[發明專利]一種真空感應爐熔煉快速脫氮方法

有效

• 申請號: 201810594632.3
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108676961B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 沈海軍;張丕軍;程興德
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃先進金屬材料研究所有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C7/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

本發明公開了一種真空感應爐熔煉快速脫氮的方法，本發明的有益技術效果為：可實現高性能合金中的N含量脫除率70%以上，最低可達10ppm以下，且增加的熔煉時間不超過60min，對爐襯的侵蝕影響小。

技術領域

本發明屬于特種冶金領域，具體涉及特殊鋼及高性能合金(耐蝕合金、高溫合金)脫氮工藝。

背景技術

高性能合金主要指用于航空航天、核電、能源化工等用途的高強鋼、高溫耐蝕合金等，通常以Ti、Al、Nb等作為析出強化元素以提高服役性能。而N與Ti、Al、Nb的親和力大，易形成TiN、AlN、NbN等夾雜，這些夾雜物硬度大、熔點高、形狀不規則，即使在后道的重熔工序也很難去除，因此高性能合金在真空感應熔煉時對于N含量的控制要求非常嚴格。

目前工業生產中控制N含量的方法主要有兩種，選擇超低N的原料，和/或采用真空下超過6小時的長時間靜置。這兩種方法的不足一是顯著提高了材料的原料和制造成本，二是長時間靜置導致耐材爐襯侵蝕加劇，使氧化物夾雜和夾渣數量增加，材料純凈度水平下降，三是N含量下降幅度有限，N含量很難低于15ppm水平。

CN107190158A提到通過C-O反應結合真空靜置，可以有效地脫N。但由于高性能合金的C含量要求一般在0.1%以下，C、O的精準匹配難度較大，因此氣泡數量有限。CN106868345A提到采用超高溫精煉脫N，但超高溫操作會導致爐襯侵蝕加劇，夾雜物和夾渣數量增加。CN105238934A和CN106222460B提到在熔煉后期再加入Nb、Al、Ti等與N有較強親和力的元素，這是工業生產的通行做法，但并未有效解決前期脫出主體原料中N的問題。CN102703794B、CN102719686B和CN103114172A均提到真空感應爐底部中間裝配一個透氣磚，并通過底吹氬氣產生氣泡脫氮的方法，該方法是一種成本可控且基本不產生副作用(爐襯侵蝕)的脫氮方法，但存在兩點不足，一是由于真空感應熔煉熔池自中間向下，再由底部兩側向上流動的特點，透氣磚的位置放在中間會抑制氬氣氣泡的有效上浮，并影響脫N效果；二是根據西華特定律，N的溶解度還與真空度有關，熔煉期和精煉期的真空度由于O的釋放，工作真空度會明顯下降，因此要先采取有效的手段降低熔池的O含量。

發明內容

本發明的目的，就是要解決現有技術存在的上述問題，提供一種成本可控且有效的高性能合金真空感應熔煉快速脫N方法。

本發明的技術方案如下：一種真空感應爐熔煉快速脫氮的方法，包括以下步驟：

步驟一：根據真空感應熔煉熔池自中間向下，再由底部兩側向上流動的特點，在坩堝底部兩側1/2半徑處各配置一個透氣磚，并在加料之前通氬氣檢查透氣磚是否正常；

步驟二：熔煉前，根據主體原料電解鎳板、工業純鐵中碳鉻鐵中的氧含量，按照C/O質量比0.5:1-2:1配入相應的碳粉并置于坩堝內底部；

步驟三：關閉爐蓋，爐內抽真空達到設定值；

步驟四：通電熔化；

步驟五：原料全部熔清后，打開底吹氬氣直至熔池表面有氣泡逸出出為止，連續吹氬30-60min；

步驟六：吹氬結束后進入精煉期，根據動態漏氣率判斷精煉期，當連續兩次動態漏氣率之差不超過5%時，精煉結束，加入鈮鐵、返回料，并在第三階段加入Ai，Ti，脫氮工藝完成。

本發明的有益技術效果為：可實現高性能合金中的N含量脫除率70%以上，最低可達10ppm以下，且增加的熔煉時間不超過60min，對爐襯的侵蝕影響小。

附圖說明

圖1為底部帶有兩側雙透氣磚的真空感應爐熔煉坩堝示意圖，其中1為耐材爐襯，2為熔池，3為底部透氣磚，4為氣泡。

具體實施方式

實施例1