CN115896499A - 一种uns n10276合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种UNS N10276合金的制备方法，其包括S1配料、S2备料、S3：装料S4：熔化、S5：精炼、S6：合金化：以及S7：浇铸，所述配料的原材料配入量为：C：0.015％，Mn：0.25％，Cr：16.0％，Mo：15.8％，W:3.5％,Fe：5.2％，Al：0.07％，余量为镍以及其他不可避免的杂质；本发明还包括所述制备方法制备得到的UNS N10276合金，通过本发明降低了UNS N010276合金的气体和非金属夹渣物含量，提升了合金的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及真空冶炼技术领域，具体而言，涉及一种UNS N10276合金及其制备方法。
背景技术
UNS N10276是Ni-Cr-Mo型耐蚀合金，由于其极低的C、Si含量，焊接热影响区的耐蚀性能几乎与基体金属接近。此外，含有16％左右的Mo和Cr元素及4％左右的W元素使得该合金在氧化性介质和还原性介质中都具有较强的抗腐蚀能力，是仅有的几种耐次氯酸盐、湿氯及二氧化氯溶液腐蚀的材料之一，还是少数几种耐热浓硫酸溶液腐蚀的合金之一。因此，UNS N10276合金被称为万能型耐蚀合金，其适用于化工制造、电厂烟气脱硫、核能、造纸、海洋开发等众多领域的苛刻介质环境，被认为是目前世界上应用最为广泛的镍基耐蚀合金之一；
随着UNS N10276合金使用在更为苛刻介质的环境，对该合金中微量有害杂质元素和气体含量要求越来严格。有害杂质元素主要为Pb、Bi、Sn、Ag、Se等，气体主要为O、N和H元素在高真空和高温下，微量有害杂质元素能够快速挥发，而氧、氮元素由于其易与金属元素发化学反应，生成氧氮化合物，故难以去除。已知氧在高温合金中主要以氧化物夹杂的形式存在，而氧化物夹杂通常是疲劳裂纹的萌生地及扩展通道，从而影响合金的力学性能和耐腐蚀性能。氮主要以TiN的形式存在，粗大的初生TiN夹杂在后续的工艺中很难进行消除，进而严重影响材料力学性能工艺中很难进行消除，进而严重影响材料力学性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种UNS N10276合金的制备方法，以解决常规方法制备UNS N10276合金容易给合金内部混入微量有害杂质元素和气体的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种UNS N10276合金的制备方法，包括以下步骤：
S1：配料：根据UNS N10276合金成分控制要求，按照质量配比计算所述合金各元素的原材料配入量；
S2：备料：准备光电碳、金属镍、金属铁、镍板、金属铬、金属钼、金属钨作为冶炼的原材料，并对所述原材料进行喷砂处理，喷砂结束后进行烘烤；
S3：装料：将部分所述光电碳置于真空炉炉底，随后从下之上依次摆放金属镍和金属铁、镍板和金属铬、镍板和金属钼和金属钨、金属钨；
S4：熔化：对真空炉内进行抽真空，随后开始送电熔化，并继续加入所述原材料，待温度升至1580℃后，待钢液液面平静后，继续加入余量光电碳；
S5：精炼：待所述步骤S4处理后的钢液液面平静后，对钢液内充入氩气，加入金属铝；
S6：合金化：在所述步骤S5处理后的钢液内充入氩气，并加入复合脱氧剂；
S7：浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸，冷却脱模后得到UNS N10276合金。
作为优选的方案，所述步骤S1中，所述的原材料配入量为：C：0.015％，Mn：0.25％，Cr：16.0％，Mo：15.8％，W:3.5％,Fe：5.2％，Al：0.07％，余量为镍以及其他不可避免的杂质。
作为优选的方案，所述步骤S2中，所述烘烤的温度为300℃，烘烤时间大于6小时。
作为优选的方案，所述步骤S3中，所述部分所述光电碳为光电碳总质量的60％。
作为优选的方案，所述步骤S4中，所述抽真空的条件为：将真空炉内抽至真空度为50Pa。
作为优选的方案，所述步骤S4中，在所述温度升至1580℃后与加入余量光电碳之间还包括：待所述钢液表面有气泡冒出时，加强真空炉内电磁搅拌。
作为优选的方案，所述步骤S5与所述步骤S6中，还包括对所述钢液进行取样做炉前成分分析的步骤。
