CN107779544A - 一种生产电磁纯铁的冶炼方法 - Google Patents

一种生产电磁纯铁的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生产电磁纯铁的冶炼方法，所述方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼和VD精炼工序；所述EBT冶炼工序，初炼脱磷、脱碳、升温；所述VOD精炼工序，真空脱碳；所述LF精炼工序，精炼脱硫脱氧；所述VD精炼工序，精炼脱气、去夹杂。本发明实现冶炼碳≤0.008%、硫≤0.004%、磷≤0.003%、硅≤0.022%、氮≤60ppm、氧≤30ppm、氢≤1ppm的高纯净度的电磁纯铁。

Description

一种生产电磁纯铁的冶炼方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种生产电磁纯铁的冶炼方法。
背景技术
电磁纯铁具有矫顽力低，电流磁感应强度高的特点，市场需求量越来越大，应用比较广泛，主要应用于电磁、医疗、军工、核磁等高科技领域。
电磁纯铁具有广阔的市场前景与较高的产品附加值，但是生产工艺较复杂，质量很难达到要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生产电磁纯铁的冶炼方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种生产电磁纯铁的冶炼方法，所述方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼和VD精炼工序；所述EBT冶炼工序，初炼脱磷、脱碳、升温；所述VOD精炼工序，真空脱碳；所述LF精炼工序，精炼脱硫脱氧；所述VD精炼工序，精炼脱气、去夹杂。
所述EBT冶炼工序，配料时，使用优质的低硫、磷、硅的碳素返回钢或部分海绵铁等纯净原料，降低炉料的配碳量，熔清C＜0.5%，确保五害元素As、Sn、Pb、Sb、B含量低，原始硫、磷含量低。
本发明所述EBT冶炼工序，装料前炉底加入料重0.95-1.05%的白灰和0.45-0.55%的矿石，使炉料在熔化过程形成高碱度的氧化性熔渣，炉渣碱度3.0-4.0，实现低温早期去磷，熔清磷质量百分含量<0.005%；自动流渣控制渣中氧化铁含量不能过高，换渣脱磷；在换渣操作的同时取化学分析样，边等分析结果边进行氧化去磷操作。
所述EBT冶炼工序，提高钢液温度，以增大钢液中氧的溶解度；加大供氧强度，增加供氧量，保证出钢时高氧位，FeO：15-20%；电炉采用锰静沸腾，岀钢前Mn质量百分含量为：0.08-0.12%；出钢大包使用红包，≥800℃保温，出钢温度1670-1680℃，钢包净空≥800mm，分析结果为：C≤0.10%、P≤0.001%时留渣出钢，禁止出钢下渣及加入任何脱氧剂及渣料，出钢过程，钢包小强度吹氩，减少温降。
本发明所述VOD精炼工序，VOD吹氧阶段，真空压力9-11KPa时开始吹氧，主吹氧期控制气相压力在9-11kPa；吹氩流量，吹氧期为28-32L/min，停氧末期和停氧后为48-52L/min；VOD真空压力控制，在抽真空操作中，进泵速度要均匀平衡，防止钢水剧烈沸腾引起溢渣。
本发明所述VOD精炼工序，VOD停氧后真空度的控制，从开抽到破坏真空时间为15-20min，保压时间≥15min，开抽温度控制在1630-1640℃，真空过程温降为1.8-2.2℃/min，吹氩制度采用先弱后强的搅拌制度，前期抽真空氩气压力控制在0.2-0.3MPa，后期保压期间氩气压力控制在0.4-0.6MPa；实现钢水中C质量百分含量<0.008%。
本发明所述VOD精炼工序，真空碳脱氧阶段，吹氧结束后，立即降低真空罐压力达到低真空，实现真空碳脱氧15-20min，钢液温度1580-1600℃，钢水中C质量百分含量为：0.004-0.006%。
