本發(fā)明涉及合金材料制備，尤其涉及到一種采用vodc精煉爐生產(chǎn)用于oled產(chǎn)業(yè)的低膨脹鐵鎳合金4j36鋼錠的制備方法。
背景技術(shù)：
1、鐵鎳合金4j36主要成分是63％的fe和37％的ni，呈面心立方結(jié)構(gòu)，在居里點(diǎn)附近熱膨脹系數(shù)顯著減少，被稱為因瓦合金(invar?alloy)。因瓦合金由于其特殊的膨脹性能在精密儀器儀表的零部件、薄膜型lng運(yùn)輸船內(nèi)壁、碳纖維增強(qiáng)塑料(cfp)生產(chǎn)用模具、航空航天模具、新型oled顯示屏成型工裝模具等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
2、因瓦合金4j36性能指標(biāo)要求高，生產(chǎn)難度大，主要從國外進(jìn)口使用，為防止進(jìn)口材料受限，各行業(yè)正積極推進(jìn)因瓦合金國產(chǎn)化轉(zhuǎn)換。目前國內(nèi)通常采用非真空感應(yīng)爐+aod+lf+vd+模鑄生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)4j36鋼錠。
3、例如，專利號(hào)為201410652793.5的專利文件公開了一種真空感應(yīng)熔煉4j36低膨脹合金的工藝方法，采用熱力學(xué)穩(wěn)定的氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯坩堝，在正壓氬氣氣氛下感應(yīng)熔煉4j36低膨脹合金，其中所述氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯坩堝的制備方法為：取質(zhì)量百分比為8％的氧化釔粉和92％的氧化鋯粉進(jìn)行混合后球磨，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后進(jìn)行球化造粒，并以二醋酸鋯作為粘結(jié)劑冷等靜壓素坯成型，最后經(jīng)過燒結(jié)制得氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯坩堝。
4、上述工藝方法可以有效降低合金液體與坩堝壁的反應(yīng)，大幅度減少氧化物夾渣含量；并且在熔煉過程中充入氬氣，可以有效的減少合金液體的崩濺，確保合金液體純凈，符合使用要求。
5、但是，該工藝方法的流程生產(chǎn)效率低、冶煉時(shí)間長，難以控制鋼中氧含量、氮含量、碳含量，制造成本高。
6、因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)方案進(jìn)行改善，以克服上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種用于oled產(chǎn)業(yè)的低膨脹鐵鎳合金4j36鋼錠的制備方法，采用vodc精煉爐用于4j36鋼錠生產(chǎn)，開發(fā)了非真空感應(yīng)爐+vodc+模鑄新的工藝流程，由于縮短了鋼錠生產(chǎn)制造周期，鋼中氧含量、氮含量、碳含量控制水平均有所改善，單爐可生產(chǎn)20噸，成本低且產(chǎn)品質(zhì)量均能滿足要求。
2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
3、一種采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，包括如下步驟：
4、按照4j36鋼錠的化學(xué)成分，對(duì)合金廢鋼進(jìn)行冶煉，得到合金鋼液；
5、將所述合金鋼液和第一渣料混合，采用vodc精煉爐進(jìn)行真空下的氬氧混合吹煉脫碳，得到第一鋼液；所述第一渣料包括冶金石灰、二級(jí)螢石塊和鋁錠；
6、將所述第一鋼液在vodc精煉爐中進(jìn)行深入碳脫氧，得到第二鋼液；
7、將所述第二鋼液和第二渣料混合，并在vodc精煉爐中進(jìn)行脫氫和脫氮，得到第三鋼液；所述第二渣料包括低碳冶金石灰、二級(jí)螢石塊、vodc爐專用還原劑和鋁錠；將所述第三鋼液進(jìn)行鋼包弱氬氣攪拌處理，去除鋼液中夾雜物，鎮(zhèn)靜得到第四鋼液；所述鎮(zhèn)靜的時(shí)間為15-25分鐘；
8、將所述第四鋼液進(jìn)行保護(hù)氣氛澆注，得到鐵鎳合金4j36鋼錠。
9、進(jìn)一步的，所述保護(hù)氣氛澆注的開澆溫度為1520±10℃；所述保護(hù)氣氛澆注中加入專用超低碳模鑄保護(hù)渣和硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑；所述保護(hù)渣的用量為1.0-1.5kg/t；
10、所述硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑的用量為2.5-3.0kg/t；所述硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑的添加方法包括：帽口補(bǔ)注第四鋼液大于三分之二高度后，添加40-60%的硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑，澆注臨結(jié)束前再添加剩余的硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑。
11、進(jìn)一步的，所述合金鋼液中第一渣料的添加量為：冶金石灰10-16kg/t、二級(jí)螢石塊1.0-2.5kg/t，鋁錠1-1.5kg/t。
12、進(jìn)一步的，所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳的底吹氣體為氬氣，氬氣流量控制在5-8m3/h，vodc精煉爐真空度保持70-110毫巴。
13、進(jìn)一步的，所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳過程中氧氣總用量按照式i獲得：
14、oused=ototal×mw，式i；
15、所述式i中，oused為所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳過程中氧氣總用量，單位為nm3；ototal為噸鋼氧氣用量，單位為nm3/t，由式ii計(jì)算得到；mw為鋼水重量，單位為t；
16、ototal=1/eta×[9.31×(c1-c2)+7.98×si1+6.22×a1]+3.22×(cr1-cr2)，式ii；
