一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系及冶炼方法技术

本发明专利技术涉及一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系及冶炼方法。所述电渣重熔渣系，以质量分数计，包括如下组分，CaF2：40～80％；Al2O3：10％～30％；CaO：10％～30％；SiO2：0～20％；MgO：0～15％；B2O3：0～5％。采用上述电渣重熔渣系的冶炼方法，具体包括如下步骤：S1.根据上述配比配制电渣重熔渣系，破碎搅拌均匀、干燥，熔炼前10min取用；S2.电渣重熔采用熔炼气氛保护，熔炼气氛为Ar和N2的混合气，熔炼气氛中的氧浓度在150ppm以下。本发明专利技术提供了一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系，本发明专利技术的渣系配方和电渣冶炼工艺可将钢锭中难控制的成分Al、Si、B、N、O控制在规定范围内，且钢锭中成分更均匀。且钢锭中成分更均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系及冶炼方法


[0001]本专利技术属于金属冶炼领域，具体涉及一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系及冶炼方法。

技术介绍

[0002]随着电力工业的发展和全球对环境问题的日益关注，节约一次能源，加强环境保护，减少有害废气排放，降低地球温室效应，已引起国内外的高度重视。提高火电机组的热效率，采用超临界、超超临界机组是防止环境污染的有效途径之一。随着我国超临界、超超临界火电机组的迅猛发展，新材料、新工艺不断出现，高合金耐热钢如P91、P92、FB2、Cr12等得到普遍采用。
[0003]电渣重熔是重要的特种冶炼手段，去除大颗粒夹杂物效果显著，提高钢的纯净度；宏观偏析小，改善钢的成分均匀性，增加了转子钢材料的质量稳定性和可靠性；微观偏析小，材料的强度和韧性显著提高；能够提高其元素分布的均匀性。
[0004]高合金耐热钢中合金含量较高，准确控制难度大。在电渣重熔高合金耐热钢过程中需要特别控制的元素包括Al、Si、B、N、O等。现阶段，专利技术专利CN201510923798.1涉及一种P91电渣钢的氧含量及其非金属夹杂物的控制方法，专利技术专利CN201610009905.4公开了一种洁净钢电渣钢的冶炼方法，采用该方法能够将电渣锭中非金属夹杂物控制在规定范围内。专利技术专利CN201910343716.4涉及一种大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺方法。
[0005]上述专利中仅公开了几类钢种中非金属夹杂物的控制方法，而这些钢种中元素成分的控制却没有涉及，如何控制钢钢种中难控制的元素是十分关键的难题，这些元素对钢性能的影响起决定性作用，目前关于电渣重熔冶炼高合金耐热钢的相关渣系尚未见报道，因此开展电渣重熔冶炼高合金耐热钢专用渣系相关的基础研究就很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系及冶炼方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系,以质量分数计，包括如下组分，CaF2：40～80％；Al2O3：10％～30％；CaO：10％～30％；SiO2：0～20％；MgO：0～15％；B2O3：0～5％。
[0008]本专利技术另一方面提供一种采用上述电渣重熔渣系的冶炼高合金耐热钢的方法，具体包括如下操作：
[0009]S1.根据上述配比配制电渣重熔渣系，破碎搅拌均匀、干燥，熔炼前10min取用；
[0010]S2.电渣重熔采用熔炼气氛保护，熔炼气氛为Ar和N2的混合气，熔炼气氛中的氧浓度在150ppm以下。
[0011]进一步地，所述方法中电极熔炼前，电极表面车光处理，保持表面光洁干燥无锈无油污。
[0012]进一步地，所述S1中破碎前各组分渣料需按照烘烤制度各自进行烘烤。
[0013]进一步地，所述S1中B2O3需单独进行干燥，然后再与其余渣料混合。
[0014]进一步地，所述S1中干燥条件为300℃烘干4小时以上。
[0015]进一步地，所述方法中电极氧含量在30ppm以下。
[0016]进一步地，所述S2中熔炼气氛需经过脱氧和脱水处理，其中Ar:N2的流量比为9:1～3:7。
[0017]本专利技术经过相图及热力学分析，以CaF2‑
CaO
‑
