本發(fā)明涉及冶金
技術領域：
，特別涉及鋼鐵合金材料冶煉過程中，適用于多元素，大合金比的特殊合金材料制備的一種超微偏析特種合金的冶煉方法。
背景技術：
：在金屬冶煉工藝中，不論是何種冶煉方法，只要有兩種以上元素進行混合冶煉，都不可能絕對均勻混合，而元素多，某種元素或某些元素百分占有大的合金材料，各元素熔化溫度不同，其流動性不同，混合均勻更困難。所以，鋼中夾雜物和成分偏析的存在是不可避免的。對于夾雜采用鋼水潔凈技術(即利用超聲波振蕩和電磁攪拌)和快速冷卻技術(即使用電渣和連鑄結晶器)，可以使不能浮出液面而懸沉于鋼水中的細小夾雜物在凝固過程中不能聚集并進行均勻分布，減少加工過程中因夾雜而脆斷的缺陷，可是在減少成分偏析問題上，還沒有有效的方法進行改善，常用的方法是均勻化處理，需要時間長達到30-50小時甚至更長，但也不能顯著減少偏析在加工中的影響，特別是冷加工，時常出現(xiàn)因偏析引起的內部發(fā)紋和表面開裂現(xiàn)象，加工更薄更細規(guī)格產(chǎn)品是很困難的。技術實現(xiàn)要素：針對上述的現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提出一種超微偏析特種合金的冶煉方法，用來生產(chǎn)超微偏析的特種合金，不再有偏析引起的內部發(fā)紋和表面開裂現(xiàn)象，提高合金的可塑性，使其可以向小規(guī)格產(chǎn)品延伸。為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的一種超微偏析特種合金的冶煉方法包括如下步驟：S1、進行微粉粒度選擇，根據(jù)不同粒度的微粉進行不同的攪拌方式；S2、進行配料比例稱重，確認各粉料種數(shù)和加入攪拌的計劃量；S3、將配有粉料的漏斗放在攪拌器上的專用接口上；S4、將漏斗中的配料放入攪拌器中，進行充分的攪拌；S5、將攪拌后的混合料經(jīng)擠壓成方錠后烘烤；S6、將混合烘烤后的微粉物料裝入煉鋼坩堝爐中冶煉；以及S7、取樣化驗。優(yōu)選的，在步驟S1中，當微粉粒度在0.1-0.75mm時采用干式攪拌，當粒度＜0.1mm時采用濕式攪拌；再優(yōu)選的，在步驟S4中，干式攪拌時間不低于2小時，濕式攪拌不低于5小時；再優(yōu)選的，步驟S5中，粉料方錠的烘烤溫度為200℃，烘烤時間大于8小時；再優(yōu)選的，在步驟S6中，當使用非真空爐冶煉時，還包括在冶煉坩堝內先裝入5％的瑩石來加快粉料的熔化。再優(yōu)選的，在步驟S6中，還包括在粉料熔化后更換新的渣料，升溫到鋼種熔化溫度以上80℃-120℃，保持5-10分鐘，停止加熱使鋼水鎮(zhèn)靜5-10分鐘，讓鋼水中的氣體充分排出鋼液面，然后加熱到鋼種熔化溫度以上50℃-80℃精煉20-30分鐘。再優(yōu)選的，所述步驟S7中，經(jīng)化驗確定需要加入某元素時，將需要加入的元素粉料用石蠟固定加入，利用石蠟快速擴散作用覆蓋整個表面并密封，加入的粉料以表面積進入鋼液里，鋼液表面應處于靜止表面，加入后再升溫攪拌。本發(fā)明的超微偏析特種合金的冶煉方法，冶煉的超微偏析鋼錠經(jīng)熱鍛加工沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，解決了重復返工冶煉的問題；合金冷變形更加容易，很少有開裂現(xiàn)象，故可以獲得進一步深加工的條件，可以開發(fā)更多規(guī)格的產(chǎn)品；另外，合金元素的粉料不需經(jīng)加工成產(chǎn)品供應，可以直接以粉料供應，如此可以減少工序，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等問題。