一种高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法与流程

本发明属于冶炼铸造，具体来说是涉及一种高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法。

背景技术：

1、随着石化和煤炭资源日益枯竭，全球越来越注重新能源行业的发展，太阳能是世界各国竞相开发的新能源产品，是“双碳目标”得以实现的有效途径。高纯多晶硅是太阳能光伏和电子工业的基础性原料，是光伏产业和电子产业发展的主要原材料，随着对太阳能应用的发展，高纯多晶硅的使用量也会与日俱增。高纯多晶硅的生产需要借助冷氢化反应器这种核心设备，因其在多晶硅生产过程中，需要具备高温、耐蚀的性能，设计的主体材料是一种固溶强化的耐热合金，由于其优异的高温强度和抗氧化、抗渗氮和其他形式的高温腐蚀性能，同时冷热加工成型均较良好，产品涉及棒、法兰锻件、管、板等，在多晶硅行业冷氢化反应器、换热器、塔器、球罐、还原炉等核心压力容器装备上被广泛使用，它能够在保持设计结构强度的同时，减少结构重量，节省材料，降低生产成本。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，得到成分、性能、晶粒度、钢水纯净度更为优异的耐蚀高温合金。

2、为解决上述技术问题，本发明公开了高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，包括以下步骤：

3、eaf电弧炉冶炼：

4、电炉迅速熔化全部炉料，熔化过程适当吹氧助熔，化清后碳含量达到0.5%，后期补加石灰，使渣量控制在3%以上，加入硅钙粉、硅铁粉还原渣中cr2o3，出钢前的成分c：0.50-0.70%，si：0.20-0.40%，cr：19.0-21.0%，ni：30.0-31.0%，出钢温度控制在1640-1660℃。

5、aod精炼：

6、（一）加入3%（钢水重量）的石灰，aod炉提前烘烤4h，钢水入炉温度≥1560℃。

7、（二）吹炼脱碳：脱碳期温度控制在≤1720℃，吹炼分为四步，第一步吹炼c（o2：ar=4：1）加入50-100kg石灰；第二步吹炼c（o2：ar=1：1）调整mn成分，加入50-100kg石灰；第三步吹炼c（o2：ar=1：3）吹炼就结束后取6碳样分析，加入50kg石灰，立即进行第四步吹炼；第四步吹炼c（o2：ar=1：4），吹炼结束后取碳样分析测温，吹炼终点碳≤0.030%。

8、（三）预还原：按照3%si含量加入工业硅，还原渣中的cr2o3，还原时间10-15min，观察渣样，若渣黏度大，加入50-100kg萤石增加渣的流动性，以提高cr的回收率，扒渣95%以上；

9、（四）造渣脱硫：加入石灰造新渣，15-20kg/t石灰，萤石3-5kg/t，加硅钙粉1kg/t脱氧，若脱硫效果不好继续造渣脱硫，控硫目标值≤0.005%。

10、（五）出钢：出钢温度控制在1640-1660℃，出钢成分≤0.03%，除al、ti元素外，其他元素控制在内控要求。

11、第一次lf炉精炼：

12、（一）升温，加入石灰5-10kg/t，萤石2kg/t造渣同时加入2kg/t硅铁粉进行扩散脱氧。

13、（二）根据渣况进行体调整，白渣保持30min以上，过程中适当加入硅钙粉、铝粉进行脱氧，温度升至1680℃，快速吊包至vd炉进行抽真空。

14、vd炉精炼：

15、真空度≤67pa，保压10min，保持真空状态下一定时间去气去夹杂；

16、出钢：取样测温，吊包至lf调整al、ti。

17、第二次lf炉进行成分调整:

18、温度≥1600℃，按炉内炉料质量比例0.3-0.32%铝含量喂铝线，搅拌5min，按炉内炉料质量比例0.28-0.30%加入钛铁，取样分析，碳含量控制在0.05%-0.06%，软吹＞15min，温度1520-1530℃吊包浇注为电极棒。

19、所述电渣重熔包括以下步骤：

20、渣料准备和烘烤：按质量百分比caf2:50-60%；a1203:15-20%；cao:20-25；mg0:1-4%；tio:3-6%进行配料，渣量按锭重的3-4%准备。将配好的电渣渣料放入马弗炉中，在600±50℃烘烤4-5小时，烘烤完成后200℃保温，经烘烤后的渣料必须随用随取，通常从加热炉取出到电渣炉化渣时间不超过20min。

