專利名稱：高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法
技術領域：
本發明涉及一種冶金熔煉領域，特別涉及一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法。
背景技術：
石油天然氣勘探開采領域用高性能耐蝕合金是指能夠滿足深海、深井油氣田用，且擁有優異的力學、耐蝕等綜合性能，同時具備高溫高壓下抗&5、CO2, CF的綜合強酸腐蝕的高性價比合金。高性能耐蝕合金因合金含量較高，偏析嚴重，尤其是大規格產品，采用普通的電渣重熔工藝易于產生嚴重偏析，造成組織不均勻，容易析出σ脆性相，特別是熱加工溫區范圍窄，高溫熱塑性較差，在熱加工過程中易產生裂紋，最終導致熱加工成材率極低，普通的電渣重熔工藝生產的高性能耐蝕合金的成材率一般不超過70%。因此雜質對高性 能耐蝕合金的各項性能影響非常大。電渣重熔是一種重要的提純材料改善組織的冶金工藝技術，對材料的性能有著非常大的影響。如何通過合適的電渣重熔工藝，有效的降低有害元素，細化夾雜使雜質均勻化分布，細化組織使組織均勻化等，是目前亟待解決的問題。

發明內容
本發明的目是提供一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，采用該方法可以減少合金的有害元素，改善合金的雜質分布情況，利于細化組織，大大降低了金屬材料中的硫、磷含量，從而改善高性能耐蝕合金的熱加工性能和成材率。高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，有以下步驟
O自熔電極棒的制備
自熔電極棒的配料成分按重量份為=Ni :25 34份、Cr :25 29份、Mo :2. 5 4. 5份、Fe : 30 45份，經真空感應熔煉，澆鑄成圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，制得電渣重熔的自熔電極棒；
2)電渣重熔
電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 55^80份、CaO 5 25份、Al203:5 15份、MgO 5 10份，將所述電渣重熔的渣料在結晶器中加熱至熔融狀態，加熱時需要對結晶器進行冷卻，起保護作用。本發明采用水冷，即結晶器和底板均采用水冷卻。將步驟I)中制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔渣料中，通電起弧，調整重熔電壓至50 65V、電流 12500 14500A ；
自熔電極棒緩慢熔化后，自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應，提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到電渣錠；
電渣錠在1130±5°C的溫度下保溫5小時，鍛造成棒材，將棒材制備成板坯或管坯，在1130±5°C溫度下進行2 5小時的固溶處理，得到高性能耐蝕合金。步驟I)中所述的自熔電極棒的直徑為220mnT450mm。
步驟2)中的電極棒與結晶器的直徑比值為填充比，所述填充比為O. 4 O. 8。將棒材(黑皮棒)制備成板坯、管坯時，該板坯、管坯的加工度大于或等于40%。發明人經過多年的試驗，探索出了一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，該方法可以有效的改善材料的純度和組織，大大降低了金屬材料中的硫、磷含量，大大提高產品成品率。電渣重熔是一種重要的提純材料改善組織的冶金工藝技術，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，細化夾雜使雜質均勻化分布，細化組織使組織均勻化等。對于高性能耐蝕合金影響更顯著，合理的電渣重熔工藝改善合金的熱加工性能,大大提高成材率,有利于合金的耐蝕等各項性能。經測試,高性能耐蝕合金雜質元素化學成分為C < O. 015%, S < O. 003%, P < O. 003%, Ca < O. 003%, O < O. 002%, H < O. 0004% ；大大降低了金屬材料中的硫、磷含量，熱加工成材率達到了 90%左右；達到了提高純凈度和成材率的目的。本發明的有益效果是，采用本發明所述方法得到的高性能耐蝕合金，其合金的純度提高，組織優化，雜質元素含量更低，熱加工性能更好，大大提高了產品的成材率，同時該合金的使用性能更加穩定，性能良好且成本較低。該合金可極大促進生產成本高、開發難度大石油天然氣勘探開采領域用高性能耐蝕合金的開發和利用，將緩解因能源替代技術發展緩慢而造成的世界各國對石油和天然氣增長需求，其經濟效益和社會效益非常顯著。本發明鎳含量為99. 5%的金屬鎳粉，鉻含量為99. 5%的純鉻，鑰含量為99. 5%的金屬鑰粉，鐵含量為99. 5%的純鐵，CaF2, CaO,MgO含量均為99. 5%，均采用市售的常規產品。
