權(quán)利要求

1.改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，所述的Ni-Cr電熱合金為包含有下述重量份組分的高溫合金坯料，所述的重量份組分為C≤0.05％，Si 0.9-1.60％，Al≤0.50％，Cr 20.0-22.0％，Mn≤0.3％，F(xiàn)e≤1.0％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti≤0.01％，Zr0.1-0.25％，Re≤0.2％，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)，其特征在于：所述的冶煉方法至少包括真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔兩個(gè)步驟， 其中，真空感應(yīng)熔煉的熔點(diǎn)按下述公式計(jì)算獲得， T 熔點(diǎn)＝1453-61.7[C]-13.2[Si]-3.6[Mn]-1.6[Cr]-5[Al]-0.75[Fe]-5.3[Zr]-5.9[Re]-35[P]-32.3[S]-11.1[Ti]，式中[X]中的X為相應(yīng)的化學(xué)組分； 電渣重熔的電壓U和電流I分別按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得， U＝0.8D 結(jié)晶器+25，式中D 結(jié)晶器為結(jié)晶器直徑，單位為cm， I＝7.5d 電極·(55-0.5d 電極)，式中d 電極為電極棒直徑，單位為cm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：所述的真空感應(yīng)熔煉包括以下步驟，裝料、融化、精煉、吹氬以及出鋼， 其中，精煉的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)爐型按150kg級(jí)爐子精煉時(shí)間控制在15-25min，1.5噸級(jí)爐子精煉時(shí)間控制在80-120min。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：裝料前先對(duì)原料進(jìn)行清洗并烘干，去除油污及水分，裝料時(shí)先在爐底鋪墊一層細(xì)小的輕料，活潑元素裝入分格加料器中，其中所述的活潑元素至少包括Al、Zr、Mn以及稀土。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：所述的熔化過程以裝料完畢閉合真空室抽真空開始，先將真空室抽真空至低于6.7Pa，然后送電加熱融化爐料，其中爐料的融化速率根據(jù)真空感應(yīng)爐的容量，小于0.5噸爐型真空爐的融化速率不高于0.2噸/小時(shí)，1.5噸爐型真空爐的融化速率不高于0.4噸/小時(shí)。 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：所述的精煉過程以爐料熔清后開始，精煉溫度控制在合金熔點(diǎn)溫度以上80-100℃，具體過程如下， 待精煉一段時(shí)間后，加入塊狀石墨或加入與塊狀石墨相當(dāng)?shù)母咛疾牧线M(jìn)行脫氧處理，待充分脫氧并精煉至結(jié)束前3～5min時(shí)，再分別加入提高收得率、控制穩(wěn)定以及改善非金屬夾雜物形態(tài)的活潑元素Al、Zr、稀土以及Mn在攪拌條件下繼續(xù)精煉至規(guī)定的時(shí)長(zhǎng)。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：待精煉結(jié)束后，從鋼包底部向鋼水吹入氬氣，其過程中為， 依據(jù)爐型1.5噸爐型吹氬強(qiáng)度控制在0.2-0.4m3/(t·min)，吹氬時(shí)間控制在5-10min完成去雜質(zhì)、降氣體元素的吹氬工作。 7.根據(jù)權(quán)利要求2～6任一項(xiàng)所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：所述的電渣重熔為以合金錠作為母材進(jìn)行的四元渣系電渣重熔，所述四元渣系按重量百分比的組分配比為：62～68％的CaF 2，18～22％的Al 2O 3，8～12％的CaO以及4～6％的MgO。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：在將真空感應(yīng)熔煉后的合金鋼液澆入合金錠并先對(duì)電極母材表面進(jìn)行去氧化鐵皮處理，并按計(jì)算電渣重熔的電流和電壓，并將冶煉時(shí)的波動(dòng)電壓控制在不超過±300V的范圍內(nèi)。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：重熔后的鋼水再次凝固時(shí)是在帶有底水箱的結(jié)晶器中進(jìn)行的，并在結(jié)晶的過程中采用冷卻水強(qiáng)制冷卻， 其中強(qiáng)制冷卻的出水溫度控制在40～60℃之間。 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，其特征在于：在重熔的最后階段，可適當(dāng)減小電流強(qiáng)度和電極下降速度進(jìn)行補(bǔ)縮，熔煉結(jié)束，待電渣錠完全凝固20min后再進(jìn)行脫模、緩冷完成電渣重熔工作。

