一种Ф600mm以上大规格锆铸锭的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种Φ６００ｍｍ以上大规格锆铸锭的生产方法，技术特征在于：采用配料、混料和真空等离子弧电极组焊技术，制备出成分相对均匀的自耗电极，并通过至少二次真空自耗电弧熔炼，采用“降熔速熔炼”和“成分均匀性控制”等技术，熔速控制参数为：１０～４０ｋｇ／ｍｉｎ，稳弧控制：磁感应强度１０～５０高斯，稳弧电流交变时间控制１～６０秒。与现有技术相比具有以下优点：本发明专利技术生产的大型锆铸锭，化学成分均匀、稳定，铸锭表面质量优良，优于真空自耗电弧熔炼的小规格铸锭，同时具有成品率高、生产效率高、易于制作大规格锆材等突出优点；本发明专利技术适用于生产大规格锆材用铸锭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种O600mm以上大规格锆铸锭的生产方法，属于铸造
，主要 用于冶金、石油化工等领域，稳定实现了O600隱以上大规格锆铸锭的工业化批量生产。
技术介绍
锆是一种过渡族元素，属于元素周期表中的IV-B族元素，它既是一种稀有金属， 又是一种战略金属，具有高温强度高、耐蚀性好、可加工、性能好和热中子吸收截面 低等综合性能，广泛用于核能、航天、航空、舰船、电子、纺织、造纸、医学等行业， 具有广阔的前途。近年来，由于它的优异耐蚀性，在化学工业的应用也逐渐增多。实' 验研究及典型事例己证明，锆在许多常用的酸、碱介质中具有优异的耐蚀性，锆在这 些介质中的特性十分独特，它可以在酸、碱互换条件下使用，如锆在温度低于IO(TC 时能耐抗各种浓度的盐酸、硝酸以及浓度低于50%硫酸的侵蚀，锆被认为是在所有的 醋酸溶液中最耐蚀的材料。目前，工业化生产锆铸锭的常规锭型约O350mm。 一般来说，随着锭型的增大，带' 来熔炼难度的加大，大型铸锭的成分均匀性常常难以得到保证。随着国内外经济的快 速发展，化学工业等行业对大型锆质耐蚀设备需求剧增，而大型锆质耐蚀设备一般生 产工艺是采用小型锆材悍接成大型锆材，但该工艺方法存在必须进行大量焊接、生产 效率低、焊缝质量无法100%保证、容易发生焊缝渗漏事故、无法彻底消除缝隙腐蚀等, 问题。因此，为了减少焊接、防止缝隙腐蚀，目前较先进的大型设备的发展趋势是整. 体设计、整体制作，尽可能地减少焊接。因此，急需大规格锆材，而大型锆铸锭是生 产大规格材料的前提，同时大型铸锭对于提高大规格材料质量的一致性、稳定性和成 材率也具有重要意义，因而，迫切需要采取一种可靠的熔炼技术，生产出高质量的规格大于①600mm直径的大型锆铸锭。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种0)600ram以上大规格锆铸锭的生产 方法，解决大型电极制备和大直径优质铸锭熔炼均匀性控制的难题，提供一种适合工 业化生产的、高质量的规格大于O600mm直径的大型锆铸锭的生产方法。技术方案本专利技术的基本思想是采用配料、混料和真空等离子弧电极组焊技术，制备出成 分相对均匀的自耗电极，并通过至少二次真空自耗电弧熔炼，采用"降熔速熔炼"和"成分均匀性控制"等技术，熔速控制参数为10 40Kg/min，稳弧控制磁感应强 度10 50高斯，稳弧电流交变时间控制1 60秒。本专利技术方法的特征在于步骤如下步骤l:将最大粒度不超过30mm的海绵锆，充分混合后压制成电极块 步骤2:使用真空等离子弧将电极块焊接锆电极，控制焊接预真空《10Pa，漏气 率《2Pa/min;步骤3:两次真空自耗电弧炉熔炼得到锆铸锭，熔速控制参数为10 40Kg/min， 磁感应强度10 50高斯，稳弧电流交变时间控制1 60秒，常规工艺参数电压28 40V，真空度不大于10Pa;漏气率不大于0.2 3.!113/8;铸锭在真空下冷却5小时以上。在于步骤1中加入合金添加剂与海绵锆混合，所述合金添加剂按照锆铸锭材料标 号的规定进行确定。步骤3真空自耗电弧炉熔炼重复进行2次以上。熔炼过程通过熔池交替换向充分搅拌。有益效果本专利技术的提出的cD600腿以上大规格锆铸锭的生产方法，采用熔炼合理的控制参数， 熔炼过程通过熔池交替换向充分搅拌，有效提高了成分均匀性，控制了温度场，保证 了熔池形状及深度的稳定。由于铸锭顺序凝固过程稳定、可控，使得熔炼、结晶过程 稳定，保证了大规格铸锭成分的均匀性，稳定实现大规格锆铸锭的工业化批量生产。 