[發(fā)明專利]一種用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系

有效

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• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103334015A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 姜周華;陳旭;劉福斌;臧喜民
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18;C21C7/076;B22D7/04
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于制取空心錠的預熔渣，特別涉及一種用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系。

背景技術

隨著核電、火電、水電、石化等工業(yè)的迅速發(fā)展，對筒形大鍛件的尺寸要求越來越大、對質量要求越來越高；對厚壁管，特別是中、大口徑無縫厚壁管、特厚壁管的需求也不斷增加。傳統(tǒng)上，這些空心鍛件通常是通過對普通鋼錠進行沖孔、擴孔等工序來獲得，但這種做法工序復雜，鍛造材料收得率低，造成大量的材料浪費。采用大型抽錠式電渣重熔爐可直接重熔出多種不同直徑規(guī)格、長度可達6000mm甚至更長的空心鋼錠，可節(jié)約材料費15%，加熱費50％和鍛造費30%。生產高合金大口徑厚壁鋼管一般采用“鋼錠（坯）→沖孔→穿孔→軋管”的工藝線；如果采用空心鋼錠，則可以形成“空心鋼錠→空心鍛制→軋管”的新工藝線，解決了高合金無縫鋼管在皮爾格軋機直接穿孔，軋管難度大的技術難題。此舉可大幅度降低大口徑厚壁合金鋼管的生產成本和生產周期；因此，采用電渣重熔生產大型空心鋼錠的新技術應運而生。

采用抽錠式電渣爐不同于普通電渣爐，抽錠式電渣爐在重熔過程中結晶器與空心鋼錠要持續(xù)作相對移動，熔渣既要起到精煉的作用又要起到潤滑的功能；而普通電渣爐在重熔過程中結晶器是固定不動的，結晶器與鋼錠之間沒有相對運動，因此熔渣主要起到精煉作用。而用抽錠方式生產空心電渣鋼錠，由于其與同等外徑的實心鋼錠相比，冷卻強度大，凝固速度快，拉速增加，尤其是對壁厚較薄的空心錠來說，其拉速更快；另外，由于空心鋼錠重熔時與普通實心鋼錠的抽錠工藝相比，由于存在內結晶器，其鋼錠凝固收縮形成對內結晶器的抱緊力，加上上述提及的拉速快等原因，抽錠式電渣重熔生產空心錠時產生的鋼錠與內外結晶器的摩擦阻力大幅度提高，因此，對渣系性能的要求不僅有別于普通的固定式電渣爐，而且也有別于生產實心錠的抽錠式電渣爐生產工藝。

傳統(tǒng)電渣重熔渣系，如70%CaF₂+30%Al₂O₃（ANF-6）、60%CaF₂+20%CaO+20%Al₂O₃和40%?CaF₂+30%CaO+30%Al₂O₃等，由于上述渣系在冷卻降溫過程中產生結晶，由于結晶而導致其高溫韌性很差；另外，在熔化溫度附近其粘度隨溫度的降低會突然增加，因而稱之為“短渣”，而抽錠式電渣重熔制取空心鋼錠時，由于摩擦表面積增加，抽錠摩擦力大幅度增加，且渣皮不能在抽錠過程中起到足夠的潤滑作用，當抽錠速度過快時容易出現(xiàn)漏渣或漏鋼現(xiàn)象，傳統(tǒng)渣系不適合用于抽錠式電渣重熔的工藝條件。因此為了適合抽錠式電渣重熔工藝，在渣系中添加少量的SiO₂可以顯著改善抽錠方式生產的電渣實心鋼錠的表面質量和工藝操作的穩(wěn)定性，避免鋼錠表面出現(xiàn)明顯的渣溝和結瘤，重皮等缺陷，開發(fā)一種新渣系，其熔化溫度較低、粘度隨溫度變化小、具有較好的高溫塑性以在抽錠過程中起到潤滑作用減少摩擦力、防止漏渣和漏鋼問題的出現(xiàn)、同時保證空心鋼錠具有良好的內外表面質量是目前急需解決的問題。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有渣系存在的上述問題，本發(fā)明提供一種用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系，通過調整渣系的成分，使渣系的粘度隨溫度的變化速率更小和具有良好的高溫塑性等特點，且熔化溫度較低，同時能夠在使用過程中降低電能消耗、減少環(huán)境污染。

本發(fā)明的一種用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系的成分按重量百分比為Al₂O₃15~25%，CaO30~40%，SiO₂8~14%，MgO1~3%，Na₂O0~3%，余量為CaF₂及不可避免雜質；其二元堿度CaO/SiO₂為?2.5~5.0。

上述的用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系的熔化溫度為1250~1320℃。

上述的用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系在1600℃的電阻率為0.435~0.683Ω·cm。

本發(fā)明的用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系的制備方法是采用螢石、石灰、工業(yè)氧化鋁、電熔鎂砂、硅石和碳酸鈉為原料，混合后熔化并攪拌均勻，在1550~1580℃下精煉至少30分鐘；然后澆鑄，再冷卻凝固至室溫，粉碎至粒度為1~10mm，制成上述成分含量的用于抽錠式電渣重熔制取空心錠的低污染節(jié)能渣系。