專利名稱：一種超因瓦合金超純電渣重熔方法
一種超因瓦合金超純電渣重熔方法技術領本發明涉及一種金屬材料，特別涉及一種超因瓦合金超純電渣重熔方法。
背景技術：
超因瓦合金是指一定溫度下具有極低熱膨脹系數的金屬材料，其超低膨脹性能源 于在居里點以下有大的正自發體積磁致伸縮的材料，降溫時磁滯伸長抵消了正常點陣收 縮，從而產生室溫下幾乎為零的膨脹率。超因瓦合金主要應用于精密儀器和測量領域，其超 低的膨脹系數是加工精度和精密測量的基礎。超因瓦合金的膨脹系數可以達到0. IXlO-6 以下，而一般金屬及金屬化合物的膨脹系數都在IX 10_5以上，因此雜質對超因瓦合金的性 能影響非常大。電渣重熔是一種重要的提純材料改善組織的工藝，對材料的性能有著非常大的影 響。電渣重熔可以有效的降低有害元素，細化雜質使雜質均勻化分布，細化組織使組織均勻 化等。對于超因瓦合金影響更顯著，合理的電渣重熔工藝改善合金的熱加工性能大大提高 成品率，有利于合金的膨脹等各項性能；不恰當的工藝嚴重降低鍛造的成品率，甚至難以鍛 造成功。我們經過多年的超因瓦合金電渣重熔試驗，探索出了一種電渣工藝，通過這種工 藝，可以有效的改善材料的純度和組織，提高產品成品率和合金性能。

發明內容
本發明的目的就是針對超因瓦合金，研究出的一種可以減少有害元素、改善雜質 分布、細化組織從而改善因瓦合金的超低膨脹性能和鍛造加工性能提高成品率的電渣重熔 工藝。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于包括以下步驟a)、自熔電極棒的制備超因瓦合金自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni :32 34份、Co :3. 5 5. 5份、 Fe 60. 5 64. 5份，經真空感應熔煉，澆鑄成圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔 的自熔電極棒；b)、電渣重熔電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 :40 85份、CaA :10 30份、Al2O3 :30 5 份，專用于超因瓦(Super invar)合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器 中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔 的渣料中，通電起弧后，調整重熔電壓至40 60V、電流3000 8000A ；自熔電極棒受電阻 熱緩慢熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應，雜質元素減少， 在結晶器和底板下面冷卻水的作用下，提純的鋼液迅速凝固，在結晶器的底部重新結晶，得 到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠，電渣錠的直徑由結晶器決定，常用為160mm 320mm;電渣錠在1000士5°C的溫度下加熱保溫2小時，再鍛造成黑皮棒或加工成板帶或絲 條，經850 士 5°C的溫度下進行50 120分鐘的固溶處理，固溶處理后在310 士 5°C的溫度下 穩定化處理4小時，測試合格后即得超因瓦合金。優選的，所述步驟a中自熔電極棒的直徑為IlOmm 220mm。優選的，所述步驟b中的電極棒與結晶器的直徑比值為填充比，所述填充比為 0. 5 0. 8。優選的，所述步驟b中，黑皮棒的直徑為60mm 140mm，其鍛造比大于4。進一步優選的，所述步驟b中，再將黑皮棒經過改鍛、熱軋制備成板帶、絲條，所述 板帶、絲條的加工度大于50%。經測試，超因瓦合金雜質化學成分為C0.017 %, Si < 0.004，MnO. 047 %, P0. 0005%, S < 0. 0005%, A10. 04% ；-40 60°C膨脹系數 α 為 0. 23Χ 10-7 ；達到了提高
純度和性能的目的。超因瓦合金的電極棒通電熔化，穿過熔融的渣料，重新結晶，純度和組織均勻性提
尚ο本發明一種超因瓦合金超純電渣重熔方法的有益效果是，這種新的電渣重熔工藝 針對超因瓦合金，使合金純度提高，組織優化熱膨脹系數更小，改善合金的加工性能，大大 提高了產品的成品率，同時合金的使用性能更加穩定，可提供的規格和單重增加，性能良好 規格齊全的超因瓦合金產品將促進精密加工、測試儀器領域的技術進步和產業發展，帶動 企業和地區的經濟發展，其經濟效益和社會效益是顯著的。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步的說明，但并不因此將本發明限制在所述的實 施例范圍之中。實施例1 一種超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于包括以下步驟a)、自熔電極棒的制備超因瓦合金自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni32%、Co4%,狗64%，總重 30kg，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑IlOmm的圓棒；表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔 電極棒；b)、電渣重熔電渣重熔的渣料配比按重量份為CaF2 CaO2 Al2O3 = 50 30 20，專用于 超因瓦(Super invar)合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑160mm的結 晶器中，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整 重熔電壓42V、電流3000A左右；自熔電極受電阻熱緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器 的底部重新結晶，得到直徑約160mm的電渣錠；在1000 士 5 °C的溫度下加熱保溫2小時，再 鍛造成30mmX 150mm的板，經850士5°C的溫度下進行30分鐘的固溶處理，固溶處理后在 310 士 5°C的溫度下穩定化處理4小時，測試后即得超因瓦合金。經測試，雜質化學成分為 CO. 017%, Si < 0. 004，MnO. 047%, P0. 0005%, S < 0. 0005%, A10. 04% ；-40 60°C膨脹 系數α為0.23X10-7;達到了提高純度和性能的目的。
