CN103555960A

CN103555960A - 一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系

Info

Publication number: CN103555960A
Application number: CN201310536552.XA
Authority: CN
Inventors: 王新鹏; 陈继志; 杨俊峰; 宁天信
Original assignee: Luoyang Sunrui Special Equipment Co Ltd
Current assignee: Luoyang Sunrui Special Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明属于特种合金精炼技术领域，公开一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系。提出的一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系，采用五元渣系，其特征在于：五元渣系的成分组成及重量百分比为：CaF₂40-55%，Al₂O₃ 15-25%，CaO 20-30%，MgO 2-3%，SiO₂ 5-8%。本发明克服了现有技术的不足，解决了钢锭内部夹渣、抽锭过程出现的漏钢、漏渣的问题，冶炼出表面质量和内部质量良好的钢锭。

Description

一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系

技术领域

本发明属于特种合金精炼技术领域，涉及一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系。

背景技术

由于超级奥氏体不锈钢属于高镍高钼而且含有铜、氮的奥氏体不锈钢，是较难熔炼的钢种，易偏析、开裂等，是不锈钢中生产工艺要求最高、难度最大的品种。目前，超级奥氏体不锈钢电渣重熔主要存在以下问题：

①采用传统的固定式电渣重熔生产，一次重熔一个钢锭，头尾去除量较大，钢锭的成材率低。并且生产小截面钢锭时，重熔速度与电渣钢锭直径之比低至0.65-0.75，造成生产效率低，冶炼费用增加。

②采用T型结晶器抽锭电渣重熔，可以解决以上问题，但是，渣系设计往往不合理，主要表现在：在高温下液态渣的粘度过大，钢渣分离不易，会在钢锭内部及表面形成夹渣；在高温下液态渣的粘度过小，流动性好，处于固液两相区的渣容易在抽锭过程中被拉破，钢液和渣液从拉破的缝隙中流到凝固的钢锭表面，出现漏渣、漏钢问题。

文献“电渣连铸技术的开发” 公开了一种电渣连铸（ESCC）技术。文献“抽锭式电渣重熔过程新渣系的开发研究”公开了一种合金钢的抽锭电渣重熔用渣系。专利“200820217641.2”公开了一种连铸式电渣炉。专利“200620089551.0”公开了一种连铸式电渣炉。文献“Production of High Quality Billets with the New Electroslag Rapid Remelting Process”、“High Quality Billets by Electroslag Rapid Remelting”、“The Electroslag Rapid Remelting Process under Protective Atmosphere of 145mm Billets”均介绍了一种方坯抽锭电渣重熔工艺，主要涉及高速工具钢和不锈钢。文献“New ESR-technology for new and improved products”介绍了150mm方坯轴承钢GCr15抽锭电渣重熔工艺。以上文献和专利均未涉及超级奥氏体不锈钢抽锭电渣重熔用渣系。

发明内容

本发明的目的是提出一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系，使其能克服现有技术的不足，解决钢锭内部夹渣、抽锭过程出现的漏钢、漏渣的问题，冶炼出表面质量和内部质量良好的钢锭。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系，所述渣系采用五元渣系，五元渣系的成分组成及重量百分比为：CaF₂40-55%，Al₂O₃ 15-25%，CaO 20-30%，MgO 2-3%，SiO₂ 5-8%。

所述渣系的熔点范围为1150℃-1200℃，1500℃时的粘度范围为0.13-0.18Pa·s。

所述五元渣系的组成和重量百分比为CaF₂ 50%、Al₂O₃ 15%、CaO 25%、MgO 3%、SiO₂ 7%。

CaF₂主要是降低渣系的粘度，在其它组元成分不变的情况下，如果CaF₂高于55%，1500℃时渣粘度会低于0.1Pa·s，造成漏渣，从而使得钢锭表面质量差；如果CaF₂低于40%，1500℃时渣粘度会大于0.2Pa·s，形成的渣皮比较厚，同样钢锭表面质量会差，甚至会产生夹渣；因此CaF₂的组分选择40-55%；

Al₂O₃主要是提高渣系的电阻，增大渣系的粘度，在其它组元成分不变的情况下，如果Al₂O₃高于25%， 1500℃时渣粘度会大于0.25Pa·s，形成的渣皮比较厚，钢锭表面质量会差，甚至会产生夹渣；如果Al₂O₃低于15%，渣系的电阻太小，电耗增加，因此Al₂O₃的组分选择15-25%。

CaO对渣系的粘度影响不大，能增大渣的碱度，提高脱硫效率，在其它组元成分不变的情况下，如果CaO高于30%，由于CaO的吸水率较强，易带入氢和氧，造成钢锭增氢增氧严重，如果CaO低于20%，无法保证将电极中的硫含量降低至0.01%以下；因此CaO的组分选择20-30%。

渣中加入MgO，可以在渣中形成高硬度、高熔点的矿相，在高温下不易变形，可以提高渣皮的强度，防止渣皮拉破；如果MgO的加入量超过3%时，会恶化钢锭的表面质量。如果MgO的加入量低于2%时，渣皮强度不够，会被拉破，造成钢锭表面漏钢、漏渣，所以MgO的组分选择2-3%。

渣中加入SiO2，可以生成易发生塑性变形的矿物、非晶质矿物，提高渣皮的塑性变形能力，防止渣皮拉破。如果SiO2的加入量超过8%时，电渣重熔过程中，Si元素会烧损，造成钢锭成分不合格；如果SiO2的加入量低于5%时，不能够形成足够多的塑性变形矿物，会被拉破，造成钢锭表面漏钢、漏渣。因此SiO₂的组分选择5-8%。

