一種Fe－Ni系膨脹合金的生產方法
2023-08-01 20:17:16 1
專利名稱：一種Fe－Ni系膨脹合金的生產方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料領域，特別涉及一種Fe-Ni系膨脹合金的生產方法。
背景技術：
一般情況下，生產Fe-Ni系膨脹合金要採用真空感應爐或非真空感應爐對備好的原料進行一次冶煉，再將冶煉產品進行電渣重熔，經過重熔後的鋼錠供鍛造工序使用；也可採用真空感應爐或非真空感應爐對備好的原料進行冶煉並鑄錠，再對鋼錠扒皮或修磨後供鍛造工序使用。進入鍛造工序的鋼錠首先進行高溫退火處理，再在高溫下進行鍛造(或開坯)，最後對鋼坯進行表面修磨處理。表面經過處理的鋼坯再一次送入加熱爐中進行加熱，並在高溫下進行軋制，形成盤圓，以供下道拉拔工序使用。從冶煉投料到軋出盤圓，經過工序很多，流程較長；並且膨脹合金自身熱敏感性又很強，加熱過程中鋼錠或鋼坯很容易出現裂紋，這些缺陷直接導致了盤圓成材率很低。
發明內容
本發明目的是為了降低膨脹合金生產成本，縮短膨脹合金生產流程，簡化生產工藝，提高盤元成材率。
一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於採用非真空感應爐冶煉或真空感應爐冶煉，在冶煉末期連鑄開始之前的一段時間裡，向鋼水中加入晶粒細化劑，並使鋼液在翻滾作用下達到均勻穩定，再採用近終形連鑄機鑄坯、扒皮和拉絲工序直接形成與盤圓規格接近的線坯，線坯直徑與盤圓直徑的比例為1.1～1.5∶1.1～1∶1，最後對線坯進行小變形拔絲處理即成盤圓。
所述的晶粒細化劑，可以是單一金屬鈦或金屬釩或金屬鋯或金屬鈮或金屬鈰；亦可以是30％～70％金屬鈦、30％～70％金屬鋯複合成的二元合金，或30％～70％金屬鈦、30％～70％金屬鈮複合成的二元合金，或40％～80％金屬鈦、20％～60％金屬鈰複合成的二元合金，或30％～70％金屬鈦、30％～70％金屬釩複合成的二元合金，或30％～70％金屬鋯、30％～70％金屬鈮複合成的二元合金，或40％～80％金屬鋯、20％～60％金屬鈰複合成的二元合金，或30％～70％金屬鋯、30％～70％金屬釩複合成的二元合金，或40％～80％金屬鈮、20％～60％金屬鈰複合成的二元合金，或30％～70％金屬鈮、30％～70％金屬釩複合成的二元合金，或20％～60％金屬鈰、40％～80％金屬釩複合成的二元合金；亦可以是20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬鈮複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鋯、15％～35％金屬鈰複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鈮、15％～35％金屬鈰複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鈮、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、15％～35％金屬鈰、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬鈮、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬鈮、15％～35％金屬鈰複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈮、15％～35％金屬鈰、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鋯、15％～35％金屬鈰、20％～45％金屬釩複合成的三元合金；亦可以是20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鋯、20％～40％金屬鈮、10％～25％金屬鈰複合成的四元合金，或20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鋯、20％～40％金屬鈮、20％～40％金屬釩複合成的四元合金，或20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鋯、10％～25％金屬鈰、20％～40％金屬釩複合成的四元合金，或20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鈮、10％～25％金屬鈰、20％～40％金屬釩複合成的四元合金，或20％～40％金屬鋯、20％～40％金屬鈮、10％～25％金屬鈰、20％～40％金屬釩複合成的四元合金；亦可以是10％～35％金屬鈦、10％～35％金屬釩、10％～35％金屬鋯、10％～35％金屬鈮、5％～20％金屬鈰複合成的五元合金為晶粒細化劑。
