CN101372720B - 高真空感应炉炼钢增碳方法 - Google Patents

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Abstract

一种高真空感应炉炼钢增碳方法，适用于碳含量≤0.1％的钢种冶炼，目的是简单可靠、碳回收率高；本发明取体积≤5％炉最大容量的原料纯铁，沿纵向中心钻孔，根据计算出的增碳量将增碳剂放入通孔空腔内，两端堵焊，用铁丝悬挂于捣料杆端部；把纯铁、铁合金装入炉内，硅铁、金属锰放入料斗；合炉抽真空，当炉内压强＜10Pa时，送电加热炉料；熔化速度≤1/2炉最大容量/小时；炉料熔化后，真空度≤3Pa，停止抽真空，并向炉内充入氩气，在氩气保护气氛下，调整碳成分之外的其它成分符合冶炼钢种要求后，放下捣料杆，铁丝熔断后，装着增碳剂的纯铁块进入熔池，控制功率≤额定功率的80％，使纯铁块缓慢熔化；出钢浇注。

Description

高真空感应炉炼钢增碳方法
技术领域
本发明涉及一种高真空感应炉熔炼后期向炉内充入保护气后添加增碳剂增碳的方法。
背景技术
碳元素在真空下和钢液中溶解氧、钢中氧化物夹杂物发生反应，由于坩埚耐火材料99％是氧化镁，如果增碳剂随炉装入，冶炼过程中碳与坩埚耐火材料中的氧化镁发生反应，促使耐火材料剥落，并使真空感应炉冶炼过程碳烧损严重，成品碳含量很难精确控制。目前真空感应炉增碳方法主要有两种，一是出钢前加入高碳铬铁、高碳锰铁，这种方法只适用于钢中含铬高或含锰高的钢种。二是将石墨增碳剂直接加在熔池上面，缺点是增碳剂容易飘在钢液面上，不能完全进入钢液，不仅碳含量不均匀，而且碳回收率低于20％。
发明内容
本发明目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种简单可靠、碳回收率高的高真空感应炉炼钢增碳方法。
本发明技术方案是在高真空感应炉冶炼需要增碳的钢种时，创造有利于提高增碳剂回收率的工艺因素，在出钢前充入氩气，将增碳剂装入纯铁内，将装有增碳剂的纯铁通过捣料杆放入熔池中，控制合适的温度，使纯铁块缓慢熔化，由于增碳剂熔点低于纯铁熔点，所以在纯铁块熔化的同时增碳剂被加热熔化，不产生喷溅，达到精确、低成本的增碳目的，碳可全部回收。
本发明方法是：
(1)原料准备：取体积≤5％炉最大容量的原料纯铁，沿纵向中心钻孔，根据计算出的增碳量将增碳剂放入通孔空腔内，两端用纯铁片堵焊，用铁丝悬挂于捣料杆端部；
(2)装料：把清洁干燥的纯铁、铁合金装入炉内，硅铁、金属锰放入料斗；
(3)合炉抽真空：合炉抽真空约15分钟，当炉内压强＜10Pa时，送电加热炉料；
(4)炉料熔化：熔化速度≤1/2炉最大容量/小时；
(5)充气：炉料全部熔化后，真空度≤3Pa，停止抽真空，并向炉内充入氩气，充氩气压力大于0.1个大气压；
(6)合金化：在氩气保护气氛下，调整碳成分之外的其它成分符合冶炼钢种要求后，放下捣料杆，铁丝熔断后，装着增碳剂的纯铁块进入熔池，提起捣料杆，控制功率≤额定功率的80％，使纯铁块缓慢熔化；
(7)出钢浇注：采用直接浇注方式。
增碳剂是泛指含有一定重量百分比碳成分、且其它元素含量不对冶炼钢种质量造成危害的材料。将增碳机剂焊入纯铁腔内，利用纯铁块的重力作用，加入后沉入熔池内，使增碳剂来不及飘浮到钢液面上就全部熔化，达到精确控制钢中碳含量的目的。炉内压强＜10P时再送电加热，有利于充分去除炉内水分，避免元素氧化损失。炉料在熔化过程中由于真空的作用可以去除一部分气体、高蒸气压的微量有害元素和硫S等。
为使炉料在熔化过程中充分去气和熔化正常，不发生大喷溅，保证炉内高真空度，般控制熔化速度≤1/2炉最大容量，可使钢在熔化过程由于真空的作用充分去除气体。加入增碳剂前停止抽真空，是由于真空下加入的碳会发生碳氧反应，降低碳的回收率，所以要停止抽真空；充入氩气的目的是防止停止抽真空后空气进入，充氩气压力大于0.1个大气压即可。出钢浇注时为了避免注温下降和氧化膜混入注流中，通常采用带电浇注。高真空感应炉坩埚不是第一炉冶炼，高真空感应炉所用氩气的纯度≥99％，含水量不大于0.1％。
本发明方法适用于碳含量≤0.1％的钢种冶炼。本发明方法简单可靠，通过将增碳剂焊入纯铁空腔内，炉料全部熔化后，在氩气保护下，通过捣料杆放入钢液内熔化，无喷溅，达到精确、低成本的增碳目的，碳含量能够精确控制，碳回收率接近100％。
具体实施方式
实施例一：设备采用200kg高真空感应炉：极限真空度为6.67×10-2Pa，电源功率为250KW，频率为2500HZ，装炉量100kg。钢种为取向硅钢AC3。
本发明冶炼一炉取向硅钢AC3钢需要纯铁、合金及增碳剂重量见表1，取向硅钢AC3成分的控制范围和控制目标见表2。
表1冶炼一炉取向硅钢AC3钢需要纯铁、合金、增碳剂重量
  原料种类   增碳剂   金属锰   硅铁   铜   金属铬   FeS   纯铁
  加入量(kg)   0.037   0.1   4.35   0.47   0.05   0.005   95
表2取向硅钢AC3成分控制范围及控制目标(％)
  C％   Si％   Mn％   Cu％   Cr％   S
  控制范围   0.027/0.038   3.0/3.2   0.18/0.24   0.4/0.55   0.05   0.004/0.008
  控制目标   0.034   3.26   0.21   0.47   3.28   0.0062
具体步骤如下：
(1)原料准备：取80mm×80mm×120mm的原料纯铁，沿纯铁纵向中心钻Φ25mm的孔，将增碳剂放入纯铁中心孔内，两端堵焊，用铁丝悬挂于捣料杆端部。
增碳剂的化学成分为C：91.5％，S：0.3％，灰分：7.5％，其他铁、硅等微量成分：0.7％。
(2)装料：将纯铁、金属铬装入炉内，硅铁、金属锰、铜丝、放入料仓。
(3)合炉抽真空：炉内真空度9Pa，送电，功率40KW；逐步送入高功率120KW。
(4)熔化速度≤50公斤/小时，炉最大容量100公斤。
(5)充气：装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，真空度达到2.0Pa，停止抽真空，向炉内充入氩气0.2个大气压。
(6)合金化：加入硅铁，铜。放下捣料杆，铁丝熔断，纯铁块掉进熔池。纯铁块全部熔化，加入金属锰。
(7)出钢浇注。
成品钢的化学成分见表3。
表3取向硅钢AC3成品钢化学成分(％)
  C   Si   Mn   S   Cr   Cu
  0.034   3.08   0.20   0.006   0.05   0.45
碳回收率达到100％。
实施例二：设备采用200kg高真空感应炉：极限真空度为6.67×10-2Pa，电源功率为250KW，频率为2500HZ，装炉量100kg。钢种为取向硅钢AM6。
本发明冶炼一炉取向硅钢AM6钢需要纯铁、合金、增碳剂重量见表4，取向硅钢AM6成分的控制范围和控制目标见表5。
表4冶炼一炉取向硅钢AM6钢需要纯铁、合金、增碳剂重量
  原料种类   增碳剂   金属锰   硅铁   铜   FeS   纯铁
  加入量(kg)   0.057   0.036   4.28   0.085   0.055   95
表5取向硅钢AM6成分控制范围及控制目标(％)
  C％   Si％   Mn％   Cu％   S
  控制范围   0.045/0.055   3.0/3.2   0.05/0.07   0.07/0.09   0.015/0.025
  控制目标   0.052   3.24   0.062   0.085   0.023
具体步骤如下：
(1)取80mm×80mm×120mm的原料纯铁，沿纯铁纵向中心钻Φ25mm的孔，将增碳剂放入纯铁中心孔内，两端堵焊，用铁丝悬挂于捣料杆端部。
增碳剂的化学成分为C：80.0％，S：0.02％，铁成分19.0％，硅等微量成分0.98％。
(2)将纯铁、金属铬装入炉内，硅铁、金属锰、铜丝、放入料仓。
(3)合炉抽真空，炉内真空度9Pa，送电，功率40KW；逐步送入高功率120KW。
(4)熔化速度≤50公斤/小时，炉最大容量100公斤。
(5)装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，真空度达到2.3Pa。停止抽真空，向炉内充入氩气0.2个大气压。
(6)加入硅铁，铜。放下捣料杆，铁丝熔断，纯铁块掉进熔池。纯铁块全部熔化，加入金属锰。
(7)按工艺要求进行出钢浇注。
成品钢的化学成分见表6。碳回收率可达到100％。
表6取向硅钢AM6成品钢化学成分(％)
  C   Si   Mn   Cu   S
  0.053   3.15   0.06   0.082   0.020