說明書

改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種冶煉方法，尤其是涉及一種改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，屬于冶金生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電熱合金是一種利用材料電阻產(chǎn)生焦耳熱使電能轉(zhuǎn)換為熱能的功能性合金材料，主要用于制作500℃至1400℃范圍的電熱元件。電熱按照化學(xué)成分可分為Ni-Cr系、Ni-Cr-Fe系和Fe-Cr-Al系合金三大類。其中，Ni-Cr系電熱合金通常為奧氏體單相組織，其具有高溫強(qiáng)度高、無高溫脆性、電阻性能穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)低等一些優(yōu)點(diǎn)，且冷熱加工性能以及焊接性能優(yōu)良，可加工成多種形狀及尺寸的元件，后期維護(hù)簡(jiǎn)單。Cr20Ni80合金是Ni-Cr系電熱合金中的典型代表，常用于制作需要高穩(wěn)定性及較高的高溫強(qiáng)度的苛刻條件下使用的電熱元件。我國(guó)專業(yè)生產(chǎn)Ni-Cr系電熱合金的廠家很多，但大部分企業(yè)規(guī)模較小，技術(shù)儲(chǔ)備能力不足，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，如Cr20Ni80合金的使用壽命較國(guó)外優(yōu)質(zhì)進(jìn)口產(chǎn)品差距明顯。本領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)合金中的有害雜質(zhì)元素，如S、P、H、N、O等，極容易和合金中的Ni、Cr、Al等合金元素產(chǎn)生共晶或夾雜物，極大的降低熱加工塑性，使得材料在熱加工過程中容易萌生裂紋，成材率明顯降低，同時(shí)也會(huì)是材料的使用性能顯著惡化。因此，在冶煉過程中嚴(yán)格控制有害元素含量、改善夾雜物形貌及分布，提升合金冶金質(zhì)量，是保證Cr20Ni80電熱合金高成材率及優(yōu)良使用性能的關(guān)鍵。

中國(guó)專利：華大鳳、王樹平,一種新型高電阻電熱合金材料及其制備方法：中國(guó)：CN102191409A[P]，2011.09.21公開了一種新型Ni-Cr高電阻電熱合金材料及其制備方法，公開內(nèi)容顯示其電熱合金坯料的制備方法主要采用“中頻感應(yīng)爐熔煉+電渣重熔”工藝，與本發(fā)明采用的路線“真空感應(yīng)爐熔煉+電渣重熔”存在一定差別，且其專利中并未公開具體的電渣重熔的冶煉參數(shù)及控制要點(diǎn)。

中國(guó)專利：郭健、郭小芳、郭乃林，一種減少Ni-Cr-Fe電熱合金非金屬夾雜物的方法：中國(guó)，CN103952518B[P]，2016.05.04公開了一種Ni-Cr-Fe電熱合金的制備方法，開內(nèi)容顯示其電熱合金坯料的制備方法只采用了“真空感應(yīng)爐熔煉”工藝，與本發(fā)明采用的路線“真空感應(yīng)爐熔煉+電渣重熔”存在一定差別。且其專利中公開的真空感應(yīng)熔煉工藝參數(shù)及控制要點(diǎn)與本發(fā)明有較大差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能有效降低Ni-Cr合金材料中有害雜質(zhì)元素含量，改善夾雜物的形態(tài)及分布，提高材料的可加工性及使用性能的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法。