本發明形成的工藝實施過程為1.選定Fe-Ni系膨脹合金中的一個合金牌號，按照其化學成分確定配料時所用原材料種類；2.按照冶煉爐容大小，將所選原材料進行合理尺寸的加工，並將加工好的原材料按照相應烘烤制度進行烘烤；3.按照合金牌號，確定所需的晶粒細化劑種類及加入數量；4.進行配料計算，準確控制各種原材料配入量；5.按照真空感應爐或非真空感應爐的正常操作程序進行冶煉；
6.冶煉末期，完成終脫氧之後，開始加入晶粒細化劑，加入程序按照細化劑加入標準要求進行。
7.冶煉操作完成後，達到連鑄條件時進行連鑄操作。
8.對連鑄線坯進行扒皮操作。
9.對扒皮後的線坯進行一次小壓縮比拉拔，拉拔產品即為成品。
本發明效果在於採用新的Fe-Ni系膨脹合金生產工藝後大大降低了膨脹合金生產成本，噸鋼生產成本可降低50％～60％，縮短了膨脹合金生產流程，簡化生產工藝，提高了盤圓成材率，盤圓成材率由傳統工藝形成的50％左右提高到了80％以上，產品性能完全符合國標或行業標準要求。
具體實施例方式
實例1按照冶煉品種如4J43，採用150Kg非真空感應爐冶煉，選用冶煉所需原料為電解鎳、工業純鐵、金屬錳及本發明專利中所述的該鋼種專用的晶粒細化劑——金屬鈦，對選用的金屬原料進行合理尺寸加工，以使其能夠裝入所選爐膛中，並將加工後的原料進行200℃～800℃下的烘烤，排除原料表面水分及皮下氣體等雜質，得到合格原料。
將上述原料按照標準化學成分要求(如4J43行業標準)進行配料計算，得到一張原材料備料清單。再按照原材料清單準備所需數量的原材料，對於備好的原材料要防止周圍環境汙染。
選用∮9.5mm結晶器、分離環，並安裝好連鑄設備，進行試水工作。
按照正常加料順序將原材料裝入爐中，開始冶煉操作，並進行必要的過程檢測，待冶煉過程終脫氧完成及各參數達到要求時，及時加入本專利中提供的晶粒細化劑——金屬鈦1.0Kg，細化劑回收率達到80％以上；達到連鑄要求條件時進行連鑄操作。
打開連鑄機，以0.5～1.5m/s的起鑄速度進行2～3分鐘後，轉入1.5～3.0m/s的正常拉速，拉坯過程中應及時調整鋼液加熱功率50～80kw，以保證合適的鋼水溫度和鑄坯表面質量，鑄坯成材率可達到80％以上。
採用∮670拉絲機，∮9.0mm扒皮模具進行扒皮操作。
採用∮670拉絲機，∮8.0mm拉絲模具進行拉絲操作，形成的∮8.0mm絲材即為成品。
利用上述生產工藝，進行了多次工業性試驗，其成品理化性能指標均達到了國內外行業標準要求。
實例2按照冶煉品種如4J43，採用150Kg非真空感應爐冶煉，選用冶煉所需原料為電解鎳、工業純鐵、金屬錳及本發明專利中所述的該鋼種專用的晶粒細化劑——42％金屬鈦、58％金屬鈮複合成的二元合金。對選用的金屬原料進行合理尺寸加工，以使其能夠裝入所選爐膛中，並將加工後的原料進行200℃～800℃下的烘烤，排除原料表面水分及皮下氣體等雜質，得到合格原料。
將上述原料按照標準化學成分要求(如4J43行業標準)進行配料計算，得到一張原材料備料清單。再按照原材料清單準備所需數量的原材料，對於備好的原材料要防止周圍環境汙染。
選用∮9.5mm結晶器、分離環，並安裝好連鑄設備，進行試水工作。
按照正常加料順序將原材料裝入爐中，開始冶煉操作，並進行必要的過程檢測，待冶煉過程終脫氧完成及各參數達到要求時，及時加入本專利中提供的晶粒細化劑——42％金屬鈦、58％金屬鈮複合成的二元合金1.0Kg，其回收率達到80％以上；達到連鑄要求條件時進行連鑄操作。
打開連鑄機，以0.5～1.5m/s的起鑄速度進行2～3分鐘後，轉入1.5～3.0m/s的正常拉速，拉坯過程中應及時調整鋼液加熱功率50～80kw，以保證合適的鋼水溫度和鑄坯表面質量，鑄坯成材率可達到80％以上。
採用∮670拉絲機，∮9.0mm扒皮模具進行扒皮操作。
採用∮670拉絲機，∮8.0mm拉絲模具進行拉絲操作，形成的∮8.0mm絲材即為成品。
利用上述生產工藝，進行了多次工業性試驗，其成品理化性能指標均達到了國內外行業標準要求。
實例3按照冶煉品種如4J43，採用150Kg非真空感應爐冶煉，選用冶煉所需原料為電解鎳、工業純鐵、金屬錳及本發明專利中所述的該鋼種專用的晶粒細化劑——35％金屬鈦、39％金屬鈮、26％金屬鈰複合成的三元合金。對選用的金屬原料進行合理尺寸加工，以使其能夠裝入所選爐膛中，並將加工後的原料進行200℃～800℃下的烘烤，排除原料表面水分及皮下氣體等雜質，得到合格原料。
將上述原料按照標準化學成分要求(如4J43行業標準)進行配料計算，得到一張原材料備料清單。再按照原材料清單準備所需數量的原材料，對於備好的原材料要防止周圍環境汙染。
