專利名稱：一種Ф600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種O600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，主要 用于冶金、石油化工等領(lǐng)域，穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了O600隱以上大規(guī)格鋯鑄錠的工業(yè)化批量生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
鋯是一種過渡族元素，屬于元素周期表中的IV-B族元素，它既是一種稀有金屬， 又是一種戰(zhàn)略金屬，具有高溫強(qiáng)度高、耐蝕性好、可加工、性能好和熱中子吸收截面 低等綜合性能，廣泛用于核能、航天、航空、艦船、電子、紡織、造紙、醫(yī)學(xué)等行業(yè)， 具有廣闊的前途。近年來(lái)，由于它的優(yōu)異耐蝕性，在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用也逐漸增多。實(shí)' 驗(yàn)研究及典型事例己證明，鋯在許多常用的酸、堿介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性，鋯在這 些介質(zhì)中的特性十分獨(dú)特，它可以在酸、堿互換條件下使用，如鋯在溫度低于IO(TC 時(shí)能耐抗各種濃度的鹽酸、硝酸以及濃度低于50%硫酸的侵蝕，鋯被認(rèn)為是在所有的 醋酸溶液中最耐蝕的材料。
目前，工業(yè)化生產(chǎn)鋯鑄錠的常規(guī)錠型約O350mm。 一般來(lái)說，隨著錠型的增大，帶' 來(lái)熔煉難度的加大，大型鑄錠的成分均勻性常常難以得到保證。隨著國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的快 速發(fā)展，化學(xué)工業(yè)等行業(yè)對(duì)大型鋯質(zhì)耐蝕設(shè)備需求劇增，而大型鋯質(zhì)耐蝕設(shè)備一般生 產(chǎn)工藝是采用小型鋯材悍接成大型鋯材，但該工藝方法存在必須進(jìn)行大量焊接、生產(chǎn) 效率低、焊縫質(zhì)量無(wú)法100%保證、容易發(fā)生焊縫滲漏事故、無(wú)法徹底消除縫隙腐蝕等, 問題。因此，為了減少焊接、防止縫隙腐蝕，目前較先進(jìn)的大型設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是整. 體設(shè)計(jì)、整體制作，盡可能地減少焊接。因此，急需大規(guī)格鋯材，而大型鋯鑄錠是生 產(chǎn)大規(guī)格材料的前提，同時(shí)大型鑄錠對(duì)于提高大規(guī)格材料質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性和成 材率也具有重要意義，因而，迫切需要采取一種可靠的熔煉技術(shù)，生產(chǎn)出高質(zhì)量的規(guī)格大于①600mm直徑的大型鋯鑄錠。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種0)600ram以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn) 方法，解決大型電極制備和大直徑優(yōu)質(zhì)鑄錠熔煉均勻性控制的難題，提供一種適合工 業(yè)化生產(chǎn)的、高質(zhì)量的規(guī)格大于O600mm直徑的大型鋯鑄錠的生產(chǎn)方法。
技術(shù)方案
本發(fā)明的基本思想是采用配料、混料和真空等離子弧電極組焊技術(shù)，制備出成 分相對(duì)均勻的自耗電極，并通過至少二次真空自耗電弧熔煉，采用"降熔速熔煉"和
"成分均勻性控制"等技術(shù)，熔速控制參數(shù)為10 40Kg/min，穩(wěn)弧控制磁感應(yīng)強(qiáng) 度10 50高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制1 60秒。
本發(fā)明方法的特征在于步驟如下
步驟l:將最大粒度不超過30mm的海綿鋯，充分混合后壓制成電極塊 步驟2:使用真空等離子弧將電極塊焊接鋯電極，控制焊接預(yù)真空《10Pa，漏氣 率《2Pa/min;
步驟3:兩次真空自耗電弧爐熔煉得到鋯鑄錠，熔速控制參數(shù)為10 40Kg/min， 磁感應(yīng)強(qiáng)度10 50高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制1 60秒，常規(guī)工藝參數(shù)電壓28 40V，真空度不大于10Pa;漏氣率不大于0.2 3.!113/8;鑄錠在真空下冷卻5小時(shí)以上。
在于步驟1中加入合金添加劑與海綿鋯混合，所述合金添加劑按照鋯鑄錠材料標(biāo) 號(hào)的規(guī)定進(jìn)行確定。
步驟3真空自耗電弧爐熔煉重復(fù)進(jìn)行2次以上。