附圖說明通過下面結合附圖的詳細描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。其中：圖1所示為本發(fā)明的一種超微偏析特種合金的冶煉方法的工藝流程圖。具體實施方式鋼鐵冶煉工藝中，合金都是以塊料如線材或棒材加入到煉鋼爐中的，合金熔化到擴散，需要經(jīng)過很長時間，并受到溫度和流動條件的影響，所以，煉鋼中溶劑和溶質要混合均勻是很困難的事情，偏析不可避免的存在，只是嚴重和不嚴重而已。比如常用的二元合金，也稱鐵-碳合金，除有害元素和殘余元素外，碳的配料值對應是不同用途的鋼牌號。當碳含量增加到1％以上時，就容易出現(xiàn)碳偏析現(xiàn)象，進行熱變形或冷形變時，鋼基內部容易出現(xiàn)眾多發(fā)紋和表面開裂等缺陷。通過碳擴散均勻化熱處理，只能獲得改善而不能消除這些問題，因為碳在高溫下，會與很多合金元素化合而合金化，作為溶劑的鐵在碳合金化作為溶質的粘合作用下，鐵溶劑的流動性下降，根據(jù)同類相溶原理，形成聚集場，要破壞這類聚集場，只有采用更多能量，使鐵水溶劑溫度升高，提高流動性，雖然得到改善，還是會有部份偏析存在，所以說，偏析的存在是絕對的，偏析的大小是相對的。不影響到熱變形和冷變形加工的偏析是允許存在的?？墒菍τ诙辖鹨陨系牟牧?，多達十幾種合金進行配制，不論是鐵基，鎳基，鈷基等作為溶劑濃度降低，使溶質的濃度增高，流動性很差，多種合金如鎢，鉬，釩，鈦等高熔點的元素，其合金化物質相互粘滯，偏析現(xiàn)象更嚴重和難于處理。針對這種問題，一是采用小批量熔煉，因為容積小易攪拌，二是采用真空冶煉，可提高鋼水溫度，達到提高鋼水的流動性的目的。同樣道理，不管哪種方式，偏析總是不同程度的存在，直接影響合金的變形加工質量。本發(fā)明的超微偏析特種合金的冶煉方法，采用不同于傳統(tǒng)的工藝方法，將配料在原始狀態(tài)即粉料狀態(tài)，如鎢粉，鉬粉，釩粉，鈦粉等元素不需加工成產(chǎn)品提供，直接進行微粉混合攪拌，根據(jù)配料的均勻程度來決定攪拌的程度。攪拌方法可用濕攪拌也可用干攪拌，比如當微粉粒度在0.1-0.75mm時可用干式攪拌，而微粉粒度＜0.1mm可用濕式攪拌，避免超微粉干式攪拌產(chǎn)生粉塵污染環(huán)境。經(jīng)過攪拌后的微粉中各元素相對來說是均勻的，到冶煉熔化后各單位體中各元素按比例分布其中，冶煉中的流動電磁攪拌充當?shù)诙螖嚢韫δ?，進一步將各元素再分布，如此可以冶煉出超微偏析的鋼材，此工藝對高合金材料的制備特別有效。具體的，如圖1所示，本發(fā)明的超微偏析特種合金的冶煉方法包括如下步驟：S1、進行微粉粒度選擇，以對不同粒度的微粉進行不同的攪拌方式：粒度在0.1-0.75mm時采用干式攪拌，當各元素微粉粒度有不相同時，熔劑應為小粒度，熔質選擇大粒度；對粒度＜0.1mm的采用濕式攪拌；S2、進行配料比例稱重，確認各粉料種數(shù)和加入攪拌的計劃量：將粉料裝入漏斗容器中稱重，漏斗容積為一次配料單位，可以100公斤或1噸為單位，漏斗下口設計有活動插板；S3、將配有粉料的漏斗放在攪拌器上的專用接口上：攪拌器分干式攪拌器和濕式攪拌器，一次攪拌為一個配料單位，不能一次配料多次攪拌；S4、將漏斗中的配料放入攪拌器中，進行充分的攪拌：攪拌時間由加入合金的比例來確定，加入合金種類多占比大，攪拌時間應延長，加入的合金種類少，比例小，攪拌時間可略縮短，干式攪拌時間一般不低于