[發(fā)明專利]一種工業(yè)化生產(chǎn)3噸超純凈I-690合金電渣重熔錠的工藝方法

有效

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• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103008621A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 查向東;高明;馬穎澈;張龍;張建國;萬柏方;張順南;劉奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22D23/10
• 分類號: B22D23/10;C22C19/05;C22C1/02;C22B9/18
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發(fā)明涉及電渣重熔領域，具體為一種工業(yè)化生產(chǎn)3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(fā)生器上用的鎳基高溫合金，它要求具有優(yōu)異的抗應力腐蝕開裂能力，良好的冶金穩(wěn)定性和優(yōu)良的加工性能等特點。而合金中存在的O、S等雜質(zhì)元素，是影響其性能的致命元素，O是合金中夾雜物的主要形成元素，應盡量降低其在合金中的含量，從而減少夾雜物的含量，提高合金的性能。而對O含量的有效控制始終是高溫和精密等合金重熔的難題，特別是重熔噸位越大，控制O含量越難，直徑越粗，組織控制越難以掌握。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對Inconel690合金要求重熔后O含量≤20ppm，S含量≤5ppm，組織成分均勻，偏析小的要求，摒棄了傳統(tǒng)的五元渣系(CaF₂:Al₂O₃:CaO:MgO:TiO₂=71:15:5:5:4)，并針對I-690合金的成分特點，重新選擇了一種堿度高的五元預熔渣進行重熔；并通過在底水箱上部板銅上方設置啟動板來保護結晶器不受高溫熔渣和鋼水侵蝕；向結晶器內(nèi)通入一定量氬氣，并通過調(diào)整重熔速率和冷卻水溫，控制重熔氣氛，保證了組織的均勻。事實證明，采用該方法可生產(chǎn)出O含量小于20ppm、S含量小于5ppm，氧化物夾雜評級小于1，而且組織成分均勻，偏析小的高質(zhì)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(fā)明具體提供了一種工業(yè)化生產(chǎn)3噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，其特征在于：采用真空感應爐冶煉重熔電極，選擇新配比的五元預熔渣進行重熔；在底水箱上部板銅上方設置兩塊焊接在一起的啟動板以保護結晶器不受高溫熔渣和鋼水侵蝕；向結晶器內(nèi)通入氬氣，對重熔氣氛進行控制；利用熔速限定和水溫調(diào)節(jié)保證組織的均勻性；

其中所述五元預熔渣渣料配比為質(zhì)量百分數(shù)：氟化鈣60-65%、氧化鈣12-18%、氧化鋁12-18%、二氧化鈦1-2%、氧化鎂余量；該預熔渣與傳統(tǒng)五元渣相比，堿度高，熔點低，經(jīng)高溫烘烤后，含水量低。

所述兩塊焊接在一起的啟動板分別為第一啟動板1與第二啟動板2，其中第一啟動板1為環(huán)形結構，其材料為低碳鋼，厚度為6-8mm，外圓直徑比結晶器下端內(nèi)孔直徑大30-40mm，內(nèi)圓直徑比第二啟動板直徑小15-20mm；第二啟動板2為I-690電極切片，直徑與電極直徑相同，厚度30-50mm；

在進行重熔時穩(wěn)態(tài)熔化速率為7.2-7.8kg/min，結晶器冷卻水入水溫度在20-25℃，出水口溫度在30-35℃。

本發(fā)明所述工業(yè)化生產(chǎn)3噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，其特征在于：所述五元預熔渣其渣系各組元純度>98.5%，不穩(wěn)定氧化物雜質(zhì)MnO、FeO和SiO₂的總含量小于0.5%，且渣料經(jīng)680℃烘烤8h以上后使用。

本發(fā)明所述工業(yè)化生產(chǎn)3噸I-690合金電渣重熔錠的工藝方法，其特征在于：所述工藝方法的具體步驟如下：

1)準備電極：電極尺寸采用φ430mm×2980mm規(guī)格；重熔前將電極進行切割和打磨處理，保證兩端面平行、平整，柱面打磨干凈，無銹漬，并將其在700℃下烘烤8h以上；

2)準備結晶器：結晶器采用Φ503/527mm×2400mm規(guī)格；重熔前將結晶器內(nèi)表面污物處理干凈，保證表面干燥，無污物；

3)用拋光設備將底水箱上面的銅底板表面打磨干凈，去除上表面粘附物；

4)將與電極同材料的第二啟動板2焊接至材料為低碳鋼的環(huán)形第一啟動板1上方，將焊接在一起的兩啟動板放置在底水箱上面的銅底板中心處；

5)將結晶器吊裝至底水箱上，并使其下端底法蘭與環(huán)形第一啟動板壓觸；安裝密封罩；

6)吊裝電極并調(diào)整位置，使其位于結晶器的中心；

7)向結晶器內(nèi)部通入氬氣：通過一個連接結晶器底部的軟管向結晶器和氣罩內(nèi)吹氬氣，氬氣流速為150-200L/min，保持25-40分鐘直至氣罩內(nèi)殘留氧含量低于0.5%容量，再調(diào)整氬氣流速為50-60L/min，直至重熔結束；