本发明所述LF精炼工序，加入石灰15-20kg/t钢、CaF2 3-5kg/t钢，用强扩散脱氧剂铝粉0.5-1.0kg/t钢变渣，并加强吹氩搅拌。
本发明所述LF精炼工序，快速脱硫：强吹氩搅拌4.5-5.5min，氩气强度0.15-0.25MPa，钢水中S质量百分含量≤0.005%。
本发明所述VD精炼工序，精炼出钢，钢水中C质量百分含量＜0.01%，出钢温度1650-1660℃。
所述LF精炼工序，要求：①所加入炉料必须烘烤干燥；②真空残氧脱碳后，钢液中仍含有大量的氧，在进行脱氧操作时，需要进行充分的沉淀脱氧和扩散脱氧，选用铝粉为脱氧剂，禁止使用碳含量高的扩散脱氧剂如：电石、碳化硅；③送电前在电极处加入一些渣料，减少电极与钢水接触增碳；④使用较低电弧电压，减少电极与钢液的接触。
本发明所述VD精炼工序，真空度48-52Pa、保持时间14-16min；破空后，喂入铝线确保成品中铝质量百分含量：0.003-0.004%；处理完成后静吹氩气8-10min，氩气强度0.05-0.15MPa；出钢温度1560-1580℃，经过两次真空处理，最终硫≤0.004%。
本发明所述各工序，炉衬、包衬耐火材料均为无碳铬质高耐火度材料，严防炉衬、包衬增碳；保温钢包上加发热剂，严禁加碳化稻壳。
本发明超声波探伤标准参考JB/T5000.14-2007。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、与通常采用EBT-LF-VOD工艺流程相比，本发明采用特殊工艺流程：EBT-VOD-LF-VD，按照EBT初炼脱磷、脱碳、升温－VOD精炼真空脱碳－LF炉精炼脱硫脱氧－VD精炼脱气、去夹杂等工艺路线，实现冶炼高纯净度的电磁纯铁。2、本发明高纯净度的电磁纯铁：冶炼碳≤0.008%、硫≤0.004%、磷≤0.003%、硅≤0.022%、氮≤60ppm、氧≤30ppm、氢≤1ppm。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种生产电磁纯铁的冶炼方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼、VD精炼工序；具体工艺步骤如下所述：
（1）EBT冶炼工序：
A、装料前炉底加入料重0.95-1.05%的白灰和0.45-0.55%的矿石，使炉料在熔化过程就形成高碱度的氧化性熔渣，炉渣碱度3.0-4.0，实现低温早期去磷，熔清磷质量百分含量<0.005%。
B、提高钢液温度，以增大钢液中氧的溶解度；加大供氧强度，增加供氧量，保证出钢时高氧位，FeO：15-20%。
C、电炉采用锰静沸腾，岀钢前Mn质量百分含量为：0.08-0.12%。
D、出钢大包使用红包，800℃保温，出钢温度1670-1680℃，钢包净空≥800mm，分析结果为：C≤0.10%、P≤0.001%时留渣出钢，禁止出钢下渣及加入任何脱氧剂及渣料。
（2）VOD精炼工序：
A、VOD吹氧阶段：真空压力9-11KPa时，VOD开始吹氧，主吹氧期控制气相压力在9-11kPa；吹氩流量，吹氧期为28-32L/min，停氧末期和停氧后为48-52L/min。
B、VOD停氧后真空度的控制：开抽到破坏真空时间限定为15-20min，保压时间≥15min，开抽温度控制在1630-1640℃，真空过程温降为1.8-2.2℃/min，吹氩制度采用先弱后强的搅拌制度，前期抽真空氩气压力控制在0.20-0.30MPa，后期保压期间氩气压力控制在0.40-0.60MPa，实现钢水中C质量百分含量<0.008%。
C、真空碳脱氧阶段：吹氧结束后，立即降低真空罐压力达到低真空，此时实现真空碳脱氧15-20min，钢液温度1580-1600℃，实现钢水中C质量百分含量为：0.004-0.006%。
（3）LF精炼工序：
A、精炼造渣、变渣：造渣方法为加入石灰量15-20kg/t钢、CaF2 3-5kg/t钢，用强扩散脱氧剂铝粉0.5-1.0kg/t钢变渣，并加强吹氩搅拌。
