以高AL、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于感應(yīng)爐+爐外精煉冶煉技術(shù)領(lǐng)域，針對以高AL、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]VOD爐精煉是冶煉低碳超純凈合金非常有效的方法，通過吹氧可以大幅降低合金中的碳含量，同時可以產(chǎn)生強(qiáng)氣流攪拌實現(xiàn)夾雜物的形成、上浮、進(jìn)入渣中而去除，實現(xiàn)低碳和超純凈的效果。以高Al、Ti返回料為原材料生產(chǎn)低碳超純凈鎳基合金傳統(tǒng)的冶煉工藝為EAF+LF+V0D，采用該工藝生產(chǎn)鎳基合金時，在EAF爐(電弧爐)生產(chǎn)過程中N1、Cr等貴重合金元素大量地滲透入電弧爐爐殼的磚縫中，造成大量損失，增加了生產(chǎn)成本；并且滲入磚縫中的N1、Cr等元素會在后續(xù)的冶煉中重新熔入鋼液中，對于后期冶煉低鎳鉻或無鎳鉻的品種，存在成分不合格的風(fēng)險。采用中頻爐(IM)代替電弧爐(EAF)進(jìn)行鎳基合金化料，會避免上述不利現(xiàn)象。但是中頻爐(頂)化料時無法實現(xiàn)爐中吹氧操作，無法去除返回料中Al、Ti，進(jìn)而無法進(jìn)行VOD吹氧操作(易噴濺且溫度升高過快，損害爐體)，因此不利于合金純凈度的控制。根據(jù)現(xiàn)有的資料顯示:國外生產(chǎn)此類低碳超純凈鎳基合金冶煉工藝為IM+LF+V0D，采用的低鋁、鈦的返回料配料，后用純鋁和純鈦進(jìn)行成份調(diào)整的生產(chǎn)工藝，這種生產(chǎn)工藝對返回料有很高的要求，限制了返回料的廣泛使用；而國內(nèi)生產(chǎn)此類合金的工藝除了與國外同樣冶煉工藝外，很多企業(yè)及部分科研單位采用高鋁鈦含量返回料同純金屬料配合使用的方法進(jìn)行生產(chǎn)，即加入大量的純金屬料降低鋁、鈦在配料中的比例，使其達(dá)到可以VOD吹氧操作的百分含量(如Al+Ti:^0.40%時);這種方法的問題是大量的純金屬料的使用增加了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，針對上述兩種工藝冶煉低碳超純凈鎳基合金存在的技術(shù)問題，對中頻爐(頂)+LF+V0D工藝進(jìn)行改進(jìn)，以LF爐吹氧的方式降低Al+Ti含量，以保證鎳基合金具備VOD精煉條件。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0005]一、操作流程
配料一備料一頂冶煉一扒渣一吹氧一LF冶煉一扒渣一VOD爐冶煉一調(diào)成分一澆注。
[0006]二、具體工藝措施
①根據(jù)合金成分控制要求計算冶煉所需要的各種返回鋼、合金料的量，形成料單；同時預(yù)計各種輔助材料，如脫氧劑、各種渣料等；
②準(zhǔn)備①中所確定的各種材料，進(jìn)行表面處理、稱重并送至爐前備用。使用前做好分類及防灰塵污染等處理；返回料要求無油污、灰塵等；調(diào)成分用的金屬料要求表面光亮、無雜質(zhì)、粒度均勻；所用渣料如氧化鈣、螢石要求使用手選料、粒度相對均勻無宏觀可視雜質(zhì)；脫氧劑為袋裝料，使用前開封；
③中頻爐(頂)分批次裝合金料，返回料中帶入Al+Ti之和不大于4.5%，并給電開始化料；當(dāng)出現(xiàn)金屬液面時開始進(jìn)行液面覆渣；全熔溫度> 1650°c，翻鋼入中間包，吊到扒渣臺進(jìn)行扒渣；
④扒洛結(jié)束后吊入LF爐,入位后深吹氧5min?1min；LF爐加洛后給電,進(jìn)行脫硫操作，適量加入增碳劑；渣料化好后給電lOmin，取樣分析，達(dá)到最佳目標(biāo)值C:0.3%?0.5%、S:彡 0.002%、Al+Ti ■.( 0.40% ;溫度> 1680。。，吊出 LF 爐；
⑤扒渣臺扒渣后取樣，吊入VOD爐進(jìn)行吹氧脫碳及真空脫氣操作，吹氧200mm3?350mm3,加洛料、脫氧劑進(jìn)行脫氣操作,真空度彡10Pa,保持1min?15min ；
⑥調(diào)整合金成分、調(diào)出澆注。
[0007]三、成品理化檢驗結(jié)果應(yīng)符合C:0.010% ?0.020%、S 0.010%、O 0.0035% ；非金屬夾雜物=A類:彡0.0級、B類:彡1.0級、C類<0.0級、D類:< 1.0級。
[0008]對技術(shù)思路和發(fā)明點的說明:
