[发明专利]水轮机导叶双精炼铸造工艺

权利要求书

1.水轮机导叶双精炼铸造方法，其特征是采用AOD或VOD精炼方法制备原料自耗电极，再用制备成的自耗电极通过电渣熔铸方法制成水轮机不锈钢导叶部件；

AOD或VOD精炼操作过程是：

按制备水轮机导叶成份要求从纯铁、硅铁、钼铁、低碳钢、锰铁、镍板、废钢和废水锈钢中选取原材料，并送入电炉中熔化，然后送入AOD或VOD精炼炉内吹炼，进行脱碳、还原反应；

AOD或VOD精炼炉吹炼过程温度及氩氧比的控制；

a、脱碳期

在脱碳过程中，O₂和惰性气体Ar的比例根据钢液的实际含碳量和温度不断调整，以降低CO分压确保在脱碳过程中避免铬的氧化，根据不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比，按顺序依次把不同比例O₂与Ar的混合气体由喷枪吹入钢液内部氧化脱碳；

O₂∶Ar＝3∶1，C下降为0.1％～0.2％、T＝1660℃～1700℃；

O₂∶Ar＝2∶1，C下降为0.05％～0.1％、T＝1660℃～1700℃；

O₂∶Ar＝1∶2，C下降为0.01％～0.02％、T＝1700℃～1750℃；

O₂∶Ar＝1∶3，C下降为0.01％、T＝1750℃～1780℃；

经多次测温和取样分析，当温度和碳含量达到工艺要求后，进入还原期；

b、还原期

脱碳之后，进入还原阶段，用FeSi做还原剂还原钢中铬、锰和铁；加入造渣剂石灰、CaF₂造渣脱硫，进行出钢成份和温度的调整，另外，对于超低碳不锈钢钢种，AOD精炼炉作为中间处理环节碳脱后送VOD精炼炉进行最终处理，制备成原料自耗电极；

制备成的原料自耗电极的化学成份控制在以wt％为：

C≤0.05％、Si≤0.6％、Mn≤0.58％、P≤0.03％、S≤0.03％、Cr为11.5-13.5％、Ni为3.5-5.0％、Mo为0.4-1.0％、Cu≤0.50％、W≤0.5％、O≤0.004％、N≤0.008％、H≤0.00035％，余量为Fe；

用上述制备成的自耗电极通过电渣熔铸工艺在结晶器内制成水轮机不锈钢导叶；电渣熔铸工艺过程中，进行渣系与渣量控制，考虑铸件不锈钢凝固特性与化学元素成分变化，合理选择所需渣系，所述渣系的主要成分为CaF₂ 30％～75％、Al₂O₃ 15％～35％、MgO 5％～15％、CaO 5％～15％；渣量一般为铸件重量的1.5％～3％；

自耗电极的引燃方式是采用固态渣引燃，所述固态渣的化学成分为TiO₂ 35％～50％，CaF₂ 40％～50％、CaO 10％～15％；

供电参数的选择

根据铸件电极与结晶器的几何参数来确定熔铸功率、电压、电流的相应电参数，熔铸过程中保持电流和电压的稳定性；

U＝(0.5～0.7)D_结晶器+(25～35)  (V)

I＝(580～680)+(30～36)d_电极    (A)

上式中D_结晶器、d_电极分别为结晶器和电极截面积的等效直径；

铸件防裂纹热处理工艺过程

电渣熔铸水冷结晶器强制冷却，铸件需及时进行退火处理，然后进行正火处理，最后进行二次回火处理；采用二次回火处理的工艺过程是第一次回火后，必须冷却至马氏体相变终止温度后进行第二次回火；退火和回火温度范围为580-650℃，正火温度范围是950-1050℃。