具體實施例方式實施例I
高性能耐蝕合金超純電渣重熔方法有以下步驟
a)自熔電極棒的制備
按每爐合金總重3000kg計算，該高性能耐蝕合金自熔電極棒的配料成分按重量百分比計算Ni 29%,Cr 28%,Mo :3%、Fe :40%，經真空感應熔煉，澆鑄成Φ450πιπι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
電渣重熔的渣料按照每爐次用量為150kg計算，配比按重量百分比計算為=CaF2 75%,CaO :5%、Al2O3: 15%、MgO :5%，專用于該高性能耐蝕合金電渣重熔，將上述渣料在結晶器中通過石墨電極棒加熱至熔融狀態，結晶器和地板均采用水冷卻，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渣料中，通電起弧后，調整重熔電壓至55V、電流逐步調整到13500A ;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Φ600πιπι的電渣錠；電渣錠在經過1140±5°C的溫度下保溫5小時，再鍛造成棒材(黑皮棒)，將黑皮棒經過改鍛、熱軋、擠壓制備成板坯、管坯，經過1140±5°C的溫度下進行3小時的固溶處理，檢測后即得高性能耐蝕合金。將黑皮棒經過改鍛、熱軋、擠壓制備成板坯、管坯時，該板坯、管坯的加工度大于或等于40%。
經測試，合金雜質元素化學成分為C=0. 013%，S=O. 0015%, P=O. 002%, Ca
<O. 001%, O < O. 002%, H < O. 0004% ;合金中的硫、磷含量大大降低，除去鍛棒兩頭必須鋸切掉的缺陷段外，整支鍛棒經過超聲檢測和渦流探傷，均無缺陷，成材率達到了 90% ;該工藝達到了提純和提聞成材率的效果。實施例2
高性能耐蝕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
按每爐合金總重3000kg計算，該高性能耐蝕合金自熔電極棒的配料成分按重量百分比計算Ni 25%, Cr 26%, Mo :4. 5%、Fe :44. 5%，經真空感應熔煉，澆鑄成Φ 350mm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
電渣重熔的渣料按照每爐次用量為150kg計算，配比按重量百分比計算為=CaF2 60%,CaO 25%, Al2O3: 5%、MgO : 10%，專用于該高性能耐蝕合金電渣重熔，將上述渣料在結晶器中通過石墨電極棒加熱至熔融狀態，結晶器和地板均采用水冷卻，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渣料中，通電起弧后，調整重熔電壓至60V、電流14000A ；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Φ500πιπι的電渣錠；電渣錠在經過1130±5°C的溫度下保溫5小時，再鍛造成棒材(黑皮棒)，將黑皮棒經過改鍛、熱軋、擠壓制備成板坯、管坯，經過1130±5°C的溫度下進行2. 5小時的固溶處理，檢測后即得高性能耐蝕合金。將黑皮棒經過改鍛、熱軋、擠壓制備成板坯、管坯時，該板坯、管坯的加工度大于或等于40%。經測試，合金雜質元素化學成分為C=0.010%, S=O. 001%, P=O. 0008%, Ca=O. 0025%,
O< O. 002%，H < O. 0004% ;合金中的硫、磷含量大大降低，除去鍛棒兩頭必須鋸切掉的缺陷段外，整支鍛棒經過超聲檢測和渦流探傷，均無缺陷，成材率達到了 89%;該工藝達到了提純和提聞成材率的效果。實施例3
高性能耐蝕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
按每爐合金總重3000kg計算，該高性能耐蝕合金自熔電極棒的配料成分按重量百分比計算Ni 33%,Cr 27%,Mo :2. 5%、Fe :37. 5%，經真空感應熔煉，澆鑄成Φ300mm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