作为优选的方案，所述步骤S6中，所述冲入氩气后，真空炉内的真空度为2000Pa，且所述复合脱氧剂为镍镁合金，所述镍镁合金的加入量为所述钢液总质量的0.1％。
作为优选的方案，所述步骤S7中，所述浇铸为降温浇铸，且所述降温浇铸的温度为1490℃；所述冷却脱模的条件为：将浇铸后的产品置于真空室内冷却2h后，离开真空环境，脱模。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供上述方法制备得到的UNS N10276合金，以解决常规UNS N10276合金氧含量、氮含量过高而引起力学性能和耐腐蚀性能较差的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种UNS N10276合金，所述UNS N10276合金通过所述制备方法制备得到，且所述UNS N10276合金以质量配比计，包括以下原料：C：0.003-0.005％，Si：0.001-0.002％；Mn：0.003-0.004％，S：0.0001-0.0002％，Cr：15.5-16.5％，Mo：15.5-16.0％，W:3.4-3.6％,Fe：5.0-5.5％，Al：0.03-0.05％，余量为镍以及其他不可避免的杂质。
本发明上述配方的UNS N10276合金相较于常规的合金而言，降低了UNS N010276合金的气体和非金属夹渣物含量，提升了合金的耐腐蚀性能以及力学性能。
附图说明
图1为本发明一种UNS N10276合金的制备方法的制备流程图；
图2为烘烤处理的加热工艺图；
图3为装料的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明下述表格中，所述的“标准含量(％)ASME B564”为常规工艺生产UNSN10276合金的空置成分配比，配入成分为本发明实际生产中加入的量，控制成分为最终希望得到的产品的物质的量的配比。
本发明提供了一种UNS N10276合金的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：配料：根据UNS N10276合金成分控制要求，按照质量配比计算所述合金各元素的原材料配入量；
配入量如下表所示：
S2：备料：准备光电碳、金属镍、金属铁、镍板、金属铬、金属钼、金属钨作为冶炼的原材料，并对所述原材料进行喷砂处理，喷砂结束后进行烘烤；
S3：装料：将部分所述光电碳置于真空炉炉底，随后从下之上依次摆放金属镍和金属铁、镍板和金属铬、镍板和金属钼和金属钨、金属钨；
S4：熔化：对真空炉内进行抽真空，随后开始送电熔化，并继续加入所述原材料，待温度升至1580℃后，待钢液液面平静后，继续加入余量光电碳；
S5：精炼：待所述步骤S4处理后的钢液液面平静后，对钢液内充入氩气，加入金属铝；
S6：合金化：在所述步骤S5处理后的钢液内充入氩气，并加入复合脱氧剂；
S7：浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸，冷却脱模后得到UNS N10276合金。
优选的，所述步骤S1中，所述的原材料配入量为：C：0.015％，Mn：0.25％，Cr：16.0％，Mo：15.8％，W:3.5％,Fe：5.2％，Al：0.07％，余量为镍以及其他不可避免的杂质。
优选的，所述步骤S2中，所示烘烤的热处理工艺如图2所示，所述烘烤的温度为300℃，烘烤时间大于6小时。
优选的，所述步骤S3中，所述部分所述光电碳为光电碳总质量的60％。
优选的，所述步骤S4中，所述抽真空的条件为：将真空炉内抽至真空度为50Pa。
优选的，所述步骤S4中，在所述温度升至1580℃后与加入余量光电碳之间还包括：待所述钢液表面有气泡冒出时，加强真空炉内电磁搅拌。
优选的，所述步骤S5与所述步骤S6中，还包括对所述钢液进行取样做炉前成分分析的步骤。
优选的，所述步骤S6中，所述冲入氩气后，真空炉内的真空度为2000Pa，且所述复合脱氧剂为镍镁合金，所述镍镁合金的加入量为所述钢液总质量的0.1％。
优选的，所述步骤S7中，所述浇铸为降温浇铸，且所述降温浇铸的温度为1490℃；所述冷却脱模的条件为：将浇铸后的产品置于真空室内冷却2h后，离开真空环境，脱模。
