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一种提高高温合金真空感应冶炼MN元素收得率的方法.pdf

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一种 提高 高温 合金 真空 感应 冶炼 MN 元素 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910047881

申请日:

20190118

公开号:

CN109504823A

公开日:

20190322

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: C21C7/10;C21C7/072;C21C7/00 主分类号: C21C7/10;C21C7/072;C21C7/00
申请人: 四川六合锻造股份有限公司
发明人: 周江波;粟硕;韦家向
地址: 621007 四川省绵阳市江油市河南工业园宝轮路西段
优先权:
专利代理机构: 51214 代理人: 易小艺
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910047881

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

实质审查的生效

摘要

本发明为用于提高高锰Fe?Cr?Ni基合金真空冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于包括等真空炉冲入惰性气体Ar、迅速加入7%?10%的Mn,再5?8?#31181;?#20869;、进行浇注出钢、对步骤C获得的真空电极棒取样检测和分析Mn元素实际含量等步骤。本发明中方法制作的高Mn含量的高温合金电极棒,Mn元素收得率达到95%以上,且收得率稳定。真空环境下低蒸气压元素Mn挥发严重问题得以很好的解决,达到企业降本增效和提高产?#20998;?#37327;的要求,创造可观的生产效益。

权利要求书

1.一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:包括下列步骤: (1)高温合金真空感应炉冶炼末期冲入X pa的Ar气; (2)以合金总质量计算,迅速加入Mn 7-10%; (3)步骤(2)操作完成后的5-8min内,进行浇注出钢; (4) 对步骤(3)获得的真空电极棒取样检测,分析Mn元素含量。 2.根据权利要求1所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:所述高温合金为Fe-Cr-Ni基合金。 3.根据权利要求1或2所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:步骤(1)中所述冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼。 4.根据权利要求3所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于: 所述Ar充入量为20000-22000pa ,2-3min内完成充气量?#25381;?#21270;方案中2min内充入Ar量20000pa。 5.根据权利要求1所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:步骤(1)中所述冶炼末期为高温合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。 6.根据权利要求1所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:步骤(2)中所述加入的Mn为块?#21019;?#37329;属锰。 7.根据权利要求1或6所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:步骤(2)中所述迅速为加Mn的时间在30秒内完成。 8.根据权利要求1所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)所述的时期内均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。 9. 根据权利要求1所述的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特征在于:所述步骤(4)所述的电极棒取样为冶炼完成并破空脱模后,在冷态铸锭上切取试样 。

?#24471;?#20070;


一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法
?#38469;?#39046;域


本发明涉及一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法。属于真空冶炼
易挥发金属元素控制的?#38469;?#39046;域。


背景?#38469;?br>

随着我国海洋、航空、航天、电力等领域的极速发展,设备对材料的纯净度、使用寿
命、使用强度等提出了更高的要求,因此金属材料采购标准的不断提高,大量高合金化材料
已逐步要求真空感应炉进行熔炼。针对高Mn合金的真空冶炼,目前国内尚属起?#27975;?#27573;,Mn元
素的高收得率控制方法更是一项?#38469;?#22721;垒。


以往国内生产高Mn含量的材料均采用非真空感应或者电炉进行冶炼,其Mn元素不
会遇到高真空易挥发的问题。Mn分子在低压下通过液-气两相间的传质过程,传质的推动力
则是压力差和浓度差。但在真空感应炉中冶炼Mn元素的收得率一直在75%以下,且收得极其
不稳定,出现了大量废品和次品,为企业带来较大的生产经营负担。真空感应炉Mn收得率低
的原因之一为Mn元素在真空感应冶炼过程中挥发量很大,收得率极低。


因此让真空感应炉Mn收得率变高是迫切需要解决的?#38469;?#38590;题。


发明内容


针对上述问题,本发明提供一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方
法,解决真空感应炉Mn收得率低的?#38469;?#38382;题,制作的真空感应电极棒Mn元素收得率在95%以
上,达到成分控制要求,方法简单,易操作,成?#38236;汀?br>