電渣重熔的渣料按照每爐次用量為150kg計算，配比按重量百分比計算為=CaF2 70%,CaO 15%, Al2O3: 10%、MgO :5%，專用于該高性能耐蝕合金電渣重熔，將上述渣料在結晶器中通過石墨電極棒加熱至熔融狀態，結晶器和地板均采用水冷卻，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渣料中，通電起弧后，調整重熔電壓至52V、電流12800A ；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Φ450πιπι的電渣錠；電渣錠在經過1130±5°C的溫度下保溫4小時，再鍛造成棒材(黑皮棒)，將黑皮棒經過改鍛、熱軋、擠壓制備成板坯、管坯，經過1130±5°C的溫度下進行2. 5小時的固溶處理，檢測后即得高性能耐蝕合金。將黑皮棒經過改鍛、熱軋、擠壓制備成板坯、管坯時，該板坯、管坯的加工度大于或等于40%。經測試，合金雜質元素化學成分為C=0. 012%，S=O. 0017%, P=O. 0023%, Ca
<O. 003%, O < O. 002%, H < O. 0004% ;合金中的硫、磷含量大大降低，除去鍛棒兩頭必須鋸切掉的缺陷段外，整支鍛棒經過超聲檢測和渦流探傷，均無缺陷，成材率達到了 92% ;該工藝達到了提純和提聞成材率的效果。 ·
權利要求
1.一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，其特征在于，有以下步驟 O自熔電極棒的制備 自熔電極棒的配料成分按重量份為=Ni :25 34份、Cr :25 29份、Mo :2. 5 4. 5份、Fe : 30 45份，經真空感應熔煉，澆鑄成圓棒，將圓棒表面砂磨精整后，制得電渣重熔的自熔電極棒； 2)電渣重熔 電渣重熔的渣料配比各組分按重量份為=CaF2 :55 80份、CaO :5 25份、Al2O3:5 15份、MgO :5 10份，將所述電渣重熔的渣料在結晶器中加熱至熔融狀態，結晶器和底板均采用水冷卻，將步驟I)中制備的自熔電極棒下降到熔融的電渣重熔渣料中，通電起弧，調整重熔電壓至50 65V、電流12500 14500A ； 自熔電極棒緩慢熔化后，自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應，提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到電渣錠； 電渣錠在1130±5°C的溫度下保溫5小時，鍛造成棒材，將棒材制備成板坯或管坯，在1130±5°C溫度下進行2 5小時的固溶處理，得到高性能耐蝕合金。
2.根據權利要求I所述的高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，其特征在于步驟I)中所述的自熔電極棒的直徑為220mnT450mm。
3.根據權利要求I所述的高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，其特征在于步驟2)中的電極棒與結晶器的直徑比值為填充比，所述填充比為O. 4 O. 8。
4.根據權利要求I所述的高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，其特征在于將棒材制備成板坯、管坯時，該板坯、管坯的加工度大于或等于40%。
全文摘要
本發明涉及一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，有以下步驟將自熔電極棒的配料成分按重量份為Ni25～34份、Cr25～29份、Mo2.5～4.5份、Fe30～45份，經真空感應熔煉，制得自熔電極棒；自熔電極棒在渣料配比按重量份為CaF255～80份、CaO5～25份、Al2O3:5～15份、MgO5～10份的熔融電渣重熔渣料中緩慢熔化，提純，在結晶器重新結晶，得到電渣錠；電渣錠在1130±5℃的溫度下，鍛造成棒材，固溶處理，得到高性能耐蝕合金。采用本發明方法可以減少合金中的硫、磷等有害元素的含量，改善合金的雜質分布情況，利于細化組織，改善其熱加工性能和成材率。
文檔編號C22B9/18GK102912151SQ201210478940
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者王方軍, 魏捍東, 萬紅, 賀文海, 劉海定, 羅維凡, 王東哲 申請人:重慶材料研究院