17、所述式ii中，eta為氧氣釋放，數(shù)值為0.75；c1為初始碳含量質(zhì)量百分比；c2為最終碳含量質(zhì)量百分比；si1為初始硅含量質(zhì)量百分比；a1為初始鋁含量質(zhì)量百分比；cr1為初始鉻含量質(zhì)量百分比；cr2為預(yù)計(jì)鉻含量質(zhì)量百分比。
18、進(jìn)一步的，所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳后，直接進(jìn)行真空碳脫氧；所述真空碳脫氧的真空度<5毫巴，所述真空碳脫氧的底吹氣體為氬氣，氬氣流量控制在5-8m3/h，所述真空碳脫氧的控制時(shí)間7-10min。
19、進(jìn)一步的，當(dāng)所述第二鋼液的溫度≥1650℃時(shí)，不進(jìn)行升溫；當(dāng)所述第二鋼液的溫度＜1650℃時(shí)，進(jìn)行升溫。
20、進(jìn)一步的，所述第二鋼液的升溫采用真空鋁熱法，真空鋁熱法的真空度為300-400毫巴，真空鋁熱法的底吹氣體為氬氣，氬氣的流量控制在5-8m3/h；
21、所述真空鋁熱法升溫時(shí)燃燒鋁所用的氧氣的量通過式iii計(jì)算得到；
22、o'total=0.62×mal，式iii；
23、所述式iii中，o'total為所述真空鋁熱法升溫時(shí)燃燒鋁所用的氧氣的量，單位為nm3；mal為加入鋁的質(zhì)量，單位為kg；0.62為系數(shù)，單位為nm3/kg。
24、進(jìn)一步的，所述第二鋼液中第二渣料的添加量為：低碳冶金石灰20-28kg/t，二級(jí)螢石塊2.0-3.5kg/t，vodc爐專用還原劑6-8?kg/t，鋁錠2.5-4.5kg/t。
25、進(jìn)一步的，所述第四鋼液進(jìn)行保護(hù)氣氛澆注時(shí)，模鑄澆注過程中的鋼液進(jìn)氮量≤9ppm；
26、所述保護(hù)氣氛澆注中加入的專用超低碳模鑄保護(hù)渣的用量為1.2kg/t，模鑄澆注過程中的鋼液進(jìn)碳量≤50ppm；
27、所述保護(hù)氣氛澆注中加入的專用高效發(fā)熱劑為硅質(zhì)高效發(fā)熱劑，用量為3.0-3.5公斤/噸；
28、所述制備的鐵鎳合金4j36鋼錠的氧元素≤45ppm、氮含量≤70ppm、碳元素≤250ppm。
29、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
30、通過優(yōu)化冶煉工藝路線，充分發(fā)揮了vodc精煉爐的高效冶金功能，采取了真空下氬氧復(fù)合吹煉技術(shù)、真空碳脫氧技術(shù)、真空鋁熱還原技術(shù)、封閉澆注技術(shù)，并對(duì)模鑄系統(tǒng)用輔助材料進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)，在鋼錠質(zhì)量提升的前提下實(shí)現(xiàn)了低制造成本。
1.一種采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述保護(hù)氣氛澆注的開澆溫度為1520±10℃；所述保護(hù)氣氛澆注中加入專用超低碳模鑄保護(hù)渣和硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑；所述保護(hù)渣的用量為1.0-1.5kg/t；專用超低碳模鑄保護(hù)渣主要化學(xué)成分al2o3：13.7%、c：0.2%、cao：26.6%、sio2?：5.2%；硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑主要化學(xué)成分為si：68%、na2o：9%、fe2o3：20%。
3.所述硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑的用量為2.5-3.0kg/t；所述硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑的添加方法包括：帽口補(bǔ)注第四鋼液大于三分之二高度后，添加40-60%的硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑，澆注臨結(jié)束前再添加剩余的硅質(zhì)專用高效發(fā)熱劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述合金鋼液中第一渣料的添加量為：冶金石灰10-16kg/t、二級(jí)螢石塊1.0-2.5kg/t，鋁錠1-1.5kg/t。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳的底吹氣體為氬氣，氬氣流量控制在5-8m3/h，vodc精煉爐真空度保持70-110毫巴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳過程中氧氣總用量按照式i獲得：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述vodc精煉爐在真空下的氬氧混合吹煉脫碳后，直接進(jìn)行真空碳脫氧；所述真空碳脫氧的真空度<5毫巴，所述真空碳脫氧的底吹氣體為氬氣，氬氣流量控制在5-8m3/h，所述真空碳脫氧的控制時(shí)間7-10min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，當(dāng)所述第二鋼液的溫度≥1650℃時(shí)，不進(jìn)行升溫；當(dāng)所述第二鋼液的溫度＜1650℃時(shí)，進(jìn)行升溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述第二鋼液的升溫采用真空鋁熱法，真空鋁熱法的真空度為300-400毫巴，真空鋁熱法的底吹氣體為氬氣，氬氣的流量控制在5-8m3/h；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述第二鋼液中第二渣料的添加量為：低碳冶金石灰20-28kg/t，二級(jí)螢石塊2.0-3.5kg/t，vodc爐專用還原劑6-8?kg/t，鋁錠2.5-4.5kg/t。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用vodc精煉爐生產(chǎn)4j36鋼錠的方法，其特征在于，所述第四鋼液進(jìn)行保護(hù)氣氛澆注時(shí)，模鑄澆注過程中的鋼液進(jìn)氮量≤9ppm；