CN108425063B - 一种高纯净度高锰中间合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于炼钢领域，具体涉及一种高纯净度高锰中间合金的制备方法。采用真空感应炉浇注成电极，在真空感应炉冶炼的过程中加入活泼金属进行脱氧、脱硫且以夹杂物的形式存留于感应电极中。采用电渣重熔炉对电极棒进行重熔渣洗，进一步提高了中间合金的纯净度。且在感应电极最终的中间合金材料的S含量≤0.003%，Mn含量在40‑60%，Fe含量在40‑60%。本发明制备的中间合金可以用于真空感应炉冶炼Mn含量≥1.00%，S含量要求≤0.001%的钢种。

Description

一种高纯净度高锰中间合金的制备方法
技术领域
本发明属于炼钢领域，具体涉及一种高纯净度高锰中间合金的制备方法。
背景技术
在环保形式严峻、能源结构调整的大背景下，我国核电产品发展迎来巨大机遇，特别是随着我国拥有自主知识产权的第三代核电技术华龙一号的逐渐成熟。快堆作为***核电技术的一种技术路线，世界各国都在研发过程中，国内有关机构也在大力研发相关技术。现有一种快堆用的合金材料，工艺路线要求是真空感应+真空自耗熔炼，纯净度要求极高，夹杂物要求A类、B类、C类＜0.5级，D类≤0.5级。其中A类夹杂物为硫化物，要做到＜0.5级就必须做到材料中的S含量≤10ppm。。虽然感应炉熔炼选择的合金原料都是纯金属料，纯金属料中或多或少都含有一定的硫，特别是该钢种规定的Mn含量较高时（≥2.00%）时，现有的金属锰的S含量一般在0.03%-0.04%，加入较大量的金属锰会导致增硫严重，不能满足真空感应炉熔炼该钢种的要求。真空感应炉熔炼是在真空条件下，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。具有精确控制化学元素特别是易氧化元素的控制，冶炼钢具有较高的纯净度，冶炼工艺可调性强等特点。但是，真空感应炉熔炼无法有效的进行脱硫。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种高纯净度高锰中间合金的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）、对真空感应炉破真空，将原料金属锰装入真空感应炉内的坩埚内，再合炉抽真空；
（2）、对真空感应炉送电，当原料金属锰有熔化迹象时，对感应炉内冲氩气，然后通过侧加料***将原料纯铁加入到坩埚内；
（3）、再加入金属铝；
（4）、金属料完全熔化后，进入精炼阶段，并打开电磁搅拌，增加钢水的流动性，精炼时间30-60min；
（5）、精炼结束后，加入金属铈及硅钙，金属铈和S发生反应且反应后的产物以稀土夹杂物的形式存在钢水中；
（6）、出钢，浇注成感应电极；
（7）、将感应电极吊入结晶器内；
（8）、将渣料缓慢加入结晶器对感应电极进行电渣重熔，渣料将稀土夹杂物从钢水中吸附出来；
（9）、钢锭在结晶炉内冷0.8-1.2小时后进行脱模。
作为优选，真空感应炉中装入的原料金属锰、原料纯铁、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的38-60%、40-60%、0.8-1.2%、0.4-0.6%和0.1-0.15%。
作为优选，所述真空感应炉的精炼温度为1450-1550度，所述真空感应炉的出钢温度为 1480-1510度。
作为优选，在所述步骤（7）之前对感应电极缩孔端进行锯切，然后将辅助电极与锯切完成后的平整的缩孔端进行焊接。
作为优选，从感应电极的另一端切下一片15-30mm厚的板作为启动板，将启动板与引锭板进行焊接，然后将焊接好的引锭板装配入底水箱和结晶器之间，再将结晶器吊入电渣炉工位内，之后再进行所述步骤（7）。
作为优选，所述步骤（8）中对渣料进行起弧化渣，当渣化完之后，熔炼进入稳态阶段，电流控制在8980-9010A、电压控制在38-42V、熔速控制在5.0-6.0之间。
作为优选，在电渣重熔中还包括热封顶阶段，在热封顶阶段熔化率下降，同时功率下降，钢锭逐步凝固收缩。
作为优选，当剩余感应电极的重量达到120kg时，开始热封顶。
作为优选，所述步骤（6）中将烘烤好的溜槽吊入溜槽室，给保温功率进行带电出钢，浇注成感应电极。