解决以上?#38469;?#38382;题的一种提高高温合金真空感应冶炼Mn元素收得率的方法,其特
征在于:包括如下步骤:


(1)高温合金真空感应炉冶炼末期冲入X pa的Ar气;


真空感应炉冶炼末期:炉内各主元素成分结果均达到标?#23478;?#27714;(除Mn外出钢前加入的
元素)。


充Ar和加Mn前,需要炉内主成分均达到标?#23478;?#27714;,因为加Mn后没有时间再来调成
分。达到基本要求,后续步骤才能达到发明的目的。


采用往真空感应炉内充入足量的Ar,?#28304;?#20943;小Mn挥发传质推动力。Ar气为工业用
Ar气。氩气Ar,稀有气体,用作电弧焊接(切割)不锈钢、镁、铝、和其它合金的保护气体,还用
于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中。


(2)以合金总质量计算,迅速加入7-10%的Mn;


(3)步骤(2)操作完成后的5-8min内,进行浇注出钢;


Mn是极易挥发的元素,即便充入了Ar气,随着时间延长,它依然会缓慢挥发,所以加Mn
后,需要5-8?#31181;?#20869;出钢。


(4)对步骤(3)获得的真空电极棒取样检测,分析Mn元素实际含量。


检测步骤为在电极棒中间的表面,用取样设备钻取屑样,然后对屑样在实验室,采
用化学分析方法分析(GB/T 223)。


所述高温合金为Fe-Cr-Ni基合金。


步骤(1)中所述冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼。


所述Ar充入量为20000-22000pa ,2-3min内完成充气量?#25381;?#21270;方案中2min内充入
Ar量20000pa。


Ar充入量是根据炉子大小来确定,基本1.5吨炉是20000pa左右。充入速度没有要
求,因为是在加Mn之前充入的,充入速度基本在2?#31181;?#20869;充入20000pa。


高温合金有很多种,如果不加Fe-Cr-Ni基高温合金,其他步骤一样的情况下,则实
?#39135;?#20837;的Ar气量不同。


步骤(1)中所述冶炼末期为高温合金除Mn外的主元素成分均合格的时期。


所述迅速为加Mn的时间在30秒内完成。


所述加入的Mn为块?#21019;?#37329;属锰。


所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)所述的时期内均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。


Mn会挥发,如果每一步中没有保证有这么多的Ar气量,会使后面收得率低。


Ar气体量是保证Mn挥发量?#26723;?#30340;一个重要措施,炉内Ar气压力保证在此值下,才
能保证最终的收得率稳定在一定值。步骤(2)中迅速加入7-10%的Mn,可以节?#38469;?#38388;,保证出
钢后Mn的收得率;步骤(3)中短时间内完成出钢操作,可以减少Mn的挥发。


所述步骤(4)所述的电极棒取样为冶炼完成并破空脱模后,在冷态铸锭上切取试
样。


采用本发明的工艺方法制备高Mn含量的高温合金电极棒(如Fe-Cr-Ni合金真空电
极棒),经取样检测后,结果表明Mn元素收得率高且稳定,Mn元素收得率达到95%以上,同时
?#24230;?#25104;?#38236;停?#36798;到合金真空冶炼的成分控制要求。真空环境下低蒸气压元素Mn挥发严重问
题得以很好的解决,达到企业降本增效和提高产?#20998;?#37327;的要求,创造可观的生产效益。





具体实施方式


下面结合具体实施方式对本发明进行进一步?#24471;鰨?br>

实施例1


(1)按成分配比进行真空感应冶炼,在熔炼末期充入20000pa的Ar气;


冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼,冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均
合格的时期。


冲Ar,2?#31181;?#20869;充完,但不是在后面的时间就不冲入Ar气了,如果炉内压强低于
20000Pa,依然要?#20013;?#34917;给Ar气。


(2)完成步骤(1)后,30秒内迅速加入7%的金属Mn,加入的Mn为块?#21019;?#37329;属锰;


(3)步骤(2)操作完成后的5?#31181;?#20869;,进行浇注出钢;