實施例2 一種超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于包括以下步驟a)、自熔電極棒的制備超因瓦合金自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni33%、Co4. 5%,Fe62. 5%，總重 500kg,經真空感應熔煉，澆鑄成直徑170mm的圓棒；表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔 電極棒；b)、電渣重熔電渣重熔的渣料配比按重量份為CaF2 CaO2 Al2O3 = 60 20 20，專用于超 因瓦(Super invar)合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑^Omm的結晶器 中，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整重熔 電壓52V、電流6000A左右；自熔電極受電阻熱緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器的底 部重新結晶，得到直徑約280mm的電渣錠；電渣錠在1000士5°C的溫度下加熱保溫2小時， 再鍛造成直徑120mm的黑皮棒，經850士5°C的溫度下進行60分鐘的固溶處理，固溶處理后 在310士5°C的溫度下穩定化處理4小時，測試后即得超因瓦合金。經測試，雜質化學成分 為C0. 016%, Si < 0. 004，MnO. 087，P0. 0005%, S < 0. 0006%, A10. 03% ；-40 60°C膨 脹系數α為0.47X10-7;產品用于精密儀器部件。實施例3 一種超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于包括以下步驟a)、自熔電極棒的制備超因瓦合金自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni34%、Co3. 5%,Fe62. 5%，總重 500kg,經真空感應熔煉，澆鑄成直徑220mm的圓棒；表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔 電極棒；b)、電渣重熔電渣重熔的渣料配比按重量份為CaF2 CaO2 Al2O3 = 80 15 5，專用于 超因瓦(Super invar)合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑320mm的結 晶器中，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整 重熔電壓42V、電流3000A左右；自熔電極受電阻熱緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器 的底部重新結晶，得到直徑約320mm的電渣錠；在1000士5°C的溫度下加熱保溫2小時，開 坯鍛造成直徑140mm的黑皮棒，黑皮棒經過改鍛、熱軋制備成直徑12mm的熱軋條。熱軋條 經850士5°C的溫度下進行40分鐘的固溶處理，固溶處理后在310士5°C的溫度下穩定化 處理4小時，測試后即得超因瓦合金。經測試，雜質化學成分為C0.016%，Si < 0.004， MnO. 032%, P0. 0006%, S < 0. 0005%, A10. 04% ；-40 60°C膨脹系數 α 為 0. 13X10-7 ； 達到了提高純度和性能的目的。雖然描述了本發明的實施方式，但本領域的普通技術人員可以在所附權利要求的 范圍內作出各種變形或修改。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制， 上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提 下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發 明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于包括以下步驟a)、自熔電極棒的制備超因瓦合金自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni :32 34份、Co :3. 5 5. 5份、Fe 60. 5 64. 5份，經真空感應熔煉，澆鑄成圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，即為電渣重熔的自 熔電極棒；b)、電渣重熔電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 :40 85份、CaR :10 30份、Al2O3 :30 5份， 專用于超因瓦合金電渣重熔，將上述渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，結晶器和底板均 用水冷卻，將步驟a中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，通電起弧 后，調整重熔電壓至40 60V、電流3000 8000A ；自熔電極棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后 的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新 結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的電渣錠；電渣錠在1000 士 5°C的溫度下加熱保 溫2小時，再鍛造成黑皮棒或加工成板帶或絲條，經850士5°C的溫度下進行50 120分鐘 的固溶處理，固溶處理后在310士5°C的溫度下穩定化處理4小時，即得超因瓦合金。
2.根據權利要求1所述的超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于所述步驟a中 自熔電極棒的直徑為IlOmm 220mm。
3.根據權利要求1所述的超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于所述步驟b中 的電極棒與結晶器的直徑比值為填充比，所述填充比為0. 5 0. 8。
4.根據權利要求1所述的超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于所述步驟b中， 黑皮棒的鍛造比大于或等于4。
5.根據權利要求1或4所述的超因瓦合金超純電渣重熔方法，其特征在于所述步驟b 中，黑皮棒經過改鍛、熱軋制備成板帶、絲條，所述板帶、絲條的加工度大于或等于50%。
全文摘要
本發明公開了一種超因瓦合金超純電渣重熔方法，包括以下步驟a)、自熔電極棒的制備超因瓦合金自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni32～34份、Co3.5～5.5份、Fe60.5～64.5份，經真空感應熔煉，澆鑄成圓棒，即為電渣重熔的自熔電極棒；b)、電渣重熔電渣重熔的渣料配比按重量份為CaF240～85份、GaO210～30份、Al2O330～5份，將渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，將自熔電極棒下降到熔融的電渣重熔的渣料中，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應，提純的鋼液在結晶器的底部重新結晶，得到電渣錠，再鍛造成黑皮棒經固溶、穩定化處理，即得超因瓦合金。本發明針對超因瓦合金，使合金純度提高，組織優化熱膨脹系數更小，改善合金的加工性能，大大提高了產品的成品率。
文檔編號C22B9/18GK102127652SQ20111005116
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月3日 優先權日2011年3月3日
發明者孫威, 張中美, 王東哲, 祁宏, 賀文海, 魏捍東 申請人:重慶儀表材料研究所