Al2O3基础三元渣系，炉渣组分中CaF2：40～80％，Al2O3、CaO含量为10％～30％，降低渣中Al2O3活度，可以保证在一定钢中氧含量下的钢中低Al浓度，本专利技术通过热力学计算，采用在渣中添加SiO2和B2O3的方法分别来控制钢中的Si和B含量，渣中SiO2、Al2O3与钢中[Al]、[Si]存在如下平衡反应：
[0018]3(SiO2)+4[Al]＝2(Al2O3)+3[Si][0019][0020]式中K为平衡常数，a为活度，若渣中氧化铝活度和氧化硅活度以及钢中Al活度为确定值，则钢中Si活度为定值。钢中的Si活度可通过调节渣中氧化铝活度和氧化硅活度以及钢中Al活度来改变。
[0021]渣中SiO2、B2O3与钢中[B]、[Si]存在如下平衡反应：
[0022]3(SiO2)+4[B]＝2(B2O3)+3[Si][0023][0024]式中K为平衡常数，a为活度，如果钢中[B]活度高时，那么可以通过增加渣中SiO2活度，或者减少渣中B2O3活度和钢中[Si]活度来减少钢中[B]的活度；如果钢中[B]活度低时，那么可以通过减少渣中SiO2活度，或者增加渣中B2O3活度和钢中[Si]活度来增加钢中[B]的活度。
[0025]熔炼中N2与钢中[N]存在如下平衡反应：
[0026]N2＝2[N][0027][0028]式中K为平衡常数，P为压强，如果钢中[N]活度低，那么可以通过增加N2分压，来增加N活度；如果钢中[N]活度高，那么可以通过减少N2分压，来减少N活度；
[0029]熔炼中O2与钢中[O]存在如下平衡反应：
[0030]O2＝2[O][0031][0032]式中K为平衡常数，P为压强，如果钢中[O]活度低，那么可以通过增加O2分压，来增加O活度；如果钢中[O]活度高，那么可以通过减少O2分压，来减少O活度。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034]本专利技术经过相图及热力学分析，提供了一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系，本专利技术的渣系配方和电渣冶炼工艺可将钢锭中难控制的成分Al、Si、B、N、O控制在规定范围内，且钢锭中成分更均匀。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]以下对本专利技术的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]本专利技术提供一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系,以质量分数计，包括如下组分，CaF2：40～80％；Al2O3：10％～30％；CaO：10％～30％；SiO2：0～20％；MgO：0～15％；B2O3：0～5％。
[0038]采用上述渣系进行冶炼的步骤具体包括：
[0039]1.渣料处理
[0040]Al2O3，称量，1400℃于Al2O3坩埚内烘干10小时，密封；MgO，称量，破碎，1100℃于MgO坩埚内烘干10小时，密封；B2O3，称量，300℃刚玉坩埚内烘干10小时，密封；CaF2，称量，500℃刚玉坩埚内烘干10小时，密封；SiO2，称量，1000℃石英坩埚内烘干10小时，密封；以上干燥过程，待炉内温度降到200～300℃至室温时，迅速封装，防止环境水份重新吸收；
[0041]本专利技术也可以市面上购买的预熔渣为基础，将预熔渣称量，破碎，300℃烘干后，分析其中的CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、MgO、B2O3的含量，密封，配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高合金耐热钢的电渣重熔渣系,其特征在于，以质量分数计，包括如下组分，CaF2：40～80％；Al2O3：10％～30％；CaO：10％～30％；SiO2：0～20％；MgO：0～15％；B2O3：0～5％。2.一种基于权利要求1所述电渣重熔渣系的冶炼高合金耐热钢的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1.根据配比配制电渣重熔渣系，破碎搅拌均匀、干燥，熔炼前10min取用；S2.电渣重熔采用熔炼气氛保护，熔炼气氛为Ar和N2的混合气，熔炼气氛中的氧浓度在150ppm以下。3.根据权利要求2所述的冶炼高合金耐热钢的方法，其特征在于，所述方法中电极熔炼前，电极表面车光处理，保持表面光洁干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘喜海，李杰，刘实，
申请(专利权)人：沈阳金正冶金技术有限公司，
类型：发明
国别省市：