中間包吊入LF爐前進(jìn)行扒渣，目的是減少脫硫操作及VOD精煉操作時鋼液中回硫的程度；入位后進(jìn)行深吹氧5min?lOmin，利用鋼液的溫度創(chuàng)造的熱力場條件使得Al、Ti和吹入的氧進(jìn)行反應(yīng)，形成的夾雜物在攪拌的前提下上?。淮笛鹾蠹尤胧孪葴?zhǔn)備好的渣料，根據(jù)合金冶煉過程，調(diào)整渣料的比例，保證良好的脫硫效果；氧和鋁形成的夾雜物上浮后進(jìn)入渣中，被渣料吸附，起到去除夾雜物的作用。
[0009]LF爐成分達(dá)到控制要求，溫度> 1680°C，吊出LF爐；C:0.3%?0.5%是為了保證合金在VOD冶煉中具備良好的吹氧效果；S 0.002%是為了減小VOD爐精煉時脫硫的壓力；A1+T1:彡0.40%是為了防止VOD吹氧過程中形成噴濺。
[0010]VOD爐冶煉時保證吹氧量200mm3?350mm3,是為了保證能夠充分的碳氧反應(yīng),實現(xiàn)較低的碳含量；脫氣過程中真空度彡10Pa以后保持1min?15min,可以保證合金中較低的氣體含量。
[0011]本發(fā)明的有益效果:可以使用常規(guī)的返回料和金屬料生產(chǎn)；采用LF爐吹氧的方式將Al、Ti降低；通過VOD吹氧操作實現(xiàn)超低碳超純凈化，脫碳和去夾雜；效果明顯，操作簡便。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]實施例1、實施例2共同執(zhí)行的具體工藝措施:
①根據(jù)合金成分控制要求計算冶煉所需要的各種返回鋼、合金料的量。形成料單。同時預(yù)計各種輔助材料，如脫氧劑100kg、各種洛料2000kg等。
[0014]②準(zhǔn)備①中所確定的各種材料，進(jìn)行表面處理、稱重并送至爐前備用。返回料無油污、灰塵等。金屬料表面光亮、無雜質(zhì)、粒度相對均勻。氧化鈣、螢石均為手選料。
[0015]⑥調(diào)整合金成分、調(diào)出澆注。
[0016]實施例1
1.具體工藝措施
③中頻爐(頂)分批次裝合金料30000kg，返回料中帶入Al+Ti之和3.48%，并給電開始化料，當(dāng)出現(xiàn)金屬液面時開始進(jìn)行液面覆渣，全熔溫度1690°C，翻鋼入中間包；吊到扒渣臺進(jìn)行扒渣成鏡面渣；
④扒渣結(jié)束后吊入LF爐，入位后深吹氧6min；LF爐加渣后給電，進(jìn)行脫硫操作，適量加入增碳劑70kg，渣料化好后給電1min ;取樣分析，C:0.36%,S:0.002%,Al+T1:0.27% ;溫度1700°C，吊出 LF 爐；
⑤扒渣臺扒渣后取樣，吊入VOD爐進(jìn)行吹氧脫碳及真空脫氣操作；吹氧258mm3，加渣料、脫氧劑進(jìn)行脫氣操作，真空度< 10Pa，保持13min。
[0017]2.成品理化檢驗結(jié)果:C:0.017%、S:0.0008%、O:0.0019%,非金屬夾雜物:A類:0.0級、B類:0.5級、C類0.0級、D類0.5級。
[0018]實施例2
1.具體工藝措施
③中頻爐(IM)分批次裝合金料31000kg，返回料中帶入Al+Ti之和3.62%，并給電開始化料，當(dāng)出現(xiàn)金屬液面時開始進(jìn)行液面覆渣，全熔溫度1710°C，翻鋼入中間包；吊到扒渣臺進(jìn)行扒渣成鏡面渣；
④扒渣結(jié)束后吊入LF爐，入位后深吹氧1min；LF爐加渣后給電，進(jìn)行脫硫操作，適量加入增碳劑70kg，渣料化好后給電1min ;取樣分析，C:0.41%、S:0.0015%、Al+T1:0.30%。溫度1710°C ;吊出LF爐；
⑤扒渣臺扒渣后取樣，吊入VOD爐進(jìn)行吹氧脫碳及真空脫氣操作；吹氧264mm3，加渣料、脫氧劑進(jìn)行脫氣操作，真空度< 10Pa，保持15min。
[0019]2.成品理化檢驗結(jié)果:C:0.010%、S:0.0009%、O:0.0017%,非金屬夾雜物:A類:0.0級、B類:0.5級、C類0.0級、D類0.5級。
【主權(quán)項】