熔煉過程通過熔池交替換向充分?jǐn)嚢?。有益效?br> 本發(fā)明的提出的cD600腿以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，采用熔煉合理的控制參數(shù)， 熔煉過程通過熔池交替換向充分?jǐn)嚢瑁行岣吡顺煞志鶆蛐?，控制了溫度?chǎng)，保證 了熔池形狀及深度的穩(wěn)定。由于鑄錠順序凝固過程穩(wěn)定、可控，使得熔煉、結(jié)晶過程 穩(wěn)定，保證了大規(guī)格鑄錠成分的均勻性，穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)大規(guī)格鋯鑄錠的工業(yè)化批量生產(chǎn)。 保證鑄錠成分的均勻性，
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明生產(chǎn)的大型鋯鑄錠，化學(xué)成分均勻、
穩(wěn)定，鑄錠表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，優(yōu)于真空自耗電弧熔煉的小規(guī)格鑄錠，同時(shí)具有成品率高、
生產(chǎn)效率高、易于制作大規(guī)格鋯材等突出優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明適用于生產(chǎn)大規(guī)格鋯材用鑄錠。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述-
實(shí)施例1加入Zr02合金添加劑的鋯鑄錠的熔煉
步驟1:將最大粒度不超過30mm的海綿鋯(氧0. 06%)和Zr02合金添加劑，氧含 量目標(biāo)控制O. 10%，充分混合后壓制成電極塊
步驟2:使用真空等離子弧將電極塊焊接鋯電極，控制焊接預(yù)真空2Pa，漏氣率 1.2Pa/min;
步驟3:在真空自耗電弧爐上熔煉一次成①600mm鑄錠，熔速控制參數(shù)為22 16Kg/min，穩(wěn)弧控制磁感應(yīng)強(qiáng)度30高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制20秒；然后再經(jīng) 一次真空自耗電弧爐熔煉，.形成①700咖鑄錠，熔速控制參數(shù)為35 25Kg/min,穩(wěn)弧
控制磁感應(yīng)強(qiáng)度20高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制IO秒；其他常規(guī)工藝參數(shù)電壓 28 40V，真空度不大于10Pa;漏氣率不大于0.2Pa .mVS ;鑄錠在真空下冷卻5小時(shí) 以上。熔煉過程通過熔池交替換向充分?jǐn)嚢琛?br> 本實(shí)施例熔煉所得鑄錠表面光潔，無(wú)皮下氣孔、冷隔等，在鑄錠頭、底部?jī)刹课?取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，其主要元素氧含量是0.11%、 0.106%,完全達(dá)到目標(biāo)控制要 求且均勻，同時(shí)C、 N、 Fe等雜質(zhì)元素也控制得較好，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求且均勻。
實(shí)施例2加入Zr-2. 5Nb合金添加劑的鋯鑄錠的熔煉
步驟l:將最大粒度不超過30mm的海綿鋯(氧0.06%)和鋯鈮中間合金添加劑， 氧含量目標(biāo)控制O. 10%,充分混合后壓制成電極塊所述的鋯鈮中間合金的化學(xué)成分 鈮35%,氧0.06%;
步驟2:使用真空等離子弧將電極塊焊接鋯電極，控制焊接預(yù)真空1.2Pa，漏氣率 1Pa/min;
步驟3:在真空自耗電弧爐上熔煉一次成①540mm鑄錠，熔速控制參數(shù)為15 10Kg/min，穩(wěn)弧控制磁感應(yīng)強(qiáng)度20高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制20秒；再經(jīng)第二 次真空自耗電弧爐熔煉，形成O600mm鑄錠，熔3I^制參數(shù)為30 20Kg/min，穩(wěn)弧控 制磁感應(yīng)強(qiáng)度20高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制15秒；然后再經(jīng)第三次真空自耗電' 弧爐熔煉，形成①700mm鑄錠，熔速控制參數(shù)為35 25Kg/min，穩(wěn)弧控制磁感應(yīng)強(qiáng) 度15高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制IO秒；其他常規(guī)工藝參數(shù)電壓28 40V，真空 度不大于10Pa;漏氣率不大于0.2 &.1113/3;鑄錠在真空下冷卻5小時(shí)以上。
熔煉過程通過熔池交替換向充分?jǐn)嚢琛?br> 本實(shí)施例制得Zr-2. 5Nb合金錠。經(jīng)檢驗(yàn)鑄錠表面光潔，無(wú)皮下氣孔、冷隔等缺陷，, 在鑄錠頭、底部?jī)刹课蝗舆M(jìn)行化學(xué)成分分析，其主要元素鈮和氧含量分別是2. 46%、. 2. 52%和0. 085%、 0.09%,完全達(dá)到目標(biāo)控制要求且均勻，同時(shí)C、 N、 Fe等雜質(zhì)元素 也控制得較好，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求且均勻。實(shí)施例3未添加合金添加劑的鋯鑄錠的熔煉
