[發明專利]一種250MeV超導回旋加速器主磁鐵的DT4磁極、磁軛鋼冶煉工藝

有效

• 申請號: 201811147348.8
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109161639B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 周翔;杜旋;辛雪倩;田豐;王鵬飛;祁一星;胡翠鳴;朱帥;梁賢淑;張威風;薛良良;張艷召;劉琦;郭顯勝;危亞軍;高宏生
• 申請（專利權）人: 中信重工機械股份有限公司
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06;C21C7/10;C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;H01F41/02
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 韓戰濤

本發明公開了一種250MeV超導回旋加速器主磁鐵的DT4磁極、磁軛鋼冶煉工藝，具體包括以下步驟：①超高功率電弧爐熔煉、②爐外精煉、③VOD?VCD?VD處理、④返LF爐提溫、⑤靜吹及VC真空澆注，并且澆注時，采用帶有滑動水口的精煉鋼包進行澆注；本發明采用雙真空冶煉澆注和具有滑動水口的精煉鋼包相結合的工藝，使得冶煉澆注的DT4磁極、磁軛大鋼錠化學成分控制滿足要求，鋼錠表面質量良好，鍛造、毛坯加工過程無異常，產品質量滿足技術協議要求。

技術領域

本發明屬于煉鋼技術領域，尤其涉及一種250MeV超導回旋加速器主磁鐵的DT4磁極、磁軛鋼冶煉工藝。

背景技術

質子放療是目前最先進的癌癥無創精準治療方法，目前全世界近70%的質子治療加速器都是回旋加速器，但目前尚未有國產的質子治療裝備問世。在這樣的迫切需求下，國家科技部立項：國家重點研發計劃“數字診療裝備重點專項-基于超導回旋加速器的質子放療設備研發”，開展250MeV超導回旋加速器研制。

磁極、磁軛是250MeV超導回旋加速器主磁鐵系統關鍵部件，目前國內尚未有采用雙真空方案生產DT4磁極、磁軛鋼錠的成功案例，亦無類似成功生產經驗可供借鑒。目前，國內生產該鋼種主要難點如下：

1）化學成分控制十分苛刻

① 碳含量要求≤0.025%，鋼水冶煉過程導致鋼水碳含量增加因素較多；

② 鋼水中Al含量較高，冶煉過程Si含量不易控制，另外Al極易氧化，且Al₂O₃粒徑細小，不易上浮，影響鋼水純凈度，易導致鋼錠探傷超標或加工過程夾雜物外露，且Al元素回收率極不穩定，成分控制難度大；

③ 該材質澆注溫度較高，VOD后需返回LF提溫，該過程易導致鋼水碳含量增加。

2）錠型較大，鋼錠凝固過程碳存在偏析。

發明內容

為了克服背景技術中存在的問題，本發明的目的是提出一種250MeV超導回旋加速器主磁鐵的DT4磁極、磁軛鋼冶煉工藝，該冶煉工藝采用雙真空結合滑動水口精煉中間包來冶煉澆注DT4磁極、磁軛用大鋼錠，使得最終的鋼錠滿足技術要求。

為了實現上述發明目的，本發明采用如下所述的技術方案：

一種250MeV超導回旋加速器主磁鐵的DT4磁極、磁軛鋼冶煉工藝，具體包括以下步驟：

① 超高功率電弧爐熔煉

將鋼板料和優質生鐵裝入超高功率電弧爐內，熔煉多次流渣，保證出鋼P≤0.005%，出鋼溫度1650-1680℃，出鋼采用留鋼留渣，嚴禁帶渣出鋼；

電爐出鋼按0.5kg/t鋼水加入Al塊預脫氧，防止進入LF爐后鋼水氧含量過高，導致加入造渣材料后渝渣嚴重；

② 爐外精煉

將經超高功率電弧爐熔煉后的鋼液送入LF爐內，采用C粉和SiAlCaBa粉脫氧，造好還原渣，并保證熔渣流動性良好，C粉和SiAlCaBa粉分批次加入，渣厚控制在150mm，白渣保持時間控制在20min以上，出鋼前保證化學成分滿足工藝要求，鋼液進VOD溫度控制在1560～1600℃；

③ VOD-VCD-VD處理

將經LF爐冶煉后的鋼液送入VOD爐內，冶煉過程中需精確設定槍位，控制好供氧流量、壓力、Ar氣流量及真空度，氧勢和CO趨勢圖出現明顯拐點后過吹5-8min，過吹后進行VCD操作，在真空度為0.5乇以下保持時間≥10分鐘，最終時間以氧勢和CO趨勢圖出現明顯拐點為判斷標準；VCD破空后取樣分析，必須滿足C≤0.01%，加入Al塊和石灰調整鋼水Al含量至工藝范圍和造渣，加鋁后再進行VD處理化渣，要求真空度0.5乇以下，VD時間10-15分鐘；