[發明專利]一種含Ti耐蝕合金抽錠電渣重熔板坯Ti元素控制方法

有效

• 申請號: 201410467232.8
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104212977A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 陳帥超;王新鵬;寧天信;羅利陽;張春林
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞特種裝備有限公司
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18;C22C30/00;C22C1/02
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 盧洪方

1.一種含Ti鐵鎳基耐蝕合金抽錠電渣重熔板坯Ti元素控制方法，所述耐蝕合金為含Ti鐵鎳基耐蝕合金UNS?N08825，其標準成分為C≤0.05%，Si≤0.5%，Mn≤1.0%，S≤0.03%，Cr19.5%～23.5%，Ni38%～46%，Mo2.5%～3.5%，Cu1.5%～3.0%，Al≤0.2%，Ti0.6%～1.2%；其特征在于所述Ti元素控制方法為：

（一），設計合適的渣系，該渣一方面能夠避免UNS?N08825合金板坯抽錠電渣重熔過程中漏鋼、漏渣、夾渣，另一方面能對Ti元素燒損進行抑制；所述渣系由CaF₂、CaO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂組元組成，各個組元的質量百分比分別為：55%~60%、10%~15%、20%~25%、3%~5%、4%~6%；所述渣系1600℃的粘度為0.08～0.09Pa·s，防止熔渣從電渣錠與結晶器壁之間的縫隙中流出，造成漏渣，且與UNS?N08825合金在1600℃時粘度0.008~0.009Pa·s相匹配，避免熔渣卷入鋼液中形成夾渣；渣系1600℃的渣阻0.3～0.4Ω·cm，能夠有效利用電能，提高電渣重熔效率；渣系熔點為1200～1250℃，低于UNS?N08825合金的熔點1370～1400℃，能夠形成良好的表面質量；

（二），針對化學成分不同的每爐次電極，根據熱力學計算方法得到Ti元素燒損達到平衡時渣系中TiO₂含量，選擇匹配的渣系，從而控制Ti元素燒損；具體計算如下：

（1）根據電極成分求出Al、Ti的活度a[Al]、a[Ti]：???

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????公式1

f_Al表示Al的活度系數，?表示Al的質量分數；

???????????????????公式2

????表示Al與元素i的相互作用系數，表示元素i的質量分數，i=Al……Ti；

??????????????????????????????????公式3

f_Ti表示Ti的活度系數；

公式4

???表示Ti與元素j的相互作用系數，表示元素j的質量分數，j=Ti……S；

（2）石墨電極化渣階段，熔渣中的TiO₂與C發生反應：

?????????????????????????化學反應式5

????????????????????????????????????公式6

式中，——化學反應式5的標準吉布斯自由能，J/mol；

a（Ti₃O₅）——熔渣中Ti₃O₅的活度，近似于Ti₃O₅的濃度X_?Ti3O5；?

a（TiO₂）——熔渣中TiO₂的活度，近似于TiO₂的濃度X_?TiO2；?

T——化渣溫度，1973?K；

（3）渣-氣界面Ti₃O₅會再次氧化成TiO₂：

????????????????????????????化學反應式7

????????????????????????????公式8

式中，?——化學反應式7的標準吉布斯自由能，J/mol；

??????——大氣下的氧分壓，0.2atm；

R——氣體常數，8.314；

???????T——化學反應式?7的平衡溫度，1873K；

（4）電渣重熔階段，電極中的Al將熔渣中的TiO₂還原為Ti₃O₅：

??????????????????化學反應式9

??????????????????????公式10

式中，——化學反應式9的標準吉布斯自由能，J/mol；

a（Al₂O₃）——熔渣中Al₂O₃的活度，近似于Al₂O₃的濃度X?_Al2O3；

a[Al]——Al的活度；

T——化學反應式9的平衡溫度，1873K；

（5）電渣重熔階段，熔渣中的TiO₂將合金中的Ti氧化為Ti₃O₅：

??????????????????????化學反應式11

??????????????公式12

式中，——化學反應式11的標準吉布斯自由能，J/mol；

a[Ti]——合金中Ti的活度；

由化學反應式11可知，?TiO₂實際上作為氧源造成Ti元素的燒損，因此，為了使化學反應式11在電渣重熔一開始就達到平衡，從理論上防止電極中Ti元素燒損，那么，對Ti元素燒損起阻礙作用的Ti₃O₅需全部來自化渣階段；

由化渣反應式5可知，化渣階段的Ti₃O₅是由渣系中部分TiO₂轉化而來的，因此，化渣反應式5消耗的的TiO₂濃度與電渣重熔階段Ti燒損達到平衡時熔渣中TiO₂濃度，兩者之和即為渣系中所需的TiO₂濃度；

（三），為了防止電渣重熔階段渣系中的SiO₂逐漸減少導致渣皮在抽錠過程中會拉破、漏鋼、漏渣，同時也為了避免一次性加入4%～6%?SiO₂導致Ti元素大量燒損，在電渣重熔開始時，先加入3%的SiO₂，電渣重熔進行2～3h后，向渣池加入剩余1%～3%的SiO₂；

（四），根據電極中的Al含量，在電渣重熔過程中加?Al粒對熔渣脫氧，抑制Ti元素燒損，Al粒和電極中Al含量之和控制在UNS?N08825合金Al的上限0.2%。