出钢前除了加Mn的操作外,还有其他出钢前常规操作,以下内容相同。真空炉浇注出钢
具体操作为将坩埚内的钢液按一定速度倒入模子中。


以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。


(4)对步骤(3)获得的真空电极棒取样检测,分析Mn元素实际含量。电极棒取样为
冶炼完成并破空脱模后,在冷态铸锭上切取试样。


检测步骤为在电极棒中间的表面,用取样设备钻取屑样,然后对屑样在实验室,采
用化学分析方法分析(GB/T 223)。


实施例2


(1)按成分配比进行真空感应冶炼,在熔炼末期充入22000pa的Ar气,3min内完成充气
量;冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼,冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均
合格的时期。


(2)完成步骤(1)后,30秒内迅速加入8.5%的金属Mn,加入的Mn为块?#21019;?#37329;属锰;


(3)步骤(2)操作完成后的8?#31181;?#20869;,进行浇注出钢;


以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。


(4)对步骤(3)获得的真空电极棒取样检测,分析Mn元素实际含量。电极棒取样为
冶炼完成并破空脱模后,在冷态铸锭上切取试样。


实施例3


(1)按成分配比进行真空感应冶炼,在熔炼末期充入21000pa的Ar气,2min内完成充气
量;冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼,冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分均
合格的时期。


(2)完成步骤(1)后,30秒内迅速加入10%的金属Mn;


(3)步骤(2)操作完成后的6?#31181;?#20869;,进行浇注出钢;


以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。


(4)对步骤(3)获得的真空电极棒取样检测,分析Mn元素实际含量。电极棒取样为
冶炼完成并破空脱模后,在冷态铸锭上切取试样。


通过实施例1、2、3制备的Fe-Cr-Ni合金真空电极棒,经化学分析成分,试验结果如
表1:表1 试验数据






未采用上述方法,即没有采用步骤A、B、C这三个操作的炼钢方法。


从表1中可知,用本发明中方法制造的高锰合金真空电极棒Mn元素收得率大于
95%,合金中Mn元素收得率高且相对稳定收得,提高了产品合格率,创造了可观的生产效益。


实施例4


(1)按成分配比进行真空感应冶炼,在熔炼末期充入21500pa的Ar气,2.5min内完成充
气量;冶炼设备为1.5T真空感应炉熔炼,冶炼末期为Fe-Cr-Ni基合金除Mn外的主元素成分
均合格的时期。


(2)完成步骤(1)后,30秒内迅速加入8%的金属Mn;


(3)步骤(2)操作完成后的7?#31181;?#20869;,进行浇注出钢;


以上三个步骤中均需保证真空炉内Xpa的Ar气量。


(4)对步骤(3)获得的真空电极棒取样检测,分析Mn元素实际含量。电极棒取样为
冶炼完成并破空脱模后,在冷态铸锭上切取试样。


实施例5


其它操作如实施例1中内容,Mn加放量为6%。


其制备的Fe-Cr-Ni合金真空电极棒,经化学分析成分,Mn收得率(%)为75%-76%。


实施例6


其它操作如实施例1中内容,Mn加放量为12%。


其制备的Fe-Cr-Ni合金真空电极棒,经化学分析成分,Mn收得率(%)为94%左右。但
生产成本增加,经济效益相应?#26723;停?#19988;浪费资源。


实施例7


其它操作如实施例1中内容,步骤(1)在熔炼末期充入18000pa的Ar气量,而步骤(2)和
步骤(3)中被足Ar气量到20000pa。经化学分析成分,Mn收得率(%)为71.3-72.1%。


实施例8


其它操作如实施例1中内容,步骤(1)在熔炼末期充入20000pa的Ar气量,而步骤(2)和
步骤(3)中Ar气量为17000pa。经化学分析成分,Mn收得率(%)为69-70.2%。


以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点,上述实施例
和?#24471;?#20070;所描述的只是?#24471;?#26412;发明的原理,在不脱离本发明精神和?#27573;?#30340;前提下,本发明
还会有各种变化和改进,这些变化和改进都将落入要求保护的本发明?#27573;?#20869;。本发明要求
保护的?#27573;?#30001;所附的权利要求书及其等效物界定。


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