采用上述渣系进行高钼含氮超级奥氏体不锈钢抽锭电渣重熔，其具体步骤如下：

第一步，采用“中频炉+AOD精炼法”冶炼方式生产电渣重熔用自耗电极；

第二步，将五元渣系按照上述组成和重量百分比分开放置在同一电炉中，在800-900℃的温度下烘烤5-7小时；

第三步，将烘烤好的渣料按照CaF₂、MgO、SiO₂、CaO、Al₂O₃的顺序加入到结晶器中，引弧造渣得到液态渣池，化渣时间为1小时；

第四步，将自耗电极移至液态渣池内，开始电渣重熔，并根据电极熔化速度调整好与其匹配的抽锭速度；

第五步，将抽出的电渣锭进行在线保温，缓慢冷却，避免冷却过快产生表面裂纹。

本发明提出的一种抽锭电渣重熔高钼含氮超级奥氏体不锈钢用渣系，采用上述技术方案，具有如下有益效果：使其能克服现有技术的不足，解决钢锭内部夹渣、抽锭过程出现的漏钢、漏渣的问题，冶炼出表面质量和内部质量良好的钢锭。

（1）该渣系具有合适的粘度、流动性、强度、润滑度，在抽锭过程中，渣系具有良好的性能，不会出现渣皮拉破产生的漏钢、漏渣、夹渣等缺陷，适合高钼含氮超级奥氏体不锈钢抽锭电渣重熔生产；

（2）该渣系的粘度和表面张力性能与高钼含氮超级奥氏体不锈钢的凝固收缩特性相匹配，避免了由于钢锭凝固收缩导致的漏渣；

（3）所生产的高钼含氮超级奥氏体不锈钢表面光滑，没有明显的重皮、夹渣；

（4）五元渣系的组分中CaF₂成分的低，降低了氟对大气环境的污染。

附图说明

图1为本发明所得到电渣锭的表面结构示意。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明：

CaO对渣系的粘度影响不大，能增大渣的碱度，提高脱硫效率，在其它组元成分不变的情况下，如果CaO高于30%，由于CaO的吸水率较强，易带入氢和氧，造成钢锭增氢增氧严重，如果CaO低于20%，无法保证将电极中的硫含量降低至0.01%以下；因此CaO的组分选择20-30%.

第一步，采用“中频炉+AOD精炼法”冶炼方式生产电渣重熔用自耗电极；电极规格为380mm×380mm×2600mm，电极化学成份和重量百分比符合表1要求：

表1 电极化学成份（重量%）

合金	C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Mo	Cu	N
											254SMO	0.018	0.106	0.152	0.013	0.02	20.3	18.26	5.85	0.691	0.216

第二步，渣系总重量为130kg，将五元渣系按照： CaF₂ 50%、Al₂O₃ 15%、CaO 25%、MgO 3%、SiO₂ 7%的重量百分比例取各组分、渣料分开；将渣料置入电炉内，温度控制在850℃，烘烤6小时；

第三步，将烘烤好的渣料按照CaF₂、MgO、SiO₂、CaO、Al₂O₃的顺序加入到T型结晶器中，引弧造渣得到液态渣池，化渣时间为1小时，保证渣系化开、化清；

第四步，将预热好的自耗电极移至液态渣池内，开始电渣重熔，电极熔化速度为400kg/h，抽锭速度为3mm/4s；

第五步，将抽出的电渣锭进行在线保温，缓慢冷却，避免冷却过快产生表面裂纹，电渣锭规格为200mm×200mm×9000mm

实施例2、3：

采用本发明五元渣系进行高钼含氮超级奥氏体不锈钢抽锭电渣重熔，所述渣系组成和重量百分比如表2：

表2 渣系成分和组成

	实施例2	实施例3
			CaF₂	40	55
Al₂O₃	25	17
			CaO	25	20
MgO	2	3
			SiO₂	8	5

实施步骤同实施例1。

效果对比

电渣钢锭规格：200mm×200mm×9000mm，重2800kg，切头去尾量共600mm，材料的利用率为93%。而按传统固定式电渣重熔工艺，材料利用率一般为85%，且熔炼200mm×200mm×9000mm钢锭是很难实现的。

新工艺的电极熔化速率为400kg/小时，而固定式电渣重熔的熔化速率为200 kg/小时，生产效率提高50%。

在电渣方坯锭的上部和下部化学成分分析结果如表3，成分符合要求。

表3 电渣锭化学成份（重量%）

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根据GB/T 1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》标准，对钢锭内部质量进行检测，未发现疏松、偏析、白亮带、皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡、非金属夹杂物及夹渣、异金属夹杂物等缺陷，钢锭内部质量良好。

Claims

1.一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系，所述渣系采用五元渣系，其特征在于：五元渣系的成分组成及重量百分比为：CaF₂40-55%，Al₂O₃ 15-25%，CaO 20-30%，MgO 2-3%，SiO₂ 5-8%。

2.如权利要求1所述一种抽锭电渣重熔超级奥氏体不锈钢用渣系，其特征在于：所述五元渣系的组成和重量百分比为CaF₂ 50%、Al₂O₃ 15%、CaO 25%、MgO 3%、SiO₂ 7%。