21、（一）电渣自耗电极的准备：采用电弧炉—aod炉—lf炉—vd炉-lf炉精炼后模注，制作镍基高温合金电极棒，在冶炼时保证电极棒的合金含量符合标准化分要求，自耗电极棒的规格根据电渣炉结晶器规格尺寸设计。模注后的电极棒要进行两端锯切平整和表面去除氧化皮处理（若电极棒存储不当锈蚀严重需要抛丸处理），处理好的自耗电极棒一端焊接假电极，焊接过程中尽可能防止电极棒的表面受油污和锈蚀等污染。

22、（二）装炉：在底水箱铜板上放置好引弧板，引弧板上铺2-3kg底渣，放置引弧剂，铺石棉布（过程注意防止底渣钻入）。吊装结晶器至熔炼站中低水箱的固定位置。再次确认冶炼电极棒规格和材料，将电极棒装卡好后垂直入炉，调整居中，使得端头距离引弧剂50-100mm。

23、（三）起弧化渣阶：一切准备就绪后，通电合闸后，迅速下降电极，起弧后将渣料均匀的加入结晶器四周，确保电流很快稳定，起弧电压控制在50-66v之间，电流控制在3000-7500a之间，起弧造渣时间控制在30-40分钟，并确保电压、电流的稳定，防止突然灭弧。

24、（四）电流提升阶段：当渣料化清后，投电容，电流升至11500-13500a，电压控制在54-63v之间。

25、（五）电渣重熔阶段：进入正常稳定冶炼过程，电流、电压分别控制在电流提升阶段范围的上限和下限。

26、（六）补缩阶段：电渣重熔后期时，采用逐渐降流的方式进行补缩填充，每次降流控制在1000-1200a，确保填充补缩充分，保证电渣锭顶端面平整无凹心。

27、（七）电渣锭冷模阶段：补缩完毕后断电，但冷却系统正常运行，电渣锭在水冷结晶器内保温60-80分钟后，吊出结晶器盖上保温罩进行缓冷。

28、（八）电渣重熔钢锭出模：电渣锭保温完成后，出模，温度在100℃时，转入退火炉中进行去应力退火，完成本发明的工艺步骤。

29、有益效果：本发明提供了一种高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，通过备料、eaf炉冶炼、aod调整成分、lf精炼、vd、lf调整成分、浇注、电渣重熔等步骤，可将c含量控制在0.08%以下，同时使s含量降到更低，相比于通常的冶炼工艺路线，加入电渣工艺后耐蚀高温合金的纯净度、组织、成分、理化性能更为优异。

技术特征：

1. 一种高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于合金的化学成分以重量百分比计由下列组份构成：c：0.05-0.08%、si≤0.31%、mn≤1.5%、p≤0.025%、s≤0.010%、cr：19.0-23.0%、ni：30.0-35.0%、cu≤0.75%、ti：0.15-0.60%、al： 0.15-0.60%；

2.如权利要求1所述的高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于：所述的电渣重熔包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于，所述的eaf电弧炉的冶炼包括以下步骤：

4.如权利要求2所述的所述的高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于，所述aod炉的冶炼包括以下步骤：

5.如权利要求2所述的高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于，所述的第一次lf炉的冶炼包括以下步骤：

6.如权利要求2所述的高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于，所述的vd炉的冶炼包括以下步骤：

7.如权利要求2所述的高纯净耐蚀高温合金冶炼-电渣重熔的方法，其特征在于，所述的第二次lf炉的冶炼包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种高纯净耐蚀高温合金冶炼‑电渣重熔的方法，其化学成分以重量百分比计由下列组份构成：C 0.067%、Si≤0.31%、Mn≤0.58%、P≤0.005%、S≤0.001%、Cr 21.55%、Ni30.72%、Cu≤0.01%、Ti0.29%、Al 0.15%。该方法主要步骤包括：备料、EAF炉冶炼、AOD调整成分、LF精炼、VD、LF调整成分、浇注、电渣重熔。采用本发明的冶炼方法可将C含量控制在0.08%以下，同时使S含量降到更低，相比于通常的冶炼工艺路线，加入电渣工艺后耐蚀高温合金的纯净度、组织、成分、理化性能更为优异。技术研发人员：刘林,闫沛堂,吴少文,严新永,李国洲,李志雄受保护的技术使用者：兰州兰石超合金新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6