B、快速脱硫：强吹氩搅拌4.5-5.5min，氩气强度0.15-0.25MPa，钢水中S质量百分含量≤0.005%。
C、精炼出钢：成分符合要求，钢水中C质量百分含量＜0.01%，出钢温度1650-1660℃。
（4）VD精炼工序：
A、真空工艺要求：真空度48-52Pa，保持时间14-16min；破空后，喂入铝线确保成品中铝质量百分含量为：0.003-0.004%；处理完成后静吹8-10min，静吹氩气强度0.05-0.15MPa。
B、出钢：成分符合技术要求，出钢温度1560-1580℃；经过两次真空处理，最终硫质量百分含量≤0.004%。
（5）炉衬、包衬要求：炉衬、包衬耐火材料选用无碳铬质高耐火度材料，严防炉衬、包衬增碳。钢包保温钢包上加发热剂，严禁加碳化稻壳。
实施例1
本实施例电磁纯铁为16DV0297钢，其冶炼方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼、VD精炼工序；具体工艺步骤如下所述：
（1）EBT冶炼工序：
A、装料前炉底加入料重0.95%的白灰和0.45%的矿石，使炉料在熔化过程就形成高碱度的氧化性熔渣，炉渣碱度3.0，实现低温早期去磷，使熔清磷质量百分含量为0.004%。
B、提高钢液温度，以增大钢液中氧的溶解度；加大供氧强度，增加供氧量，保证出钢时高氧位，FeO：15%。
C、电炉采用锰静沸腾，岀钢前Mn质量百分含量为：0.08%。
D、出钢大包使用红包，保温≥800℃，出钢温度1670℃，钢包净空800mm，分析结果为：C：0.10%、P：0.001%时留渣出钢，禁止出钢下渣及加入任何脱氧剂及渣料。
（2）VOD精炼工序：
A、VOD吹氧阶段：真空压力9KPa时，VOD开始吹氧，主吹氧期控制气相压力在9kPa；吹氩流量，吹氧期为28L/min，停氧末期和停氧后为48L/min。
B、VOD停氧后真空度的控制：开抽到破坏真空时间限定为15min，保压时间15min，开抽温度控制在1630℃，真空过程温降为1.8℃/min，吹氩制度采用先弱后强的搅拌制度，前期抽真空氩气压力控制在0.2MPa，后期保压期间氩气压力控制在0.40MPa，实现钢水中C质量百分含量0.007%。
C、真空碳脱氧阶段：吹氧结束后，立即降低真空罐压力达到低真空，此时实现真空碳脱氧15min，钢液温度1580℃，实现钢水中C质量百分含量为：0.006%。
（3）LF精炼工序：
A、精炼造渣、变渣：造渣方法为加入石灰量15kg/t钢、CaF2 3kg/t钢，用强扩散脱氧剂铝粉0.5kg/t钢变渣，并加强吹氩搅拌。
B、快速脱硫：强吹氩搅拌4.5min，氩气强度0.15MPa，钢水中S质量百分含量为0.005%。
C、精炼出钢：成分符合要求，钢水中C质量百分含量为0.009%，出钢温度1650℃。
（4）VD精炼工序：
A、真空工艺要求：真空度48Pa，保持时间14min；破空后，喂入铝线确保成品中铝质量百分含量为：0.003%；处理完成后静吹8min，静吹氩气强度0.05MPa。
B、出钢：成分符合技术要求，出钢温度1560℃；经过两次真空处理，最终硫质量百分含量为0.004%。
（5）炉衬、包衬要求：炉衬、包衬选用无碳铬质高耐火度材料。
本实施例16DV0297钢的主要化学成分组成，含量检测结果及性能指标见表1。
实施例2
本实施例电磁纯铁为16DV0302钢，其冶炼方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼、VD精炼工序；具体工艺步骤如下所述：
（1）EBT冶炼工序：
A、装料前炉底加入料重1.0%的白灰和0.5%的矿石，使炉料在熔化过程就形成高碱度的氧化性熔渣，炉渣碱度3.5，实现低温早期去磷，熔清磷质量百分含量为：0.0035%。
B、提高钢液温度，以增大钢液中氧的溶解度；加大供氧强度，增加供氧量，保证出钢时高氧位，FeO：18%。
C、电炉采用锰静沸腾，岀钢前Mn质量百分含量为：0.10%。
