一種超低氧低膨脹合金的製造方法
2023-09-21 01:37:00 1
專利名稱：一種超低氧低膨脹合金的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼種製造方法，尤其涉及一種低膨脹合金的製造方法。
背景技術：
低膨脹合金是一種鎳鐵合金，它是一種含鎳量在36%左右的特殊合金，也被稱為因瓦合金，是1896年由瑞士物理學家夏爾·愛德華·紀堯姆(C. E. Guillaume)首先發現。 這個合金對科學進步的貢獻很大，該合金髮現者-瑞士物理學家紀堯姆因此獲得1920年的諾貝爾物理學獎。絕大多數的金屬和合金都是在受熱時體積膨脹，冷卻時體積收縮，但因瓦合金由於它的鐵磁性，在一定的溫度範圍內，具有因瓦效應的反常熱膨脹，因此其膨脹係數極低， 有時甚至為零或負值，在室溫附近的平均熱膨脹係數低於IX 10_6°c -1。這種低膨脹合金在磁性溫度(居裡點)附近熱膨脹係數顯著減少，出現所謂反常熱膨脹現象(負反常)，從而可以在室溫附近很寬的溫度範圍內，獲得很小的甚至接近零的膨脹係數。這種合金的組成主要是1 和36%左右的Ni，呈面心立方結構。因此，因瓦合金適合做測量元件，主要用來製造標準尺、測溫計、測距儀、鐘錶擺輪、塊規、微波設備的諧振腔、重力儀構件、熱雙金屬組元材料，光學儀器零件等。此外，這種低膨脹合金還適用於電器元件與硬玻璃、軟玻璃、陶瓷匹配封接的玻封合金。其狀態有硬態和軟態兩種，即因瓦合金/封合金在-60°C 80°C大氣溫度變化內有較低的膨脹係數和良好的可塑性。因此，因瓦合金被應用於製作在氣溫變化範圍內尺寸近於恆定的元件，廣泛用於無線電，精密儀表，儀器和其他行業。據有關報導，我國2005年低膨脹合金實際使用量已達到8000噸左右，且其60%以上依賴進口，國產量相對較低，供需矛盾非常突出。此外，長期以來，國際、國內主要採用傳統生產工藝，即原料一真空爐或非真空爐冶煉一鑄錠一電渣重熔一氣氛保護加熱一熱軋軋制一冷加工一成品；或者原料一電爐冶煉一AOD —LF精煉一模鑄鋼錠一熱軋軋制一冷加工一成品。相對而言，國外的低膨脹合金產品質量優於國內企業的同類產品。但是，由於傳統生產工藝存在單爐產量偏低，工序多、流程長等問題，致使產品成材率很低，產品質量不穩定、產品成本較高。特別是國內企業，由於裝備水平和工藝技術落後，有時低膨脹合金加工過程中表面裂紋的大量形成，造成產品內在質量和表面質量較差，以及產品性能難以滿足產品行業標準要求。表1列出了國際廠商生產低膨脹合金生產方式和成分特點。表 1.
製造企業生產方式合金中合金中氧含量ppm法國Imphy公司模鑄0 0. 01痕量20 60
權利要求
1.一種超低氧低膨脹合金的製造方法，所述超低氧低膨脹合金的總氧含量小於 lOppm，其特徵在於，包括下列步驟(1)電爐熔煉將原料進行電爐熔煉，當鋼液中Ol.5wt%時熔煉結束；(2)AOD精煉通入氧氣和氬氣的混合氣體進行AOD精煉，當鋼液中02wt%後， 加入還原劑矽鐵和鋁，所述鋁和矽鐵的重量比例控制為1/4 1/2，AOD精煉終點為控制 S 彡 0. 003wt% ；(3)LF精煉底部通入氬氣對鋼液進行攪拌，採用泡沫渣使渣層包裹電弧，所述泡沫 S 的成分為 CaO 30-50wt %, SiO2 15_25wt %, Al20315_40wt %, MgO 3-15wt %, (MnO+FeO) ^O. 5wt%，餘量為不可避免的雜質；在LF精煉後期向鋼液中加入Al，LF精煉終點為控制 S 彡 0. 00Iwt %，Al 彡 0. 02wt% ；(4)向上述完成了LF精煉的鋼液中加入TiO. 03-0. Iwt%，並進行5-15min的軟攪拌， 使鋼中形成TW2或TiN細小顆粒；(5)連鑄採用電磁攪拌使上述TW2或TiN細小顆粒均勻分布，電磁攪拌的電流為 1200-2000A，頻率為2. 5-3. 5Hz ；連鑄保護渣的鹼度為1. 0-1. 2，軟化點為1000-1150°C, ^ 動點為1050-1150°C，粘度為1.5-2. 5poise，連鑄保護渣的成分為CaO :36_40wt % ；SiO2 30-39wt% ；MgO :3-6wt% ；Al2O3 :4-7wt% ；MnO ( 1. 2wt% ；FeO ( 1. 5wt%，餘量為不可避免的雜質；連鑄後的板坯等軸晶比例彡30%，板坯成分的質量百分比含量為C 0-0. 03%, Si 0-0. 30%, Mn 0-0. 40%, Ni 35. 0-37. 0%、P 彡 0. 035%, S 彡 0. 010%, Cr 彡 0. 25%, 0 ^ 0. 001%,Al ^ 0. 02%, Ti 0. 03-0. 1%，餘量為!^e 和不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的超低氧低膨脹合金的製造方法，其特徵在於，還包括步驟(6)連鑄板坯修磨。
3.如權利要求1或2所述的超低氧低膨脹合金的製造方法，其特徵在於，所述步驟(1) 中出鋼溫度為彡1630°C。
4.如權利要求1或2所述的超低氧低膨脹合金的製造方法，其特徵在於，所述步驟(1) 中採用吹氧助熔，氧氣使用量< 10m3/t。
5.如權利要求1或2所述的超低氧低膨脹合金的製造方法，其特徵在於，所述步驟(2) 中出鋼溫度為彡1600°C，出鋼前向鋼液中加入金屬鋁0. 2-0. 4kg/t。
6.如權利要求1或2所述的超低氧低膨脹合金的製造方法，其特徵在於，所述步驟(3) 中出鋼溫度為1440-1460°C。
7.如權利要求1或2所述的超低氧低膨脹合金的製造方法，其特徵在於，所述步驟(5) 中連鑄的拉速為0. 4-1. Om/min。
全文摘要
本發明公開了一種超低氧低膨脹合金的製造方法，所述超低氧低膨脹合金的總氧含量小於10ppm，該超低氧低膨脹合金的製造方法採用電爐熔煉→AOD精煉→LF精煉→連鑄的工藝流程，從而使得其較之現有的低膨脹合金的製造方法具有以下優點(1)通過本技術方案製得的產品含氧量低，純淨度高，從而顯著提高了產品的質量；(2)本技術方案在簡化工藝流程的同時，提高了金屬收得率，從而大幅降低了生產成本。
文檔編號C22C38/50GK102337475SQ201110310398
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者劉旭峰, 朱信國, 李元, 楊健, 鄭宏光, 陸建生 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司