本发明还提供了一种UNS N10276合金，所述UNS N10276合金通过所述制备方法制备得到，且所述UNS N10276合金以质量配比计，包括以下原料：C：0.003-0.005％，Si：0.001-0.002％；Mn：0.003-0.004％，S：0.0001-0.0002％，Cr：15.5-16.5％，Mo：15.5-16.0％，W:3.4-3.6％,Fe：5.0-5.5％，Al：0.03-0.05％，余量为镍以及其他不可避免的杂质。
以下结合具体的实验数据以及操作步骤对上述方案进行展开说明：
实施例1：
本实施例提供了一种UNS N10276合金的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：配料：根据UNS N10276合金成分控制要求，按照质量配比计算所述合金各元素的原材料配入量；
S2：备料：准备光电碳、金属镍、金属铁、镍板、金属铬、金属钼、金属钨作为冶炼的原材料，并对所述原材料进行喷砂处理，喷砂结束后进行烘烤，在300℃下烘烤6.5h；
S3：装料：将部分所述光电碳置于真空炉炉底，随后从下之上依次摆放金属镍和金属铁、镍板和金属铬、镍板和金属钼和金属钨、金属钨；具体摆放示意图如图3所示，真空炉底部摆放光电C，摆放重量为，配入重量的60％；第一层摆放一定数量的金属镍和金属铁；第二层至炉膛中间：一层镍板、一层金属铬；炉膛中间至炉口：一层镍板、一层金属钼和钨；炉口：镍板。
S4：熔化：对真空炉内进行抽真空，待真空度50pa后，送电，并继续加入所述原材料，在金属料熔化前，低功率缓慢提升，有利于金属物料中的气体，待金属熔化后，开始提升功率，不能提升太快，否则会因碳氧反应造成钢液沸腾，所有金属料全部加完，待温度升至1580℃后，此时有气泡冒出，加强电磁搅拌，有利于碳氧反应；待钢液液面平静后，继续加入余量的40％光电碳；进入精炼期；碳氧反应产生的一氧化碳气泡，是一个小的亚真空室，钢水中的N随一氧化碳气泡，被带出钢水；
S5：精炼：待所述步骤S4处理后的钢液液面平静后，取样，做炉前成分分析；精炼40分钟后，冲氩，加Al脱氧；目的：脱氧，氧降低后，进一步脱氮,加Al后再精炼30分钟；
S6：合金化：精炼期结束，根据炉前样，成分做调整；加复合脱氧剂：充氩，真空度控制在2000Pa，加Ni-Mg；加入量按0.1％钢液总质量分数计；
S7：浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸，冷却脱模后得到UNS N10276合金，1490℃降温浇铸，低温快浇，真空室内冷区2h后，破真空，脱模。
浇铸后得到的产品成分表如下所示：
实施例2：
S1：配料：根据UNS N10276合金成分控制要求，按照质量配比计算所述合金各元素的原材料配入量；
S2：备料：准备光电碳、金属镍、金属铁、镍板、金属铬、金属钼、金属钨作为冶炼的原材料，并对所述原材料进行喷砂处理，喷砂结束后进行烘烤，在300℃下烘烤6h；
S3：装料：将部分所述光电碳置于真空炉炉底，随后从下之上依次摆放金属镍和金属铁、镍板和金属铬、镍板和金属钼和金属钨、金属钨；具体摆放示意图如图3所示，真空炉底部摆放光电C，摆放重量为，配入重量的60％；第一层摆放一定数量的金属镍和金属铁；第二层至炉膛中间：一层镍板、一层金属铬；炉膛中间至炉口：一层镍板、一层金属钼和钨；炉口：镍板。
S4：熔化：对真空炉内进行抽真空，待真空度50pa后，送电，并继续加入所述原材料，在金属料熔化前，低功率缓慢提升，有利于金属物料中的气体，待金属熔化后，开始提升功率，不能提升太快，否则会因碳氧反应造成钢液沸腾，所有金属料全部加完，待温度升至1580℃后，此时有气泡冒出，加强电磁搅拌，有利于碳氧反应；待钢液液面平静后，继续加入余量的40％光电碳；进入精炼期；碳氧反应产生的一氧化碳气泡，是一个小的亚真空室，钢水中的N随一氧化碳气泡，被带出钢水；
S5：精炼：待所述步骤S4处理后的钢液液面平静后，取样，做炉前成分分析；精炼40分钟后，冲氩，加Al脱氧；目的：脱氧，氧降低后，进一步脱氮,加Al后再精炼30分钟；
S6：合金化：精炼期结束，根据炉前样，成分做调整；加复合脱氧剂：充氩，真空度控制在2000Pa，加Ni-Mg；加入量按0.1％钢液总质量分数计；
S7：浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸，冷却脱模后得到UNS N10276合金，1490℃降温浇铸，低温快浇，真空室内冷区2h后，破真空，脱模。
