[发明专利]固溶强化型镍基合金电渣锭热送均质化开坯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业用固溶强化型镍基合金电渣锭热送均质化开坯的工艺方法。

背景技术

热送技术一般是指浇注后的钢锭，未经冷却至室温这一过程，而直接进入到加热炉加热后进行热加工。

对于存在相变点的材料，热送温度高于AC3以上称为高温热送，热送温度低于AC1称为低温热送。

钢锭热送可以大大降低能源消耗，提高生产率，降低生产成本，在钢铁生产企业中广泛应用。而对于电渣锭，尤其是不存在相变点、导热性较差的镍基合金品种，由于其材料及生产方式特殊性，几乎不采用热送方式生产。

按照定义，含Ni量大于等于50%以上的材料称为镍基合金。镍基合金按照强化方式分为固溶强化型和析出强化型。

GH3700镍基合金，其主要成分为55Ni-22Cr-12Co-9Mo，它属于固溶强化型镍基合金。由于此材料合金元素含量很高，偏析较为严重，需对其进行高温均质化处理。并且电渣锭在加热和冷却循环过程中，对外界温度较为敏感，由于电渣锭内外温度差，易产生热应力，在生产过程中，电渣锭易产生开裂现象。

目前，对于GH3700镍基合金，其生产方式采用：原材料准备→真空感应冶炼，浇注电极棒→电渣重熔→电渣锭空冷至室温→电渣锭运送至退火炉→电渣锭进退火炉均质化退火（入炉时退火炉炉温≤400℃，升温速度≤80℃/h）→电渣锭随炉冷却至≤900℃时，取出空冷至室温→电渣锭运送至热加工加热炉→电渣锭进入热加工加热炉加热（入炉时加热炉炉温≤400℃，升温速度≤80℃/h）→热加工/开坯。在传统的“电渣重熔→电渣锭空冷至室温→冷装炉→控制升温、均质化→炉冷、取出空冷至室温→控制升温、均热→热加工/开坯”生产工艺中，一方面，在电渣重熔过程中，对于控制凝固过程的底结晶器冷却水不进行优化调节，由此导致电渣锭头尾温差较大，电渣重熔完毕脱模后，表面温度不均衡，并且难以达到850℃；另一方面，由于材料具有导热性差的特殊性，对电渣锭入炉时炉温及加热速度要求严格。为保证安全，一般电渣锭入炉时炉温应≤400℃，升温速度≤80℃/h，以免由于内外温差过大形成热应力，使电渣锭开裂。由此导致退火炉及加热炉不能连续高温工作，生产周期延长，加重退火炉及加热炉升温、均热负担，严重影响了生产效率，浪费能源（能耗增加、时间延长）。并且，电渣锭在空冷过程中，由于外界环境的影响（例如冬季，室外温度较低，在靠近厂房厂门附近，或者由于厂房内冷空气的对流），使电渣锭表面温度快速降低，从而造成电渣锭内外温差过大，导致电渣锭开裂。

发明内容

本发明是鉴于上述技术中存在的问题，提供一种固溶强化型镍基合金电渣锭热送均质化开坯的工艺方法。目的之一，缩短生产周期，降低冶金成本；目的之二，消除电渣锭开裂现象，提高热加工成材率。

本发明开发一种固溶强化型镍基合金电渣锭热送均质化开坯的工艺方法，以GH3700镍基合金为试验实施品种，通过控制电渣重熔工艺、并利用其物理冶金特性（材料温度在＜850℃时，具有导热性差的特点，而材料温度在≥850℃时，其导热系数显著提高，此时升温速度无需控制），同时控制生产节奏，用“电渣锭热送均质化、热送加热开坯”来代替传统的“电渣锭冷送均质化、冷送加热开坯”，解决了镍基合金GH3700生产周期长问题，降低钢锭开裂风险，同时大大降低了冶金制造的生产成本，满足用户和市场需求。

本发明提供的一种固溶强化型镍基合金电渣锭热送均质化开坯的工艺方法，其特征是采用“控制电渣重熔”+“热送至退火炉均质化处理”+“电渣锭高温热送”的三步法热送工艺，满足电渣锭表面温度以≥850℃的温度进退火炉的热送要求：

所述控制电渣锭重熔：即电渣锭熔炼至1/3时，减少结晶器底水箱的冷却水流量，冷却水流量为正常流量的70-75%（正常水流量为100L/min）；电渣锭熔炼至1/2时，结晶器底水箱冷却水流量为正常流量的45-55%；电渣锭熔炼至3/4时，结晶器底水箱冷却水流量为正常流量的25-30%，并保持到到电渣重熔结束（电渣重熔是一个局部熔化、精炼、凝固的过程，通过控制电渣重熔不同阶段底水箱冷却水流量，使电渣锭头尾温差减少，同时不影响电渣锭冶金质量）；重熔结束后40-50min电渣锭脱模，电渣锭脱模后立即用保温罩罩住，并在15min内进退火炉，确保入炉温度≥850℃。

所述退火炉均质化处理：即电渣锭入炉表面温度≥850℃，退火炉的保温温度为1180℃-1220℃，均质化处理时间为40-48h；钢锭出炉温度1180-1220℃；