1.一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，采用M+LF+VOD冶煉工藝，其特征在于:所述頂中頻爐分批次裝合金料，返回料中帶入Al+Ti之和不大于4.5%，并給電開始化料，當(dāng)出現(xiàn)金屬液面時開始進(jìn)行液面覆渣；全熔溫度> 1650°C，翻鋼入中間包，吊到扒渣臺進(jìn)行扒渣；所述LF爐以吹氧的方式降低Al+Ti含量；扒渣結(jié)束后中間包吊入LF爐，入位后深吹氧5min?1min ;LF爐加渣后給電，進(jìn)行脫硫操作，適量加入增碳劑；渣料化好后給電lOmin，取樣分析；溫度> 1680°C，吊出LF爐；所述VOD爐進(jìn)行吹氧脫碳及真空脫氣操作，吹氧200mm3?350mm 3，加渣料、脫氧劑進(jìn)行脫氣操作，真空度< lOOPa，保持 1min ?15min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，采用頂+LF+V0D冶煉工藝，其特征在于:所述LF爐取樣分析最佳目標(biāo)值C:0.3%?0.5%、S:彡 0.002%、Al+Ti..( 0.40%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，采用頂+LF+VOD冶煉工藝，其特征在于:所述頂中頻爐分批次裝合金料30000kg，返回料中帶入Al+Ti之和3.48%，并給電開始化料，當(dāng)出現(xiàn)金屬液面時開始進(jìn)行液面覆渣，全熔溫度1690°C，翻鋼入中間包，吊到扒渣臺進(jìn)行扒渣成鏡面渣，扒渣結(jié)束后吊入LF爐；所述LF爐當(dāng)中間包入位后深吹氧6min ；LF爐加渣后給電，進(jìn)行脫硫操作，適量加入增碳劑70kg，渣料化好后給電1min ;取樣分析；溫度1700°C，吊出LF爐；所述VOD爐進(jìn)行吹氧脫碳及真空脫氣操作，吹氧258mm33，加渣料、脫氧劑進(jìn)行脫氣操作，真空度< 10Pa，保持13min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，采用頂+LF+VOD冶煉工藝，其特征在于:所述LF爐取樣分析，C:0.36%、S:0.002%、Al+Ti:0.27%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，采用頂+LF+VOD冶煉工藝，其特征在于:所述頂中頻爐分批次裝合金料31000kg，返回料中帶入Al+Ti之和3.62%，并給電開始化料，當(dāng)出現(xiàn)金屬液面時開始進(jìn)行液面覆渣，全熔溫度1710°C，翻鋼入中間包，吊到扒渣臺進(jìn)行扒渣成鏡面渣，扒渣結(jié)束后吊入LF爐；所述LF爐當(dāng)中間包入位后深吹氧1min ;LF爐加渣后給電，進(jìn)行脫硫操作，適量加入增碳劑70kg，渣料化好后給電1min ;取樣分析；溫度1710°C，吊出LF爐；所述VOD爐進(jìn)行吹氧脫碳及真空脫氣操作，吹氧264mm33，加渣料、脫氧劑進(jìn)行脫氣操作，真空度< 10Pa，保持15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種以高Al、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，采用頂+LF+VOD冶煉工藝，其特征在于:所述LF爐取樣分析，C:0.41%、S:0.0015%、Al+Ti:0.30%ο
【專利摘要】本發(fā)明公開一種以高AL、Ti返回為原材料冶煉低碳超純凈鎳基合金的方法，本發(fā)明對中頻爐（IM）+LF+VOD工藝進(jìn)行改進(jìn)，以LF爐吹氧的方式降低Al+Ti含量，中間包吊入LF爐前進(jìn)行扒渣，入位后進(jìn)行深吹氧5min～10min，使Al、Ti和吹入的氧進(jìn)行反應(yīng)，形成的夾雜物在攪拌的前提下上浮；吹氧后加入事先準(zhǔn)備好的渣料，調(diào)整渣料的比例，保證良好的脫硫效果；氧和鋁形成的夾雜物上浮后進(jìn)入渣中，被渣料吸附，以保證鎳基合金具備VOD精煉條件。本發(fā)明的有益效果：可以使用常規(guī)的返回料和金屬料生產(chǎn)；采用LF爐吹氧的方式將Al、Ti降低；通過VOD吹氧操作實現(xiàn)超低碳超純凈化，脫碳和去夾雜；效果明顯，操作簡便。
【IPC分類】C22C1-02, C22C19-03
【公開號】CN104532063
【申請?zhí)枴緾N201410742054
【發(fā)明人】楊曉利, 張玉春, 王志剛, 李愛民, 耿振偉, 李忠偉, 張鵬, 李寧, 田水仙, 王洋洋, 劉猛, 于杰, 于丹, 陳秀強(qiáng), 劉曉, 王明, 閆森, 李成龍, 王艾竹, 王樹財, 候智鵬
【申請人】撫順特殊鋼股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月9日