為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，所述的Ni-Cr電熱合金為包含有下述重量份組分的高溫合金坯料，所述的重量份組分為C≤0.05％，Si 0.9-1.60％，Al≤0.50％，Cr 20.0-22.0％，Mn≤0.3％，F(xiàn)e≤1.0％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti≤0.01％，Zr 0.1-0.25％，Re≤0.2％，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)，所述的冶煉方法至少包括真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔兩個(gè)步驟，其中，真空感應(yīng)熔煉的熔點(diǎn)按下述公式計(jì)算獲得，

T 熔點(diǎn)＝1453-61.7[C]-13.2[Si]-3.6[Mn]-1.6[Cr]-5[Al]-0.75[Fe]-5.3[Zr]-5.9[Re]-35[P]-32.3[S]-11.1[Ti]，式中[X]中的X為相應(yīng)的化學(xué)組分；

電渣重熔的電壓U和電流I分別按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得，

U＝0.8D 結(jié)晶器+25，式中D 結(jié)晶器為結(jié)晶器直徑，單位為cm，

I＝7.5d 電極·(55-0.5d 電極)，式中d 電極為電極棒直徑，單位為cm。

進(jìn)一步的是，所述的真空感應(yīng)熔煉包括以下步驟，裝料、融化、精煉、吹氬以及出鋼，

其中，精煉的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)爐型按150kg級(jí)爐子精煉時(shí)間控制在15-25min，1.5噸級(jí)爐子精煉時(shí)間控制在80-120min。

上述方案的優(yōu)選方式是，裝料前先對(duì)原料進(jìn)行清洗并烘干，去除油污及水分，裝料時(shí)先在爐底鋪墊一層細(xì)小的輕料，活潑元素裝入分格加料器中，其中所述的活潑元素至少包括Al、Zr、Mn以及稀土。

進(jìn)一步的是，所述的熔化過程以裝料完畢閉合真空室抽真空開始，先將真空室抽真空至低于6.7Pa，然后送電加熱融化爐料，其中爐料的融化速率根據(jù)真空感應(yīng)爐的容量，小于0.5噸爐型真空爐的融化速率不高于0.2噸/小時(shí)，1.5噸爐型真空爐的融化速率不高于0.4噸/小時(shí)。

上述方案的優(yōu)選方式是，所述的精煉過程以爐料熔清后開始，精煉溫度控制在合金熔點(diǎn)溫度以上80-100℃，具體過程如下，

待精煉一段時(shí)間后，加入塊狀石墨或加入與塊狀石墨相當(dāng)?shù)母咛疾牧线M(jìn)行脫氧處理，待充分脫氧并精煉至結(jié)束前3～5min時(shí)，再分別加入提高收得率、控制穩(wěn)定以及改善非金屬夾雜物形態(tài)的活潑元素Al、Zr、稀土以及Mn在攪拌條件下繼續(xù)精煉至規(guī)定的時(shí)長(zhǎng)。

進(jìn)一步的是，待精煉結(jié)束后，從鋼包底部向鋼水吹入氬氣，其過程中為，

依據(jù)爐型1.5噸爐型吹氬強(qiáng)度控制在0.2-0.4m3/(t·min)，吹氬時(shí)間控制在5-10min完成去雜質(zhì)、降氣體元素的吹氬工作。

上述方案的優(yōu)選方式是，所述的電渣重熔為以合金錠作為母材進(jìn)行的四元渣系電渣重熔，所述四元渣系按重量百分比的組分配比為：62～68％的CaF 2，18～22％的Al 2O 3，8～12％的CaO以及4～6％的MgO。

進(jìn)一步的是，在將真空感應(yīng)熔煉后的合金鋼液澆入合金錠并先對(duì)電極母材表面進(jìn)行去氧化鐵皮處理，并按計(jì)算電渣重熔的電流和電壓，并將冶煉時(shí)的波動(dòng)電壓控制在不超過±300V的范圍內(nèi)。

