[发明专利]一种用于生产17-4PH钢锭的专用渣系及其制备和使用方法

说明书

一种用于生产17‑4PH钢锭的专用渣系，该专用渣系由下列重量百分比的成分组成：Al₂O₃：26~28%，CaO：25~27%，SiO₂：4~5%，MgO：5~6%，余量为CaF₂；其二元碱度CaO/SiO₂为5~6.75；该专用渣系的熔化半球温度为1220~1250℃；0.402~0.434Ω•cm。在1500℃下的粘度为0.0352~0.0359 Pa•s。本发明的渣系熔点较低，电阻率较高，粘度随温度变化较小，高温塑性较好，碱度较高，氟化物含量低，化渣速度快，能够满足抽锭式电渣重熔法生产17‑4PH钢锭的要求，能够保证17‑4PH钢锭的内部质量和表面质量，并具有节能和环保的优点。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种用于生产17-4PH钢锭的节能环保专用渣系及其制备和使用方法。

背景技术

17-4PH合金是一种沉淀硬化型马氏体不锈钢，由于具有较强的耐压强度、耐腐蚀、抗辐射性能，被广泛应用于航天涡轮机叶片、海洋平台、直升机甲板、核燃料废物桶等重要领域。

17-4PH合金的成分特点为含有较高的Cr、Cu、Ni、Nb等合金元素，其中的Cr含量为15.0%~17.5%，Ni含量为3%~5%，Cu含量为3%~5%，Nb含量为0.20%~0.45%。然而，由于17-4PH合金含有大量的Cu、Cr等合金元素导致该钢的粘度较大，在冶炼过程中的钢水流动性很差，这使得17-4PH钢锭的凝固质量较差，容易出现较严重的夹杂、缩孔、疏松、偏析等内部质量问题，而且也容易造成钢锭表面褶皱、渣沟等表面质量问题。鉴于该钢在冶炼过程中存在的难度，一般采用电渣重熔方法制备17-4PH钢锭，这是由于电渣重熔法可以实现浇注和凝固过程的分离，既可以对钢水进行二次精炼保证钢水的纯净度，又可以在水冷结晶器的强制冷却作用下保证钢锭的凝固组织致密性，同时电渣重熔过程中在钢锭和结晶器之间的渣皮可以起到较好的润滑作用，从而保证钢锭的表面质量。为了保证电渣重熔17-4PH合金时能够使钢锭具有优异的内部质量和表面质量，需要有适合于该钢种的专用预熔渣渣系，这种渣系需要满足熔点较低、粘度较低的特点。

目前，生产钢材所需的渣系基本上均为Al₂O₃，CaO，SiO₂，MgO和CaF₂的组合，但是不同的配比适用于生产不同的钢锭。针对于电渣重熔法生产17-4PH合金时，常规的渣系配比电耗较高，电阻率较低，无法满足润滑功能，致使钢锭表面会出现结瘤、渣沟、重皮等表面质量缺陷，同时，传统渣系在一定温度范围内粘度随温度变化易产生突变，上述缺陷都会影响17-4PH钢锭的成本和质量。

因此，研制一种用于生产17-4PH钢锭的专用渣系及其制备和使用方法，使其满足节能、环保、低熔点、低粘度的特点，是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对冶炼17-4PH钢锭时存在的问题以及对渣系提出的要求，本发明的目的在于提供一种用于生产17-4PH钢锭的专用渣系及其制备和使用方法，该专用渣系具有低熔点、节能、流动性好的优点，通过调整渣系的成分，使渣系的熔点降低且电导率增大，粘度随温度的变化速率较小，并且具有优异的高温塑性。本发明在传统抽锭渣系（60%CaF₂+20%CaO+20%Al₂O₃）的基础上，提高了CaO的比例，主要目的是为了降低渣的熔点，以达到节能降耗的目的；但CaO量增加后，熔渣容易吸收空气中的水分而使钢水增氢，因此也提高了MgO的比例，这是因为MgO熔化后会产生致密的薄膜，可以起到防止吸潮的作用；而MgO增加会使渣的粘度增大，流动性降低，为降低熔渣的粘度，提高了渣中的SiO₂含量。SiO₂的另一个作用是增加渣的润滑性能和高温强度，有利于抽锭工艺的顺利进行。与传统抽锭渣系相比较，本发明渣系中的CaF₂含量较低，减少了冶炼过程中的氟化物挥发，降低了对环境的污染。