通过溜槽两道挡渣板的过滤，可将钢水上部的部分夹杂物去除，从而配合后期的渣化重熔进行更好地提纯。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明公开了一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，采用真空感应炉浇注成电极，在真空感应炉冶炼的过程中加入活泼金属进行脱氧、脱硫且以夹杂物的形式存留于感应电极中。采用电渣重熔炉对电极棒进行重熔渣洗，进一步提高了中间合金的纯净度。且在感应电极最终的中间合金材料的S含量≤0.003%，Mn含量在40-60%，Fe含量在40-60%。本发明制备的中间合金可以用于真空感应炉冶炼Mn含量≥1.00%，S含量要求≤0.001%的钢种。
2、本方法操作方便，中间合金纯度高。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例一：
一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）、对真空感应炉破真空，将占总装入量40%的原料金属锰装入真空感应炉内的坩埚内，再合炉抽真空；
（2）、对真空感应炉送电，当原料金属锰有熔化迹象时，对感应炉内冲氩气，然后通过侧加料***将原料纯铁加入到坩埚内；锰在真空状态下易挥发，故在开始熔化时进行充氩降低真空压，充氩使炉内气压达到7000Pa。
（3）、再加入占总装入量1%的金属铝，对钢水起到脱氧的作用；
（4）、金属料完全熔化后，进入精炼阶段，并打开电磁搅拌，增加钢水的流动性，精炼时间30-60min；
（5）、精炼结束后，加入占总装入量0.5%的金属铈及占总装入量0.1%的硅钙，由于金属铈是强氧化元素，当钢水中的O含量已经处于较低水平时，金属铈可以和S发生反应，金属铈和S发生反应且反应后的产物以稀土夹杂物的形式存在钢水中；
（6）、出钢前进行测温，温度达到1500±10℃时准备出钢。将烘烤好的溜槽吊入溜槽室，给保温功率进行带电出钢，浇注成感应电极；
对感应电极缩孔端进行锯切，然后将辅助电极与锯切完成后的平整的缩孔端进行焊接。从感应电极的另一端切下一片15-30mm厚的板作为启动板，将启动板与引锭板进行焊接，然后将焊接好的引锭板装配入底水箱和结晶器之间，再将结晶器吊入电渣炉工位内，将焊接好的感应电极吊入结晶器内；
（7）、将感应电极吊入结晶器内，并用料杆进行加持；
（8）、将渣料缓慢加入结晶器对感应电极进行电渣重熔，渣料将稀土夹杂物从钢水中吸附出来上浮；
（9）、钢锭在结晶炉内冷0.8-1.2小时后进行脱模。
步骤（9）具体为避免在钢锭中形成缩孔，在热封顶阶段熔化率下降，同时功率下降，钢锭逐步凝固收缩，减少头部缩孔，当剩余电极的重量下降到120kg时，开始热封顶。补缩结束了，在结晶器内炉冷1h后进行脱模，脱模后进行空冷。
真空感应炉中装入的原料纯铁量为除去上述装入物后剩余的量。、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的38-60%、40-60%、0.8-1.2%、0.4-0.6%和0.1-0.15%。
所述真空感应炉的精炼温度为1450-1550度，所述真空感应炉的出钢温度为 1480度。
所述步骤（8）中对渣料进行起弧化渣，当渣化完之后，熔炼进入稳态阶段，电流控制在8980-9010A、电压控制在38V、熔速控制在5.0-6.0之间。
在电渣重熔中还包括热封顶阶段，在热封顶阶段熔化率下降，同时功率下降，钢锭逐步凝固收缩。
当剩余感应电极的重量达到120kg时，开始热封顶。
通过溜槽两道挡渣板的过滤，可将钢水上部的部分夹杂物去除，从而配合后期的渣化重熔进行更好地提纯。
实施例二：
与上述实施例不同处在于真空感应炉中装入的原料金属锰、原料纯铁、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的58%、40.05%、1.2%、0.6%和0.15%。所述真空感应炉的精炼温度为1450度，所述真空感应炉的出钢温度为 1510度。熔炼进入稳态阶段，电流控制在9010A、电压控制在42V。得到的中间合金中的S含量≤0.003%。
实施例三：
