一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系制造技术

本发明专利技术属于特种合金精炼技术领域，尤其涉及一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系，所述渣系的组成和重量百分比为：CaF260%～65%，Al2O315%～20%，CaO13%～15%，SiO26%～10%；所述渣系熔点为1100～1150℃，1600℃的粘度为0.04～0.07Pa·s，1600℃时渣阻0.27～0.3Ω·cm。采用上述渣系生产的镍基合金抽锭电渣重熔板坯表面质量良好，没有明显重皮、夹渣等缺陷。根据GB/T1979-2001标准对板坯内部质量进行检测，未发现疏松、偏析、白亮带、皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡、非金属夹杂物及夹渣、异金属夹杂物等缺陷，钢锭内部质量良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特种合金精炼
，尤其涉及一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系。
技术介绍
电渣重熔是将自耗电极插入水冷结晶器的渣池中，渣池逐渐将其加热熔化，形成金属熔滴，然后金属熔滴穿过渣池进入金属熔池，金属熔池在水冷条件下逐渐凝固形成铸锭。电渣重熔工艺技术主要分为：固定式电渣重熔工艺和抽锭式电渣重熔工艺。固定式电渣重熔工艺是整个冶炼过程在封闭的结晶器内进行，铸锭由下而上顺序凝固，不存在漏钢、漏渣的问题，采用CaF2、Al2O3 二元渣系或CaF2、Al2O3、CaO三元渣系。抽锭电渣重熔工艺是自耗电极一边熔化形成金属熔池，金属熔池一边凝固被连续地拉出结晶器，结晶器与铸锭做相对移动，会出现漏钢、漏渣问题，不容易获得良好的表面质量。为了改善钢锭的表面质量，抽锭电渣重熔渣系采用CaF2、CaO、Al2O3、MgO、SiO2五元渣系，加入少量的SiO2是为了降低渣系的熔点，渣中硅氧阴离子聚合程度大，结晶能力差，即使冷却到液相线温度以下仍能保持过冷液体的状态，渣皮塑性强，不容易破裂。渣中加入MgO，使固态渣中高硬度矿相增多，使固态渣的高温强度提高，提高渣皮在抽锭过程中的抗拉破能力。文献“电渣重熔用新渣系的开发研究”公布了一种生产Q235钢抽锭电渣重熔用渣系，渣系各组元质量百分比为：CaF2 30%，CaO 30%，Al2O3 35%，SiO2 5%； 文献“抽锭式结晶器板坯电渣炉漏钢原因探讨”采用抽锭电渣重熔技术生产低合金钢，其采用的渣系各组元的质量百分比为CaF2 30%～50%，Al2O3 20%～35%，CaO 15%～25%，MgO 3%～8%，SiO2  6%～15%。
技术实现思路
本专利技术在抽锭电渣重熔技术的基础上，提供一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系，避免镍基合金板坯抽锭电渣重熔过程中出现的内部夹渣、表面漏钢、漏渣等问题，生产出厚度小于200 mm，宽度大于1250mm，重量大于6吨的镍基合金板坯，该电渣重熔板坯可直接进入炉卷轧机热轧成卷，节省中间的锻造开坯工序，缩短耐蚀合金板、带、箔材的生产流程，降低生产成本，降低能耗降低。本专利技术的渣系适用于UNS N06625、UNS N06600、UNS N06690等镍基合金，本专利技术涉及的镍基合金的熔点为1290～1350℃，抽锭电渣渣系的熔点必须低于镍基合金的熔点，过热的金属熔池在结晶器内上升过程中，将结晶器四周的固态渣皮重新熔化，形成薄而均匀的渣皮，液态金属在渣皮的包裹下凝固，获得光滑的钢锭表面；本专利技术涉及的镍基合金中的合金元素的含量重量百分比之和超过90%，其中UNS N06625镍基合金的成分范围为：C≤0.1%，Si≤0.5%，Mn≤1.0%，S≤0.015%，P≤0.015%，Cr20%～23%，Ni≥58%，Mo8%～10%，Nb3.15%～4.15%，Al≤0.4%，Ti≤0.4%，Fe≤5.0%；UNS N06600镍基合金的成分范围为：C≤0.15%，Si≤0.5%，Mn≤1.0%，S≤0.015%，Cr14%～17%，Ni≥72%，Fe6%～10%；UNS N06690镍基合金的成分范围为：C≤0.05%，Si≤0.5%，Mn≤0.5%，S≤0.015%，Cr27%～31%，Ni≥58%，Fe7%～11%，钢的合金含量越高，液态钢液的粘度值越高，流动性越差，该镍基合金在1600℃时粘度为0.007~0.008Pa·s，远高于低合金钢在1600℃时粘度0.002~0.003Pa·s。