上述方案的優(yōu)選方式是，重熔后的鋼水再次凝固時(shí)是在帶有底水箱的結(jié)晶器中進(jìn)行的，并在結(jié)晶的過程中采用冷卻水強(qiáng)制冷卻，

其中強(qiáng)制冷卻的出水溫度控制在40～60℃之間。

進(jìn)一步的是，在重熔的最后階段，可適當(dāng)減小電流強(qiáng)度和電極下降速度進(jìn)行補(bǔ)縮，熔煉結(jié)束，待電渣錠完全凝固20min后再進(jìn)行脫模、緩冷完成電渣重熔工作。

本發(fā)明的有益效果是：本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊睙挿椒ㄒ园蠧≤0.05％，Si 0.9-1.60％，Al≤0.50％，Cr 20.0-22.0％，Mn≤0.3％，F(xiàn)e≤1.0％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti≤0.01％，Zr 0.1-0.25％，Re≤0.2％，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)的高溫合金坯料為基礎(chǔ)，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔兩個(gè)步驟進(jìn)行熔煉，并在真空感應(yīng)熔煉時(shí)的熔點(diǎn)按下述公式計(jì)算獲得，T 熔點(diǎn)＝1453-61.7[C]-13.2[Si]-3.6[Mn]-1.6[Cr]-5[Al]-0.75[Fe]-5.3[Zr]-5.9[Re]-35[P]-

32.3[S]-11.1[Ti]，式中[X]中的X為相應(yīng)的化學(xué)組分；電渣重熔的電壓U和電流I分別按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得，U＝0.8D 結(jié)晶器+25，式中D 結(jié)晶器為結(jié)晶器直徑，單位為cm，I＝7.5d 電極·(55-0.5d 電極)，式中d 電極為電極棒直徑，單位為cm。這樣，通過優(yōu)化Cr20Ni80電熱合金冶煉方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵工序的控制，顯著改善合金冶金質(zhì)量，提高合金的力學(xué)性能及使用性能，尤其是通過有效控制Ni-Cr電熱合金中的有害元素含量、改善夾雜物形貌及分布，實(shí)現(xiàn)為高品質(zhì)電熱器件的制備提供高質(zhì)量的合金坯料的目的，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的不足，顯著改善Ni-Cr電熱合金的冶金質(zhì)量，能為高品質(zhì)電熱合金產(chǎn)品的制備提供高質(zhì)量的合金坯料，預(yù)期將帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)品坯料的非金屬夾雜物分布圖；

圖2為市場(chǎng)采購(gòu)國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的非金屬夾雜實(shí)物分布圖。

具體實(shí)施方式

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種能有效降低Ni-Cr合金材料中有害雜質(zhì)元素含量，改善夾雜物的形態(tài)及分布，提高材料的可加工性及使用性能的改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法。所述的Ni-Cr電熱合金為包含有下述重量份組分的高溫合金坯料，所述的重量份組分為C≤0.05％，Si 0.9-1.60％，Al≤0.50％，Cr20.0-22.0％，Mn≤0.3％，F(xiàn)e≤1.0％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti≤0.01％，Zr 0.1-0.25％，Re≤0.2％，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)，所述的冶煉方法至少包括真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔兩個(gè)步驟，