保证铸锭成分的均匀性，本专利技术与现有技术相比具有以下优点本专利技术生产的大型锆铸锭，化学成分均匀、稳定，铸锭表面质量优良，优于真空自耗电弧熔炼的小规格铸锭，同时具有成品率高、生产效率高、易于制作大规格锆材等突出优点；本专利技术适用于生产大规格锆材用铸锭。 具体实施例方式现结合实施例对本专利技术作进一步描述-实施例1加入Zr02合金添加剂的锆铸锭的熔炼步骤1:将最大粒度不超过30mm的海绵锆(氧0. 06%)和Zr02合金添加剂，氧含 量目标控制O. 10%，充分混合后压制成电极块步骤2:使用真空等离子弧将电极块焊接锆电极，控制焊接预真空2Pa，漏气率 1.2Pa/min;步骤3:在真空自耗电弧炉上熔炼一次成①600mm铸锭，熔速控制参数为22 16Kg/min，稳弧控制磁感应强度30高斯，稳弧电流交变时间控制20秒；然后再经 一次真空自耗电弧炉熔炼，.形成①700咖铸锭，熔速控制参数为35 25Kg/min,稳弧控制磁感应强度20高斯，稳弧电流交变时间控制IO秒；其他常规工艺参数电压 28 40V，真空度不大于10Pa;漏气率不大于0.2Pa .mVS ;铸锭在真空下冷却5小时 以上。熔炼过程通过熔池交替换向充分搅拌。本实施例熔炼所得铸锭表面光洁，无皮下气孔、冷隔等，在铸锭头、底部两部位 取样进行化学成分分析，其主要元素氧含量是0.11%、 0.106%,完全达到目标控制要 求且均匀，同时C、 N、 Fe等杂质元素也控制得较好，满足标准要求且均匀。实施例2加入Zr-2. 5Nb合金添加剂的锆铸锭的熔炼步骤l:将最大粒度不超过30mm的海绵锆(氧0.06%)和锆铌中间合金添加剂， 氧含量目标控制O. 10%,充分混合后压制成电极块所述的锆铌中间合金的化学成分 铌35%,氧0.06%;步骤2:使用真空等离子弧将电极块焊接锆电极，控制焊接预真空1.2Pa，漏气率 1Pa/min;步骤3:在真空自耗电弧炉上熔炼一次成①540mm铸锭，熔速控制参数为15 10Kg/min，稳弧控制磁感应强度20高斯，稳弧电流交变时间控制20秒；再经第二 次真空自耗电弧炉熔炼，形成O600mm铸锭，熔3I^制参数为30 20Kg/min，稳弧控 制磁感应强度20高斯，稳弧电流交变时间控制15秒；然后再经第三次真空自耗电' 弧炉熔炼，形成①700mm铸锭，熔速控制参数为35 25Kg/min，稳弧控制磁感应强 度15高斯，稳弧电流交变时间控制IO秒；其他常规工艺参数电压28 40V，真空 度不大于10Pa;漏气率不大于0.2 &.1113/3;铸锭在真空下冷却5小时以上。熔炼过程通过熔池交替换向充分搅拌。本实施例制得Zr-2. 5Nb合金锭。经检验铸锭表面光洁，无皮下气孔、冷隔等缺陷，, 在铸锭头、底部两部位取样进行化学成分分析，其主要元素铌和氧含量分别是2. 46%、. 2. 52%和0. 085%、 0.09%,完全达到目标控制要求且均匀，同时C、 N、 Fe等杂质元素 也控制得较好，满足标准要求且均匀。实施例3未添加合金添加剂的锆铸锭的熔炼步骤l:将最大粒度不超过30mm的海绵锆(氧0.08%)压制成电极块 步骤2:使用真空等离子弧将电极块焊接锆电极，控制焊接预真空1. 2Pa，漏气率 1. 3Pa/min;步骤3:在真空自耗电弧炉上熔炼一次成①600mm铸锭，熔速控制参数为22 16Kg/min，稳弧控制磁感应强度30高斯，稳弧电流交变时间控制20秒；然后再经 一次真空自耗电弧炉熔炼，形成①700mm铸锭，烙速控制参数为35 25Kg/min，稳弧 控制磁感应强度20高斯，稳弧电流交变时间控制IO秒；其他常规工艺参数电压 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Φ６００ｍｍ以上大规格锆铸锭的生产方法，其特征在于步骤如下：　步骤１：将最大粒度不超过３０ｍｍ的海绵锆或海绵锆和，充分混合后压制成电极块：　步骤２：使用真空等离子弧将电极块焊接锆电极，控制焊接预真空≤１０Ｐａ，漏气率≤２Ｐａ ／ｍｉｎ；　步骤３：两次真空自耗电弧炉熔炼得到锆铸锭，熔速控制参数为：１０～４０Ｋｇ／ｍｉｎ，磁感应强度１０～５０高斯，稳弧电流交变时间控制１～６０秒，其他常规工艺参数：电压２８～４０Ｖ，真空度不大于１０Ｐａ；漏气率不大于０．２；铸锭 在真空下冷却５小时以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，贾栓孝，李献军，张健，冯军宁，杨蓉，何育兴，陈战乾，李宏建，国斌，
申请(专利权)人：宝鸡钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]