[發明專利]一種工業化生產1噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法

有效

• 申請號: 201210574320.9
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103045875A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 馬穎澈;查向東;高明;張龍;劉奎;張順南;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18;C22B9/187
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及電渣重熔領域，具體為一種工業化生產1噸I-690合金電渣

重熔錠的工藝方法。

背景技術

Inconel690(以下簡稱I-690)合金是美國牌號，其主要成分范圍如下：

表1Inconel690合金主要成分范圍

I-690合金是核電蒸汽發生器上用的鎳基高溫合金，它要求具有優異的抗應力腐蝕開裂能力，良好的冶金穩定性和優良的加工性能等特點。而合金中存在的O、S等雜質元素，是影響其性能的致命元素，S極大的降低了合金的加工性能，O是合金中夾雜物的主要形成元素，應盡量降低合金中O、S的含量從而減少合金中夾雜物的含量，提高合金的性能。I-690合金的電渣重熔，過去常采用CaF₂:Al₂O₃:CaO:MgO=71:15:9:5(質量比)四元渣系，重熔采用單一的氬氣保護方式，效果不是很理想，很難將重熔后的合金氧含量降到20ppm以下，不能滿足實際使用的需求，因此，制定一種適合重熔I-690合金的工藝，能降低合金中O、S含量的電渣重熔工藝顯得尤為必要。

發明內容

本發明的目的是針對I-690合金的成分特點，在重熔時選擇了一種熔點低、堿度高、新配比的五元渣系，重熔過程中，在結晶器底部，即紫銅板上方放有純鐵引錠板，再在純鐵引錠板上方放上與重熔電極同材料的啟動板，通過向結晶器內通入氬氣、上方出口處燃燒燃氣的雙重保護措施，對重熔氣氛進行控制，事實證明，采用該方法可生產出O含量小于20ppm、S含量小于5ppm的高質量I-690合金重熔錠，提高了合金的高溫塑性，改善合金的熱加工性能。

本發明具體提供了一種工業化生產1噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，采用真空感應爐進行電渣重熔，其特征在于：

所用渣料為五元渣系，組元為氟化鈣、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂和二氧化鈦，渣料配比為質量百分比：氟化鈣50-55%、氧化鈣18-22%、氧化鋁18-22%、二氧化鈦1-3%、氧化鎂余量；

在重熔過程中，在結晶器底部，即紫銅板上方放上引錠板，再在引錠板上方放上與重熔電極同材料的啟動板，通過向結晶器內通入氬氣、結晶器上方出口處燃燒燃氣的雙重保護措施，對重熔氣氛進行控制，其中所述引錠板為純鐵制成，啟動板為I-690電極切片，直徑與電極直徑相同。

本發明提供的工業化生產1噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，其特征在于：所述引錠板直徑比結晶器下端內孔直徑小10-15mm，厚度為10-12mm；啟動板的厚度為20-30mm。

本發明提供的工業化生產1噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，其特征在于：所述五元渣系各組元純度>98.5%，雜質MnO、FeO以及SiO₂的總含量小于0.5%，粒度小于50目。

本發明提供的工業化生產1噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，其特征在于，具體工藝步驟如下：

1)重熔前，將結晶器底部端面和結晶器內部清掃干凈，電極棒尺寸為Φ240mm，結晶器規格Φ340/380×1500mm，電極棒經700℃烘烤8-12h后使用；

2)將底水箱上面的紫銅板表面打磨干凈，去除上表面粘附物；

3)將引錠板放在底水箱上面的紫銅板中心，取啟動板放在引錠板的中心，并將固體導電渣放在啟動板上，吊裝結晶器，調整位置使引錠板位于結晶器的中心位置，將重熔電極棒固定在電渣爐的電極夾持器上，降電極使其下端壓觸導電渣，安裝氬氣密封罩；

4)通氬氣：向結晶器內部通入氬氣，先向結晶器底部通入氬氣，15min~20min后停止，將氬氣管抽出，繼續從結晶器上部通入氬氣直至重熔結束；

5)加渣料：渣料經680℃烘烤8-12h后使用，將混合均勻的渣料一次性加入結晶器內，渣料加完后，點燃煤氣火焰圈；

6)化渣期：化渣期時間為60-70min；

7)熔化期：熔化期電壓、電流大小應保證重熔過程和重熔速率的穩定，該時期電壓為47-55V，電流7500A-8500A，重熔速率4.5-5.5kg/min；

8)補縮期：補縮在重熔結束前25~30min進行，減小功率，減慢電極下降速度，減小電流，結束重熔時，停止下降電極，令其末端自行熔化，直到電極露出渣面并發生電弧時停電；

9)重熔結束，關氬氣閥門、熄滅火焰圈，1h后從結晶器中取出電渣錠。