選用∮9.5mm結晶器、分離環，並安裝好連鑄設備，進行試水工作。
按照正常加料順序將原材料裝入爐中，開始冶煉操作，並進行必要的過程檢測，待冶煉過程終脫氧完成及各參數達到要求時，及時加入本專利中提供的晶粒細化劑——37％金屬鈦、37％金屬鈮、26％金屬鈰複合成的三元合金1.0Kg，其回收率達到80％以上；達到連鑄要求條件時進行連鑄操作。
打開連鑄機，以0.5～1.5m/s的起鑄速度進行2～3分鐘後，轉入1.5～3.0m/s的正常拉速，拉坯過程中應及時調整鋼液加熱功率50～80kw，以保證合適的鋼水溫度和鑄坯表面質量，鑄坯成材率可達到80％以上。
採用∮670拉絲機，∮9.0mm扒皮模具進行扒皮操作。
採用∮670拉絲機，∮8.0mm拉絲模具進行拉絲操作，形成的∮8.0mm絲材即為成品。
利用上述生產工藝，進行了多次工業性試驗，其成品理化性能指標均達到了國內外行業標準要求。
實例4按照冶煉品種如4J43，採用150Kg非真空感應爐冶煉，選用冶煉所需原料為電解鎳、工業純鐵、金屬錳及本發明專利中所述的該鋼種專用的晶粒細化劑——28％金屬鈦、26％金屬鈮、18％金屬鈰、28％金屬釩複合成的四元合金。對選用的金屬原料進行合理尺寸加工，以使其能夠裝入所選爐膛中，並將加工後的原料進行200℃～800℃下的烘烤，排除原料表面水分及皮下氣體等雜質，得到合格原料。
將上述原料按照標準化學成分要求(如4J43行業標準)進行配料計算，得到一張原材料備料清單。再按照原材料清單準備所需數量的原材料，對於備好的原材料要防止周圍環境汙染。
選用∮9.5mm結晶器、分離環，並安裝好連鑄設備，進行試水工作。
按照正常加料順序將原材料裝入爐中，開始冶煉操作，並進行必要的過程檢測，待冶煉過程終脫氧完成及各參數達到要求時，及時加入本專利中提供的晶粒細化劑——28％金屬鈦、26％金屬鈮、18％金屬鈰、28％金屬釩複合成的四元合金1.0Kg，其回收率達到80％以上；達到連鑄要求條件時進行連鑄操作。
打開連鑄機，以0.5～1.5m/s的起鑄速度進行2～3分鐘後，轉入1.5～3.0m/s的正常拉速，拉坯過程中應及時調整鋼液加熱功率50～80kw，以保證合適的鋼水溫度和鑄坯表面質量，鑄坯成材率可達到80％以上。
採用∮670拉絲機，∮9.0mm扒皮模具進行扒皮操作。
採用∮670拉絲機，∮8.0mm拉絲模具進行拉絲操作，形成的∮8.0mm絲材即為成品。
利用上述生產工藝，進行了多次工業性試驗，其成品理化性能指標均達到了國內外行業標準要求。
實例5按照冶煉品種如4J43，採用150Kg非真空感應爐冶煉，選用冶煉所需原料為電解鎳、工業純鐵、金屬錳及本發明專利中所述的該鋼種專用的晶粒細化劑——16％金屬鈦、22％金屬鈮、9％金屬鈰、28％金屬釩、25％金屬鋯複合成的五元合金。對選用的金屬原料進行合理尺寸加工，以使其能夠裝入所選爐膛中，並將加工後的原料進行200℃～800℃下的烘烤，排除原料表面水分及皮下氣體等雜質，得到合格原料。
將上述原料按照標準化學成分要求(如4J43行業標準)進行配料計算，得到一張原材料備料清單。再按照原材料清單準備所需數量的原材料，對於備好的原材料要防止周圍環境汙染。
選用∮9.5mm結晶器、分離環，並安裝好連鑄設備，進行試水工作。
按照正常加料順序將原材料裝入爐中，開始冶煉操作，並進行必要的過程檢測，待冶煉過程終脫氧完成及各參數達到要求時，及時加入本專利中提供的晶粒細化劑——16％金屬鈦、22％金屬鈮、9％金屬鈰、28％金屬釩、25％金屬鋯複合成的五元合金1.0Kg，其回收率達到80％以上；達到連鑄要求條件時進行連鑄操作。
打開連鑄機，以0.5～1.5m/s的起鑄速度進行2～3分鐘後，轉入1.5～3.0m/s的正常拉速，拉坯過程中應及時調整鋼液加熱功率50～80kw，以保證合適的鋼水溫度和鑄坯表面質量。
採用∮670拉絲機，∮9.0mm扒皮模具進行扒皮操作。
採用∮670拉絲機，∮8.0mm拉絲模具進行拉絲操作，形成的∮8.0mm絲材即為成品。
利用上述生產工藝，進行了多次工業性試驗，其成品理化性能指標均達到了國內外行業標準要求。
權利要求
1.一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於採用非真空感應爐冶煉或真空感應爐冶煉，在冶煉末期連鑄開始之前的一段時間裡，向鋼水中加入晶粒細化劑，並使鋼液在翻滾作用下達到均勻穩定，再採用近終形連鑄機鑄坯、扒皮和拉絲工序直接形成與盤圓規格接近的線坯，最後對線坯進行變形拔絲處理即成盤圓。
2.如權利要求1所述的一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於晶粒細化劑是單一金屬鈦或金屬釩或金屬鋯或金屬鈮或金屬鈰。