针对本专利技术涉及的镍基合金特点，本专利技术的渣系由CaF2、Al2O3、CaO、SiO2组成，不加入MgO，MgO会使渣系的高温粘度剧增，MgO每增加1%，熔渣粘度上升约0.02Pa·s，容易在镍基合金板坯抽锭电渣重熔过程中形成夹渣；CaF2能降低渣的熔点、粘度和表面张力， Al2O3能提高渣系渣阻，增加渣系粘度值，CaO能提高熔渣碱度，提高脱硫效果，SiO2可以降低渣的熔点，生成发生塑性变形的矿物、非晶质矿物，提高渣皮的塑性变形能力，防止渣皮拉破。本专利技术提出的镍基合金抽锭电渣重熔渣系如下：首先，渣系必须具有合适的渣阻，渣系中的Al2O3含量控制在15%～20%，使该渣系1600℃时渣阻约0.27～0.3Ω·cm，渣阻比较合适，能够产生足够的热量，保证金属熔化；当渣系中Al2O3含量低于15%时，渣系1600℃时渣阻≤0.2Ω·cm，不能有效提高电渣重熔电效率，当渣系中Al2O3含量高于20%时，可以有效提高渣阻，更经济的利用电能，但是，会使电渣重熔的速度增加，金属熔池加深，镍基合金板坯中心出现疏松或缩孔，因此，镍基合金板坯电渣重熔渣系的Al2O3含量不能高于20%。第二，CaF2在高温下会发生水解反应，生成2%～5%的CaO，因此，CaO含量选择在13%～15%，与Al2O3形成低熔点的复合化合物，降低渣系的熔点。第三，在所设计渣系CaO、Al2O3含量不变的情况下，加入CaF2是为了调整渣系的高温粘度，当CaF2含量高于65%时，1600℃时熔渣粘度小于0.04Pa·s，具有非常好的流动性，在抽锭过程中会出现漏渣、漏钢现象，当CaF2含量低于60%时，1600℃时熔渣高温粘度高于0.07Pa·s，流动性变差，流动性不好的镍基合金熔液与流动性不好的液态渣难以分离，会出现夹渣。因此，镍基合金板坯电渣重熔渣系的CaF2含量选择在60%～65%。最后，渣系中必须加入SiO2，生成易发生塑性变形的矿物、非晶质矿物，提高渣皮的塑性，防止抽锭过程中渣皮拉破。抽锭电渣重熔渣系中至少应加入6%的SiO2，才能形成足够的塑性变形矿物和非晶质矿物，提高渣皮的塑性，加入的SiO2量越多，越有利于抽锭电渣重熔，但是，SiO2含量超过10%后，会使镍基合金中的Si增加，影响镍基合金的抗氧化性酸介质的腐蚀性能，抗晶间腐蚀性能。因此，镍基合金板坯电渣重熔渣系的SiO2含量选择在6%～10%。综上所述，本专利技术提供了一种用于镍基合金板坯抽锭电渣重熔的四元渣系，所述四元渣系的组成和重量百分比为：CaF260%～65%，Al2O315%～20%，CaO13%～15%，SiO26%～10%。该渣系熔点为1100～1150℃，低于镍基合金的熔点为1290～1350℃，有利于形成薄而均匀的渣皮，获得良好的表面质量。抽锭电渣重熔低合金钢渣系1600℃的粘度为0.1～0.12Pa·s，而该渣系1600℃的粘度为0.04～0.07Pa·s， 流动性较好，适合镍基合金板坯抽锭电渣重熔。1600℃时渣阻0.27～0.3Ω·cm，能够保证电渣重熔进行。本专利技术渣系的熔点、粘度、渣阻与镍基合金板坯抽锭电渣重熔是匹配的。本专利技术的内容中，所述四元渣系的组成和重量百分比较好的为：CaF263%～65%，Al2O315%～16%，CaO13%～14%，SiO26%～9%。该渣系熔点为1100～1120℃，1600℃的粘度为0.04～0.06Pa·s，1600℃时渣阻0.27～0.29Ω·cm。采用本专利技术渣系进行镍基合金板坯抽锭电渣重熔，一般可以经如下步骤：第一步，采用中频感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系，所述镍基合金为UNS N06625、UNS N06600、UNS N06690镍基合金；其特征在于：所述渣系的组成和重量百分比为：CaF260%～65%，Al2O315%～20%，CaO13%～15%，SiO26%～10%；所述渣系熔点为1100～1150℃，1600℃的粘度为0.04～0.07Pa·s，1600℃时渣阻0.27～0.3Ω·cm。

【技术特征摘要】
1.一种镍基合金板坯抽锭电渣重熔用渣系，所述镍基合金为UNS N06625、UNS N06600、UNS N06690镍基合金；其特征在于：所述渣系的组成和重量百分比为：CaF260%～65%，Al2O315%～20%，CaO13%～15%，SiO26%～10%；所述渣系熔点为1100～1150℃，1600℃的粘度为0.04～0.07Pa·s，1600℃时渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗利阳，王新鹏，陈帅超，宁天信，张春林，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41