[发明专利]一种氧化物强化低活化钢、电渣重熔渣系及冶炼方法

说明书

本发明公开一种氧化物强化低活化钢、电渣重熔渣系及冶炼方法，电渣重熔渣系包括A渣和B渣，以质量份数计，所述A渣的组成成分包括：CaF₂:40～55份，Y₂O₃:30～35份，CaO:20～30份；所述B渣的组成成分包括CaF₂:55～65份，CaO:30～40份，MgO:2～5份，SiO₂:3～7份；冶炼时，从自耗电极的上端端面向内加工出盲孔，在盲孔中填满钇，将自耗电极的上端与假电极焊接，并将自耗电极固定在冶炼位置，向水冷结晶器内加入A渣，起弧造渣；起弧后开始冶炼，冶炼到自耗电极指定位置后，加入B渣，继续冶炼直到结束，所述指定位置为自耗电极上盲孔底部对应的水平位置。本发明的电渣重熔渣系不含Al₂O₃，冶炼方法能够充分利用本发明的电渣重熔系，提高Y收得率，并得到一种新的氧化物强化低活化钢。

技术领域

本发明涉及电冶金领域，尤其涉及一种氧化物强化低活化钢、电渣重熔渣系及冶炼方法。

背景技术

低活化钢由于其具有优良的性能被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。其采用了低活化的设计，即材料在服役后的放射性需要在100年内下降到可以再循环使用的限制水平(10mSv/h)，因此钢中要避免高活性元素Al、Ni、Cu、Nb、Mo、Sn的存在。为一步提高低活化钢的力学性能，国内外学者通过了大量的试验研究，应用粉末冶金工艺开发了Y₂O₃氧化物强化的低活化钢。目前，采用粉末冶金方法制备氧化物强化钢过程中氧化物弥散相在母材中的均匀分散问题和材料的低温脆性问题没有得到很好解决，同时工艺和产品重现性差，很难制备出纯净度相同、组织和性能相同的钢。熔炼工艺可以有效的解决以上问题。

目前，国际上广泛采用真空感应熔炼技术+电渣重熔技术来制备低活化钢。真空感应熔炼(Vacuum Induction Melting，VIM)是指在真空条件下利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，便于控制温度和压力，具有熔炼室体积小，抽真空时间和熔炼周期短等优点。电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其主要目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭。经电渣重熔的钢，纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。同时电渣重熔工艺设备简单、操作方便，工艺的稳定性和可控性较高。

目前电渣重熔常用渣系是以CaF₂为主原料，配加A1₂O₃、CaO等氧化物；基础渣系有CaF₂-A1₂O₃渣系(70％CaF₂-30％A1₂O₃)和CaF₂-CaO-A1₂O₃渣系(60％CaF₂-20％A1₂O₃-20％CaO和40％CaF₂-30％A1₂O₃-30％CaO)两个系列，以上渣系中均含有一定质量分数的A1₂O₃，熔炼过程中A1₂O₃将进入钢液对低活化钢造成污染，造成其活性的升高。同时Y₂O₃为稀土氧化物，在电渣重熔过程中稀土回收率极低(小于5％)的问题一直没有得到解决。因此急需一种新型不含Al₂O₃并可提高Y收得率的电渣渣系用于氧化物强化低活化钢的冶炼。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种氧化物强化低活化钢、电渣重熔渣系及冶炼方法，本发明的电渣重熔渣系不含Al₂O₃，本发明的冶炼方法能够充分利用本发明的电渣重熔系，提高Y收得率，并得到一种新的氧化物强化低活化钢。