其中，真空感應(yīng)熔煉的熔點(diǎn)按下述公式計(jì)算獲得，T 熔點(diǎn)＝1453-61.7[C]-13.2[Si]-3.6[Mn]-1.6[Cr]-5[Al]-0.75[Fe]-5.3[Zr]-5.9[Re]-35[P]-32.3[S]-11.1[Ti]，式中[X]中的X為相應(yīng)的化學(xué)組分；電渣重熔的電壓U和電流I分別按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得，U＝0.8D 結(jié)晶器+25，式中D 結(jié)晶器為結(jié)晶器直徑，單位為cm，I＝7.5d 電極·(55-0.5d 電極)，式中d 電極為電極棒直徑，單位為cm。這樣，通過優(yōu)化Cr20Ni80電熱合金冶煉方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵工序的控制，顯著改善合金冶金質(zhì)量，提高合金的力學(xué)性能及使用性能，尤其是通過有效控制Ni-Cr電熱合金中的有害元素含量、改善夾雜物形貌及分布，實(shí)現(xiàn)為高品質(zhì)電熱器件的制備提供高質(zhì)量的合金坯料的目的，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的不足，顯著改善Ni-Cr電熱合金的冶金質(zhì)量，能為高品質(zhì)電熱合金產(chǎn)品的制備提供高質(zhì)量的合金坯料，預(yù)期將帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

上述實(shí)施方式中，為了最大限度的提高采用本申請(qǐng)冶煉方法制取的電熱合金冶金的質(zhì)量，本申請(qǐng)?jiān)谘b料前先對(duì)原料進(jìn)行清洗并烘干，去除油污及水分，裝料時(shí)先在爐底鋪墊一層細(xì)小的輕料，活潑元素裝入分格加料器中，其中所述的活潑元素至少包括Al、Zr、Mn以及稀土。此時(shí)，所述的熔化過程以裝料完畢閉合真空室抽真空開始，先將真空室抽真空至低于6.7Pa，然后送電加熱融化爐料，其中爐料的融化速率根據(jù)真空感應(yīng)爐的容量，小于0.5噸爐型真空爐的融化速率不高于0.2噸/小時(shí)，1.5噸爐型真空爐的融化速率不高于0.4噸/小時(shí)。相應(yīng)的，所述的精煉過程以爐料熔清后開始，精煉溫度控制在合金熔點(diǎn)溫度以上80-100℃，具體過程如下，待精煉一段時(shí)間后，加入塊狀石墨或加入與塊狀石墨相當(dāng)?shù)母咛疾牧线M(jìn)行脫氧處理，待充分脫氧并精煉至結(jié)束前3～5min時(shí)，再分別加入提高收得率、控制穩(wěn)定以及改善非金屬夾雜物形態(tài)的活潑元素Al、Zr、稀土以及Mn在攪拌條件下繼續(xù)精煉至規(guī)定的時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)，待精煉結(jié)束后，從鋼包底部向鋼水吹入氬氣，其過程中為，依據(jù)爐型1.5噸爐型吹氬強(qiáng)度控制在0.2-0.4m3/(t·min)，吹氬時(shí)間控制在5-10min完成去雜質(zhì)、降氣體元素的吹氬工作。

進(jìn)一步的，本申請(qǐng)所述的電渣重熔為以合金錠作為母材進(jìn)行的四元渣系電渣重熔，所述四元渣系按重量百分比的組分配比為：62～68％的CaF 2，18～22％的Al 2O 3，8～12％的CaO以及4～6％的MgO。相應(yīng)的，在將真空感應(yīng)熔煉后的合金鋼液澆入合金錠并先對(duì)電極母材表面進(jìn)行去氧化鐵皮處理，并按計(jì)算電渣重熔的電流和電壓，并將冶煉時(shí)的波動(dòng)電壓控制在不超過±300V的范圍內(nèi)。重熔后的鋼水再次凝固時(shí)是在帶有底水箱的結(jié)晶器中進(jìn)行的，并在結(jié)晶的過程中采用冷卻水強(qiáng)制冷卻，其中強(qiáng)制冷卻的出水溫度控制在40～60℃之間。在重熔的最后階段，可適當(dāng)減小電流強(qiáng)度和電極下降速度進(jìn)行補(bǔ)縮，熔煉結(jié)束，待電渣錠完全凝固20min后再進(jìn)行脫模、緩冷完成電渣重熔工作。