与上述实施例不同处在于真空感应炉中装入的原料金属锰、原料纯铁、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的50%、48.7%、0.8%、0.4%和0.1%。所述真空感应炉的精炼温度为1450-1550度，所述真空感应炉的。得到的中间合金中的S含量≤0.002%。
实施例四：
与上述实施例不同处在于真空感应炉中装入的原料金属锰、原料纯铁、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的38.28%、60%、1.1%、0.5%和0.12%。所述真空感应炉的精炼温度为1500度，所述真空感应炉的。得到的中间合金中的S含量≤0.001%。
实施例五：
与上述实施例不同处在于真空感应炉中装入的原料金属锰、原料纯铁、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的45%、60%、1.1%、0.5%和0.12%。所述真空感应炉的精炼温度为1500度，所述真空感应炉的。得到的中间合金中的S含量≤0.002%。

Claims (9)

1.一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、对真空感应炉破真空，将原料金属锰装入真空感应炉内的坩埚内，再合炉抽真空；
（2）、对真空感应炉送电，当原料金属锰有熔化迹象时，对感应炉内冲氩气，然后通过侧加料***将原料纯铁加入到坩埚内；
（3）、再加入金属铝；
（4）、金属料完全熔化后，进入精炼阶段，并打开电磁搅拌，增加钢水的流动性，精炼时间30-60min；
（5）、精炼结束后，加入金属铈及硅钙，金属铈和S发生反应且反应后的产物以稀土夹杂物的形式存在钢水中；
（6）、出钢，浇注成感应电极；
（7）、将感应电极吊入结晶器内；
（8）、将渣料缓慢加入结晶器对感应电极进行电渣重熔，渣料将稀土夹杂物从钢水中吸附出来；
（9）、钢锭在结晶炉内冷0.8-1.2小时后进行脱模。
2.根据权利要求1所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：真空感应炉中装入的原料金属锰、原料纯铁、金属铝、金属铈及硅钙装入量分别为真空感应炉总装入量的38-60%、40-60%、0.8-1.2%、0.4-0.6%和0.1-0.15%。
3.根据权利要求1所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：所述真空感应炉的精炼温度为1450-1550度，所述真空感应炉的出钢温度为 1480-1510度。
4.根据权利要求1所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：在所述步骤（7）之前对感应电极缩孔端进行锯切，然后将辅助电极与锯切完成后的平整的缩孔端进行焊接。
5.根据权利要求4所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：从感应电极的另一端切下一片15-30mm厚的板作为启动板，将启动板与引锭板进行焊接，然后将焊接好的引锭板装配入底水箱和结晶器之间，再将结晶器吊入电渣炉工位内，之后再进行所述步骤（7）。
6.根据权利要求5所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中对渣料进行起弧化渣，当渣化完之后，熔炼进入稳态阶段，电流控制在8980-9010A、电压控制在38-42V、熔速控制在5.0-6.0之间。
7.根据权利要求6所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：在电渣重熔中还包括热封顶阶段，在热封顶阶段熔化率下降，同时功率下降，钢锭逐步凝固收缩。
8.根据权利要求7所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：当剩余感应电极的重量达到120kg时，开始热封顶。
9.根据权利要求1所述一种高纯净度高锰中间合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中将烘烤好的溜槽吊入溜槽室，给保温功率进行带电出钢，浇注成感应电极。
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