精确控制，避免了铸锭的内部缺陷，得到内部质量良好的铸锭；通过对及锭身、帽口浇铸时间的精准控制，实现了铸坯表面质量好，后续轧制质量稳定可控。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (2)

1.一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：中频炉出钢目标成分范围为C：2-3.5%；Si：≤0.40%；Mn：≤1.0%；P：≤0.025%；S：≤0.05%；Cr：25-29%； Ni：20-25%；其余为铁和不可避免的杂质；
步骤二：中频炉出钢后兑入AOD炉进行脱碳、合金化、进行Al还原、调渣处理，AOD出钢保留钢液表面余渣厚度150-250mm；
步骤三：LF进站后，送电、吹氩搅拌，LF开始吹氩搅拌前的温度控制范围为1520-1540℃；
步骤四：LF出站前底吹氩强搅拌时间为8-12min，底吹氩强搅拌流量为吨钢4.0-5.5L/min，底吹氩弱搅拌时间为10-15min，底吹氩弱搅拌流量为吨钢2.0-3.5L/min，LF出站温度范围1485-1495℃；
步骤五：LF出站至模铸开浇镇静时间控制在13-20min，模铸铸前温度范围为钢种液相线温度80-90℃，模温≥80℃（80-120℃），模铸锭身浇铸时间为16-18min，帽口浇铸时间为9-11min。
2.根据权利要求1所述的一种镍基合金大锭型模铸的生产工艺方法，其特征在于：步骤三中的送电时间为≤15分钟。
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