3.如權利要求1所述的一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於晶粒細化劑是30％～70％金屬鈦、30％～70％金屬鋯複合成的二元合金，或30％～70％金屬鈦、30％～70％金屬鈮複合成的二元合金，或40％～80％金屬鈦、20％～60％金屬鈰複合成的二元合金，或30％～70％金屬鈦、30％～70％金屬釩複合成的二元合金，或30％～70％金屬鋯、30％～70％金屬鈮複合成的二元合金，或40％～80％金屬鋯、20％～60％金屬鈰複合成的二元合金，或30％～70％金屬鋯、30％～70％金屬釩複合成的二元合金，或40％～80％金屬鈮、20％～60％金屬鈰複合成的二元合金，或30％～70％金屬鈮、30％～70％金屬釩複合成的二元合金，或20％～60％金屬鈰、40％～80％金屬釩複合成的二元合金。
4.如權利要求1所述的一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於晶粒細化劑是20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬鈮複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鋯、15％～35％金屬鈰複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鈮、15％～35％金屬鈰複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、20％～45％金屬鈮、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈦、15％～35％金屬鈰、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬鈮、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鋯、20％～45％金屬鈮、15％～35％金屬鈰複合成的三元合金，或20％～45％金屬鈮、15％～35％金屬鈰、20％～45％金屬釩複合成的三元合金，或20％～45％金屬鋯、15％～35％金屬鈰、20％～45％金屬釩複合成的三元合金。
5.如權利要求1所述的一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於晶粒細化劑是20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鋯、20％～40％金屬鈮、10％～25％金屬鈰複合成的四元合金，或20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鋯、20％～40％金屬鈮、20％～40％金屬釩複合成的四元合金，或20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鋯、10％～25％金屬鈰、20％～40％金屬釩複合成的四元合金，或20％～40％金屬鈦、20％～40％金屬鈮、10％～25％金屬鈰、20％～40％金屬釩複合成的四元合金，或20％～40％金屬鋯、20％～40％金屬鈮、10％～25％金屬鈰、20％～40％金屬釩複合成的四元合金。
6.如權利要求1所述的一種Fe-Ni系膨脹合金生產方法，其特徵在於晶粒細化劑是10％～35％金屬鈦、10％～35％金屬釩、10％～35％金屬鋯、10％～35％金屬鈮、5％～20％金屬鈰複合成的五元合金。
全文摘要
一種Fe－Ni系膨脹合金生產方法，屬於金屬材料領域。其特徵在於採用非真空感應爐冶煉或真空感應爐冶煉，在冶煉末期連鑄開始之前的一段時間裡，向鋼水中加入晶粒細化劑，並使鋼液在翻滾作用下達到均勻穩定，再採用近終形連鑄機鑄坯、扒皮和拉絲工序直接形成與盤圓規格接近的線坯，線坯直徑與盤圓直徑的比例為1.1～1.5∶1～1.1∶1，最後對線坯進行變形拔絲處理即成盤圓。本發明效果在於採用新的Fe－Ni系膨脹合金生產工藝後大大降低了膨脹合金生產成本，噸鋼生產成本可降低50％～60％，縮短了膨脹合金生產流程，簡化生產工藝，提高了盤圓成材率，盤圓成材率由傳統工藝形成的50％左右提高到了80％以上。
文檔編號B22D11/00GK101029370SQ20071006536
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月12日 優先權日2007年4月12日
發明者楊曉華, 陳偉慶, 崔東瑞 申請人:北京科技大學, 河北節能耐火材料集團有限公司