步驟l:將最大粒度不超過30mm的海綿鋯(氧0.08%)壓制成電極塊 步驟2:使用真空等離子弧將電極塊焊接鋯電極，控制焊接預(yù)真空1. 2Pa，漏氣率 1. 3Pa/min;
步驟3:在真空自耗電弧爐上熔煉一次成①600mm鑄錠，熔速控制參數(shù)為22 16Kg/min，穩(wěn)弧控制磁感應(yīng)強(qiáng)度30高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制20秒；然后再經(jīng) 一次真空自耗電弧爐熔煉，形成①700mm鑄錠，烙速控制參數(shù)為35 25Kg/min，穩(wěn)弧 控制磁感應(yīng)強(qiáng)度20高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制IO秒；其他常規(guī)工藝參數(shù)電壓 28 40V，真空度不大于10Pa;漏氣率不大于0.2Pa ，mVS;鑄錠在真空下冷卻5小時(shí) 以上。
熔煉過程通過熔池交替換向充分?jǐn)嚢琛?br> 本實(shí)施例熔煉所得鑄錠表面光潔，無(wú)皮下氣孔、冷隔等，在鑄錠頭、底部?jī)刹课?取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，其主要元素氧含量是0.08%、 0.085%，完全達(dá)到目標(biāo)控制要 求且均勻，同時(shí)C、 N、 Fe等雜質(zhì)元素也控制得較好，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求且均勻。
在實(shí)施例1中合金添加劑可以為Zr-Nb (20 60%)或Zr-5Sn。
在實(shí)施例2中合金添加劑可以為Zr02或Zr-5Sn。
權(quán)利要求
1.一種Φ600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟如下步驟1將最大粒度不超過30mm的海綿鋯或海綿鋯和，充分混合后壓制成電極塊步驟2使用真空等離子弧將電極塊焊接鋯電極，控制焊接預(yù)真空≤10Pa，漏氣率≤2Pa/min；步驟3兩次真空自耗電弧爐熔煉得到鋯鑄錠，熔速控制參數(shù)為10～40Kg/min，磁感應(yīng)強(qiáng)度10～50高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制1～60秒，其他常規(guī)工藝參數(shù)電壓28～40V，真空度不大于10Pa；漏氣率不大于0.2；鑄錠在真空下冷卻5小時(shí)以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的(D600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟1 中加入合金添加劑與海綿鋯混合，所述合金添加劑按照鋯鑄錠材料標(biāo)號(hào)的規(guī)定進(jìn) 行確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的(D600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，其特征在于步 驟3真空自耗電弧爐熔煉重復(fù)進(jìn)行2次以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的O600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，其特征在于熔 煉過程通過熔池交替換向充分?jǐn)嚢琛?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種Φ600mm以上大規(guī)格鋯鑄錠的生產(chǎn)方法，技術(shù)特征在于采用配料、混料和真空等離子弧電極組焊技術(shù)，制備出成分相對(duì)均勻的自耗電極，并通過至少二次真空自耗電弧熔煉，采用“降熔速熔煉”和“成分均勻性控制”等技術(shù)，熔速控制參數(shù)為10～40kg/min，穩(wěn)弧控制磁感應(yīng)強(qiáng)度10～50高斯，穩(wěn)弧電流交變時(shí)間控制1～60秒。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明生產(chǎn)的大型鋯鑄錠，化學(xué)成分均勻、穩(wěn)定，鑄錠表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，優(yōu)于真空自耗電弧熔煉的小規(guī)格鑄錠，同時(shí)具有成品率高、生產(chǎn)效率高、易于制作大規(guī)格鋯材等突出優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明適用于生產(chǎn)大規(guī)格鋯材用鑄錠。
文檔編號(hào)C22C16/00GK101597705SQ20091002272
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者何育興, 馮軍寧, 斌 國(guó), 健 張, 李宏建, 李獻(xiàn)軍, 蓉 楊, 賈栓孝, 峰 陳, 陳戰(zhàn)乾 申請(qǐng)人:寶雞鈦業(yè)股份有限公司