2小時，濕式攪拌一般不低于5小時；S5、將攪拌后的混合料經(jīng)液壓頂箱進行擠壓成立方體作為加料物體，大小可以為30mm或50mm寬，加工的微粉立方體物料經(jīng)200℃進行烘烤，烘烤時間應大于8小時；S6、將混合烘烤后的微粉物料裝入煉鋼坩堝爐中冶煉，可在真空爐也可在非真空爐冶煉，非真空冶煉可在坩堝內先裝入5％的瑩石，利用瑩石的低溫熔化溫度，加快粉料的熔化，這是由于粉料的表面積大，積熱快，較低溫度(瑩石的熔化溫度)就可開始熔化；熔化后可換新的渣料，升溫到鋼種熔化溫度以上80℃-120℃，保持5-10分鐘，停止加熱使鋼水鎮(zhèn)靜5-10分鐘，讓鋼水中的氣體充分排出鋼液面，然后加熱到鋼種熔化溫度以上50℃-80℃精煉20-30分鐘。S7、取樣化驗，確定需要加入的元素：將需要加入的元素粉料用石蠟固定加入，利用石蠟快速擴散作用覆蓋整個表面并密封，加入的粉料以表面積進入鋼液里，鋼液表面應處于靜止表面，加入后再升溫攪拌，不能加入塊狀合金料。具體實施例1試驗一種高溫合金GH2132鋼號，化學成分見下表：制備工藝：合金微粒選擇60目，稱重后進行干式混合攪拌2.5小時，擠壓成寬25mm的方錠。進200型真空爐冶煉，澆鑄130型電級棒，電渣重熔135型電渣錠，熱鍛D70mm，一次鍛造成型，表面無開裂現(xiàn)象。取樣檢測，夾雜為0.5級以下，沒發(fā)現(xiàn)有鈦偏析，偏析低于標準下限級別。具體實施例2試驗一種耐蝕合金NS3201鋼號，化學成分見下表：CSiMnPSCrNiMoVCoFe0.051.01.00.030.031.0余26/300.2/0.42.54/6制備工藝：合金微粒選擇60目，稱重后干式混合攪拌2.5小時以上，擠壓成寬30mm方錠。進200型真空爐冶煉，澆鑄130型電級棒，電渣重熔135型電渣錠，熱軋D53mm方坯，一次軋制成型，表面無開裂現(xiàn)象。取樣檢測，夾雜為0.5級以下，沒發(fā)現(xiàn)有鉬偏析，偏析低于標準下限級別。具體實施例3試驗一種易切合金SUS303鋼號，化學成分見下表：CSiMnPSCrNi0.151.02.00.20.1517/198/10制備工藝：合金微粒選擇60目，稱重后干式混合攪拌3小時以上，擠壓成寬50mm方錠。非真空感應爐冶煉，澆鑄500型鋼錠，熱軋D70mm，一次軋制成型，表面無開裂現(xiàn)象。取樣檢測，夾雜為0.5級以下，沒有發(fā)現(xiàn)硫偏析，偏析低于標準下限級別。采用本發(fā)明的超微偏析特種合金的冶煉方法冶煉的超微偏析鋼錠，經(jīng)熱鍛加工沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，解決了重復返工冶煉的問題；合金冷變形更加容易，很少有開裂現(xiàn)象，故可以獲得進一步深加工的條件，可以開發(fā)更多規(guī)格的產(chǎn)品；另外，合金元素的粉料不需經(jīng)加工成產(chǎn)品供應，例如鎢元素，直接將鎢粉進行燒結，熱處理后熱擠壓成條狀或塊狀產(chǎn)品，可以直接以粉料供應，如此可以減少工序，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等問題。本發(fā)明并不局限于所述的實施例，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開范圍內，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權利保護范圍以權利要求書限定的范圍為準。當前第1頁1 2 3