綜上所述，本發(fā)明提供的方法及關(guān)鍵控制工藝能減低Ni-Cr電熱合金中有害雜質(zhì)元素的含量水平，改善非金屬夾雜物的形態(tài)及分布，進(jìn)而顯著改善合金坯料的冶金質(zhì)量，為后續(xù)熱加工性能及使用性能的提升打下良好基礎(chǔ)。

本發(fā)明明確了Ni-Cr電熱合金冶煉時(shí)真空感應(yīng)過程中的熔速、精煉溫度、活潑合金元素加入順序、精煉時(shí)間、吹氬工藝等，以及電渣重熔過程中的渣料配比、重熔電壓、重熔電流、凝固、補(bǔ)縮等關(guān)鍵參數(shù)的選取方法或控制范圍，在實(shí)現(xiàn)效果提升的基礎(chǔ)上，最大限度的保證控制工藝的穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

具體實(shí)施例

本發(fā)明的主要針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的不足，提供一種有利于改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法。所述方法可以顯著降低Ni-Cr合金材料中有害雜質(zhì)元素含量，改善夾雜物的形態(tài)及分布，進(jìn)而提高材料的可加工性及使用性能。

一種有利于改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法，所述方法包括真空感應(yīng)熔煉及保護(hù)氣氛電渣重熔雙聯(lián)冶煉工藝

具體冶煉方法主要包括以下步驟：

1、配料：按照以下組成成分(質(zhì)量百分比)進(jìn)行配料：C≤0.05％，Si 0.9-1.60％，Al≤0.50％，Cr 20.0-22.0％，Mn≤0.3％，F(xiàn)e≤1.0％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti≤0.01％，Zr 0.1-0.25％，Re≤0.2％，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)。

2、真空感應(yīng)熔煉：(1)裝料：所用原料需要經(jīng)過清洗及烘干處理，去除油污及水分，裝料時(shí)，現(xiàn)在爐底鋪墊一層細(xì)小的輕料，活潑元素如Al、Zr、Mn和稀土裝入分格加料器中。(2)融化：裝料完畢后，閉合真空室開始抽真空，抽真空至低于6.7Pa時(shí)，便可送電加熱融化爐料，為保證氣體及外帶非金屬夾雜物的去除，融化期應(yīng)保持較低的融化速率，根據(jù)真空感應(yīng)爐容量可選擇不同的熔煉速率，如0.5噸爐型融化速率應(yīng)不高于0.2噸/小時(shí)，1.5噸爐型融化速率應(yīng)不高于0.4噸/小時(shí)。(3)精煉：爐料熔清后，精煉溫度控制在合金熔點(diǎn)以上80-100℃，可利用公式(1)計(jì)算Ni-Cr電熱合金大致熔點(diǎn)；精煉一段時(shí)間后，加入適量塊狀石墨或其他高碳材料進(jìn)行脫氧處理；充分脫氧后，在分別加入Al、Zr、稀土以及Mn等活潑元素，以保障合金元素的收得率和穩(wěn)定控制，稀土元素的加入有利于鋼液的進(jìn)一步深脫氧，并能改善非金屬夾雜物的形態(tài)。(4)吹氬：在鋼包底部吹氬，為防止鋼液噴濺，應(yīng)控制吹氬強(qiáng)度，如1.5噸爐型吹氬強(qiáng)度可控制在0.2-0.4m 3/(t·min)，吹氬時(shí)間控制在5-10min，通過吹氬可以使鋼液中O、N、H等向氬氣泡中擴(kuò)散，氬氣泡也可吸附鋼液中的夾雜物并上浮帶出，進(jìn)一步降低氣體元素及非金屬夾雜含量。(5)出鋼：吹氬后靜置3-5min，鋼液到達(dá)目標(biāo)成分及溫度后即可進(jìn)行澆筑，澆筑到保溫帽時(shí)，破真空加入發(fā)熱劑和保溫劑。

所述的方法的真空感應(yīng)熔煉時(shí)間應(yīng)根據(jù)爐型進(jìn)行調(diào)整，如150kg級(jí)爐子精煉時(shí)間可控制在15-25min，1.5噸級(jí)爐子精煉時(shí)間可控制在15-20分鐘80-120min。