D、出钢大包使用红包，850℃保温，出钢温度1675℃，钢包净空810mm，分析结果为：C：0.08%、P：0.0006%时留渣出钢，禁止出钢下渣及加入任何脱氧剂及渣料。
（2）VOD精炼工序：
A、VOD吹氧阶段：真空压力10KPa时，VOD开始吹氧，主吹氧期控制气相压力在10kPa；吹氩流量，吹氧期为30L/min，停氧末期和停氧后为50L/min。
B、VOD停氧后真空度的控制：开抽到破坏真空时间限定为18min，保压时间18min，开抽温度控制在1635℃，真空过程温降为2.0℃/min，吹氩制度采用先弱后强的搅拌制度，前期抽真空氩气压力控制在0.25MPa，后期保压期间氩气压力控制在0.50MPa，实现钢水中C质量百分含量为：0.005%。
C、真空碳脱氧阶段：吹氧结束后，立即降低真空罐压力达到低真空，此时实现真空碳脱氧17min，钢液温度1590℃，实现钢水中C质量百分含量为：0.004%。
（3）LF精炼工序：
A、精炼造渣、变渣：造渣方法为加入石灰量18kg/t钢、CaF2 4kg/t钢，用强扩散脱氧剂铝粉0.75kg/t钢变渣，并加强吹氩搅拌。
B、快速脱硫：强吹氩搅拌5.0min，氩气强度0.20MPa，钢水中S质量百分含量：0.003%。
C、精炼出钢：成分符合要求，钢水中C质量百分含量：0.007%，出钢温度1655℃。
（4）VD精炼工序：
A、真空工艺要求：真空度50Pa，保持时间15min；破空后，喂入铝线确保成品中铝质量百分含量为：0.0035%；处理完成后静吹9min，静吹氩气强度0.10MPa。
B、出钢：成分符合技术要求，出钢温度1570℃；经过两次真空处理，最终硫质量百分含量：0.001%。
（5）炉衬、包衬要求：炉衬、包衬选用无碳铬质高耐火度材料。
本实施例16DV0302钢的主要化学成分组成，含量检测结果及性能指标见表1。
实施例3
本实施例电磁纯铁为16DV0315钢，其冶炼方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼、VD精炼工序；具体工艺步骤如下所述：
（1）EBT冶炼工序：
A、装料前炉底加入料重1.05%的白灰和0.55%的矿石，使炉料在熔化过程就形成高碱度的氧化性熔渣，炉渣碱度4.0，实现低温早期去磷，熔清磷质量百分含量：0.003%。
B、提高钢液温度，以增大钢液中氧的溶解度；加大供氧强度，增加供氧量，保证出钢时高氧位，FeO：20%。
C、电炉采用锰静沸腾，岀钢前Mn质量百分含量为：0.12%。
D、出钢大包使用红包，820℃保温，出钢温度1680℃，钢包净空820mm，分析结果为：C：0.009%、P：0.0008%时留渣出钢，禁止出钢下渣及加入任何脱氧剂及渣料。
（2）VOD精炼工序：
A、VOD吹氧阶段：真空压力11KPa时，VOD开始吹氧，主吹氧期控制气相压力在11kPa；吹氩流量，吹氧期为32L/min，停氧末期和停氧后为52L/min。
B、VOD停氧后真空度的控制：开抽到破坏真空时间限定为20min，保压时间20min，开抽温度控制在1640℃，真空过程温降为2.2℃/min，吹氩制度采用先弱后强的搅拌制度，前期抽真空氩气压力控制在0.3MPa，后期保压期间氩气压力控制在0.60MPa，实现钢水中C质量百分含量：0.006%。
C、真空碳脱氧阶段：吹氧结束后，立即降低真空罐压力达到低真空，此时实现真空碳脱氧20min，钢液温度1600℃，实现钢水中C质量百分含量为：0.005%。
（3）LF精炼工序：
A、精炼造渣、变渣：造渣方法为加入石灰量20kg/t钢、CaF2 5kg/t钢，用强扩散脱氧剂铝粉1.0kg/t钢变渣，并加强吹氩搅拌。
B、快速脱硫：强吹氩搅拌5.5min，氩气强度0.25MPa，钢水中S质量百分含量：0.004%。
C、精炼出钢：成分符合要求，钢水中C质量百分含量:0.008%，出钢温度1660℃。
（4）VD精炼工序：
A、真空工艺要求：真空度52Pa，保持时间16min；破空后，喂入铝线确保成品中铝质量百分含量为：0.004%；处理完成后静吹10min，静吹氩气强度0.15MPa。