Claims (4)

1.一种高真空感应炉炼钢增碳方法，其特征是：
(1)原料准备：取体积≤5％炉最大容量的原料纯铁，沿纵向中心钻孔，根据计算出的增碳量将增碳剂放入通孔空腔内，两端用纯铁片堵焊，用铁丝悬挂于捣料杆端部；
(2)装料：把清洁干燥的纯铁、铁合金装入炉内，硅铁、金属锰放入料斗；
(3)合炉抽真空：合炉抽真空15分钟，当炉内压强＜10Pa时，送电加热炉料；
(4)炉料熔化：熔化速度≤1/2炉最大容量/小时；
(5)充气：炉料全部熔化后，真空度≤3Pa，停止抽真空，并向炉内充入氩气，充氩气压力大于0.1个大气压；
(6)合金化：在氩气保护气氛下，调整碳成分之外的其它成分符合冶炼钢种要求后，放下捣料杆，铁丝熔断后，装着增碳剂的纯铁块进入熔池，提起捣料杆，控制功率≤额定功率的80％，使纯铁块缓慢熔化；
(7)出钢浇注：采用直接浇注方式。
2.如权利要求1所述的高真空感应炉炼钢增碳方法，其特征是高真空感应炉所用氩气的纯度≥99％。
3.如权利要求1所述的高真空感应炉炼钢增碳方法，其特征是增碳剂指含有一定重量百分比碳成分、且其它元素含量不对冶炼钢种质量造成危害的材料。
4.如权利要求1所述的高真空感应炉炼钢增碳方法，其特征是出钢浇注采用带电浇注。
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