所述方法在加入Al、Zr、稀土以及Mn等活潑元素時(shí)應(yīng)緩慢加入，加入后應(yīng)攪拌鋼液1-2min，以加速合金均勻分布。

Ni-Cr電熱合金熔點(diǎn)T 熔點(diǎn)大致計(jì)算公式([X]為金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù))：

T 熔點(diǎn)＝1453-61.7[C]-13.2[Si]-3.6[Mn]-1.6[Cr]-5[Al]-0.75[Fe]-5.3[Zr]-5.9[Re]-35[P]-32.3[S]-11.1[Ti] (1)

3、電渣重熔：將真空感應(yīng)熔煉后澆鑄得到合金錠作為母材進(jìn)行電渣重熔，重熔之前需去清理電極母材表面的氧化鐵皮。(1)重熔渣系：電渣重熔的渣系采用4元渣系，Ni-Cr電熱合金用渣系成分按重量百分比可配置為：CaF 2(62-68％)，Al 2O 3(18-22％)，CaO(8-12％)，MgO(4-6％)。其中，雜質(zhì)組分含量應(yīng)滿足SiO2≤0.7％，F(xiàn)eO≤0.3％，MgO≤0.3％。渣料中，CaF2能降低渣的熔點(diǎn)，提升熔渣流動(dòng)性，有利于合金的精煉；Al2O3能增加熔渣電阻率，可以提高渣溫，加快熔速，改善鋼錠表面質(zhì)量。CaO能提高熔渣堿度，增加脫硫能力，增加電阻率，提升渣溫，但過多CaO會(huì)降低熔渣的活力，影響精煉效果，一般應(yīng)控制在12％一下；MgO有助于維持熔渣穩(wěn)定性，改善熔渣工藝性能，一般應(yīng)控制在5％左右效果較好。(2)重熔電壓：根據(jù)Ni-Cr電熱合金的成分特點(diǎn)，重熔電壓可以參考一下公式(2)進(jìn)行計(jì)算選取。(3)重熔電流：重熔過程電流是重要參數(shù)，對(duì)能耗和產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響，根據(jù)Ni-Cr電熱合金的成分特點(diǎn)，重熔電流可以參考公式(3)進(jìn)行計(jì)算選取，冶煉時(shí)波動(dòng)范圍應(yīng)不超過±300V。(4)電渣錠的凝固：結(jié)晶器和底水箱應(yīng)采用強(qiáng)制水冷，以加快電渣錠的凝固速率，正常冶煉結(jié)晶器出水溫度可控制在40-60℃。(5)補(bǔ)縮及脫模：重熔的最后階段，可適當(dāng)減小電流強(qiáng)度和電極下降速度進(jìn)行補(bǔ)縮。熔煉結(jié)束后，應(yīng)待電渣錠完全凝固20min后再進(jìn)行脫模，脫模后應(yīng)進(jìn)行緩冷。

重熔電壓U的經(jīng)驗(yàn)選擇公式(D 結(jié)晶器為結(jié)晶器直徑，cm)：U＝0.8D 結(jié)晶器+25 (2)

重熔電流I的經(jīng)驗(yàn)選擇公式(d 電極為電極棒直徑，cm)：I＝7.5d 電極·(55-0.5d 電極) (3)

實(shí)施例一

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡述和理解本發(fā)明：

按照如下方法制備實(shí)施例的Cr20Ni80電熱合金坯料：

(1)配料：按照以下組成進(jìn)行配料，C-0.035％，Si-1.30％，Al-0.6％，Cr-21％，Mn-0.15％，F(xiàn)e-0.5％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti≤0.01％，Zr-0.2％，Re-0.15％，余量為Ni及不可避免的雜質(zhì)，配料總重約1.2噸。