B、出钢：成分符合技术要求，出钢温度1580℃；经过两次真空处理，最终硫质量百分含量：0.003%。
（5）炉衬、包衬要求：炉衬、包衬选用无碳铬质高耐火度材料。
本实施例16DV0315钢的主要化学成分组成，含量检测结果及性能指标见表1。
表1实施例1－3的电磁纯铁产品化学成分组成、含量以及性能：
由表1可见，本方法可实现冶炼高纯净度的电磁纯铁。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括EBT冶炼、VOD精炼、LF精炼和VD精炼工序；所述EBT冶炼工序，初炼脱磷、脱碳、升温；所述VOD精炼工序，真空脱碳；所述LF精炼工序，精炼脱硫脱氧；所述VD精炼工序，精炼脱气、去夹杂。
2.根据权利要求1所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述EBT冶炼工序，装料前炉底加入料重0.95-1.05%的白灰和0.45-0.55%的矿石，使炉料在熔化过程形成高碱度的氧化性熔渣，炉渣碱度3.0-4.0，实现低温早期去磷，熔清磷质量百分含量＜0.005%。
3.根据权利要求1所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述VOD精炼工序，VOD吹氧阶段，真空压力9-11KPa时开始吹氧，主吹氧期控制气相压力在9-11kPa；吹氧期吹氩流量为28-32L/min，停氧末期和停氧后吹氩流量为48-52L/min。
4.根据权利要求1所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述VOD精炼工序，VOD停氧后真空度的控制，从开抽到破坏真空时间为15-20min，保压时间≥15min，开抽温度控制在1630-1640℃，真空过程温降为1.8-2.2℃/min，吹氩制度采用先弱后强的搅拌制度，前期抽真空氩气压力控制在0.2-0.3MPa，后期保压期间氩气压力控制在0.40-0.60MPa；钢水中C质量百分含量<0.008%。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述VOD精炼工序，真空碳脱氧阶段，吹氧结束后，立即降低真空罐压力达到低真空，实现真空碳脱氧15-20min，钢液温度1580-1600℃，钢水中C质量百分含量：0.004-0.006%。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工序，加入石灰15-20kg/t钢、CaF2 3-5kg/t钢，用强扩散脱氧剂铝粉0.5-1.0kg/t钢变渣，并加强吹氩搅拌。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工序，快速脱硫：强吹氩搅拌4.5-5.5min，氩气强度0.15-0.25MPa，钢水中S质量百分含量≤0.005%。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述VD精炼工序，精炼出钢，钢水中C质量百分含量＜0.01%，出钢温度1650-1660℃。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述VD精炼工序，真空度48-52Pa、保持时间14-16min；破空后，喂入铝线确保成品中铝质量百分含量为：0.003-0.004%；处理完成后静吹氩气8-10min，静吹氩气强度0.05-0.15MPa；出钢温度1560-1580℃；经过两次真空处理，最终硫≤0.004%。
10.根据权利要求1-4任意一项所述的一种生产电磁纯铁的冶炼方法，其特征在于，所述各工序，炉衬、包衬耐火材料均为无碳铬质高耐火度材料。
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