浇铸后得到的产品成分表如下所示：
以下为：本发明制备的UNS N10276合金与常规工艺制备的合金的气体含量对比以及腐蚀速率对比：
通过上述实施例的记载与实验，也是进一步地证明了，通过本发明一种UNSN10276合金制备得到的合金相较于常规方法制备的合金，成分得到了有效地控制，通过原材料的处理、成分的调整、真空冶炼的布料方式、熔炼工艺优化UNS N10276合金中氧含量、氮含量，由于杂质含量更低，因此力学性能也得到了提升，通过上述对比证明了本发明的UNS N10276合金抗腐蚀性能相较于常规技术生产的合金更优秀，进一步地证明本发明的制备方法提升了合金的力学性能和耐腐蚀性能。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：配料：根据UNS N10276合金成分控制要求，按照质量配比计算所述合金各元素的原材料配入量；
S2：备料：准备光电碳、金属镍、金属铁、镍板、金属铬、金属钼、金属钨作为冶炼的原材料，并对所述原材料进行喷砂处理，喷砂结束后进行烘烤；
S3：装料：将部分所述光电碳置于真空炉炉底，随后从下之上依次摆放金属镍和金属铁、镍板和金属铬、镍板和金属钼和金属钨、金属钨；
S4：熔化：对真空炉内进行抽真空，随后开始送电熔化，并继续加入所述原材料，待温度升至1580℃后，待钢液液面平静后，继续加入余量光电碳；
S5：精炼：待所述步骤S4处理后的钢液液面平静后，对钢液内充入氩气，加入金属铝；
S6：合金化：在所述步骤S5处理后的钢液内充入氩气，并加入复合脱氧剂；
S7：浇铸：将所述步骤S6处理后的钢液浇铸，冷却脱模后得到UNS N10276合金。
2.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述的原材料配入量为：C：0.015％，Mn：0.25％，Cr：16.0％，Mo：15.8％，W:3.5％,Fe：5.2％，Al：0.07％，余量为镍以及其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述烘烤的温度为300℃，烘烤时间大于6小时。
4.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述部分所述光电碳为光电碳总质量的60％。
5.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述抽真空的条件为：将真空炉内抽至真空度为50Pa。
6.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，在所述温度升至1580℃后与加入余量光电碳之间还包括：待所述钢液表面有气泡冒出时，加强真空炉内电磁搅拌。
7.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S5与所述步骤S6中，还包括对所述钢液进行取样做炉前成分分析的步骤。
8.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：。所述步骤S6中，所述冲入氩气后，真空炉内的真空度为2000Pa，且所述复合脱氧剂为镍镁合金，所述镍镁合金的加入量为所述钢液总质量的0.1％。
9.根据权利要求1所述的UNS N10276合金的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述浇铸为降温浇铸，且所述降温浇铸的温度为1490℃；所述冷却脱模的条件为：将浇铸后的产品置于真空室内冷却2h后，离开真空环境，脱模。
10.一种UNS N10276合金，其特征在于：所述UNS N10276合金通过步骤1-9任一项所述制备方法制备得到，且所述UNS N10276合金以质量配比计，包括以下原料：C：0.003-0.005％，Si：0.001-0.002％；Mn：0.003-0.004％，S：0.0001-0.0002％，Cr：15.5-16.5％，Mo：15.5-16.0％，W:3.4-3.6％,Fe：5.0-5.5％，Al：0.03-0.05％，余量为镍以及其他不可避免的杂质。
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