(2)真空熔煉：裝料：所用原料經(jīng)過清洗及烘干處理，去除油污及水分，裝料時(shí)，現(xiàn)在爐底鋪墊一層細(xì)小的輕料，Al、Zr、Mn和稀土裝入分格加料器中。(2)融化：裝料完畢后，閉合真空室開始抽真空，抽真空至低于7.6Pa時(shí)，送電加熱融化爐料，為保證氣體及外帶非金屬夾雜物的去除熔煉速率控制在0.3-0.4噸/小時(shí)。(3)精煉：爐料熔清后，根據(jù)公式(1)計(jì)算結(jié)果，精煉溫度控制1530±10℃；精煉一段時(shí)間后，加入適量塊狀石墨或其他高碳材料進(jìn)行脫氧處理；充分脫氧后，在分別加入Al、Zr元素，稀土以及Mn元素在精煉結(jié)束前3-5min加入，加入后鋼液攪拌1-2min，以加速合金均勻分布。(4)吹氬：在鋼包底部吹氬，為防止鋼液噴濺，吹氬強(qiáng)度控制在0.2-0.4m 3/(t·min)，吹氬時(shí)間控制在5-10min，通過吹氬可以進(jìn)一步降低氣體元素及非金屬夾雜含量。(5)出鋼：吹氬后靜置3-5min，鋼液到達(dá)目標(biāo)成分及溫度后即可進(jìn)行澆筑，澆筑電極棒直徑為240mm，澆筑到保溫帽時(shí)，破真空加入發(fā)熱劑和保溫劑。

(3)電渣重熔：將真空感應(yīng)熔煉后澆鑄得到合金錠作為母材進(jìn)行電渣重熔，重熔之前清理電極母材表面的氧化鐵皮。(1)重熔渣系選擇：電渣重熔的渣系采用4元渣系，渣系成分按重量百分比配置為：CaF 2-66％，Al 2O 3-22％，CaO-8％，MgO-4％。(2)重熔電壓：根據(jù)Cr20Ni80電熱合金的成分特點(diǎn)，重熔電壓選擇設(shè)置為53V左右。(3)重熔電流：根據(jù)Cr20Ni80電熱合金的成分特點(diǎn)，重熔電流選擇在7700A左右，冶煉時(shí)波動(dòng)范圍應(yīng)不超過±300V。(4)電渣錠的凝固：結(jié)晶器和底水箱采用強(qiáng)制水冷，以加快電渣錠的凝固速率，結(jié)晶器出水溫度可控制在40-60℃。(5)補(bǔ)縮及脫模：重熔的最后階段，適當(dāng)減小電流強(qiáng)度和電極下降速度進(jìn)行補(bǔ)縮。熔煉結(jié)束后，應(yīng)待電渣錠完全凝固20min后再進(jìn)行脫模，脫模使用坑冷方式進(jìn)行緩冷。

本實(shí)施案例中，得到的Cr20Ni80電熱合金坯料的雜質(zhì)元素含量水平為：[O]＝8ppm，[N]＝10ppm,[H]＝1ppm,[C]＝0.02％,[S]＝11ppm,[P]＝15ppm,[Ti]＝12ppm；夾雜改性控制實(shí)現(xiàn)A、B、C為0級(jí)，D、Ds≤0.5級(jí)；產(chǎn)品實(shí)物遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1234-2012(C≤0.08％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ti/H/N/O未做明確要求，非金屬夾雜物A、B、C、D、Ds均≤2級(jí))和目前市場(chǎng)采購(gòu)的國(guó)內(nèi)同類Cr20Ni80電熱合金產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量(C≤0.05％，P≤0.030％，S≤0.015％，[O]≤40ppm，[N]≤150ppm,[H]≤10ppm,，非金屬夾雜物A、B、C均≤1級(jí)，D、Ds均≤1.5級(jí))。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。

改善Ni-Cr電熱合金冶金質(zhì)量的冶煉方法.pdf