CN1085605A - 底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺 - Google Patents
底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明为底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工
艺,把低碳废钢和铁合金作为感应炉的冶炼原料,待
全部熔化并升温到一定温度后将氧气和惰气的混合
气体吹入炉内,根据不同的碳含量区间采用不同的混
合气体比例,通过吹气时间、温度和混合气体比例及
流量的控制使钢中的碳含量达到目标水平,脱碳结束
后向熔池加入还原剂,可以使铬等元素保持较高的收
得率。本发明的特点是工艺简单,脱碳效果明显,可
用于冶炼[%C]≤0.08,最低[%C]=0.01的低及超低
碳高铬合金钢,使普通感应炉由简单的熔化装置变成
具备脱碳能力的精炼装置。
Description
本发明属于冶金领域,它适用于冶金,铸造和机械制造工业的中小型企业,使用感应炉冶炼超低碳高铬合金钢.
目前,高铬钢的冶炼主要有两条基本工艺路线:电弧炉-炉外精炼(例如:EF-AOD,EF-VOD,EF-CLU等)和顶底复吹转炉-炉外精炼,这两种工艺主要适用于大工业生产,对于一些小型冶金厂,铸造厂等广泛使用的是把感应炉作为冶炼设备,但常规感应炉冶炼过程的脱碳能力很低,要生产优质的低碳或超低碳高铬合金钢时,只能使用价格十分昂贵的低(微)碳原材料和纯金属,这极大地增加了生产成本,也限制了普通感应炉的产品范围,也有使用真空感应氧脱碳炉作为冶炼设备的,但这种设备庞大,复杂,投资大,冶炼成本高.
基于上述不足,本发明通过向感应炉吹入氧-惰性混合气体,利用惰性气体稀释脱氧产物,提高氧脱碳能力,可以稳定地生产含[C]<=0.03%(最低0.01%)的超低碳高铬合金钢,合金元素的收得率可以保持在较高的水平(其中铬收得率>95%).
理论研究结果表明:铬铁熔体中的碳铬的平衡与一氧化碳分压Pco和反应温度T有关,即:
21g[%C]-1.5[%Cr]-21gPco+0.46[%C]+0.0237[%Ni]-0.0476[%Cr]=24300/T-16.07
式中:[%C],[%Cr],[%Ni]分别为铁液中碳,铬,镍的百分含量.T为反应温度,Pco为一氧化碳的分压.据上式,要在几乎保持铬镍元素不氧化的条件下,极大地降低钢中碳含量只有两个途径,即:降低一氧化碳分压(Pco)和提高反应温度,普通感应炉冶炼条件下,Pco=1,此时冶炼超低碳高铬合金钢的反应温度高达约两千度,否则铬先于碳氧化,显然普通感应炉炉体是不能承受如此高温的,难于冶炼超低碳高铬合金钢.因而只能采用降低CO分压的方法,降低CO分压的常用方法是采用真空,然而真空感应炉设备复杂,投资巨大,冶炼成本高.若再增加吹氧脱碳设备,使设备和冶炼工艺更为复杂,也是不可取的.为了有效地脱碳保铬,本发明向炉内供入一定比例的氩氧混合气体,利用混和气体中惰性气体稀释脱碳反应产物一氧化碳,从而使Pco降低,这样不需使用真空装置,避免了高温操作,有效地实现了脱碳保铬的目标,得到超低碳高铬合金钢.
冶炼所用原料是低碳废钢和高.中.低碳铁合金,合金元素的配入量和常规工艺相同.
本发明用于脱碳冶炼超低碳高铬合金钢工艺为:原料全部熔化并达到理论计算的脱碳保铬临界温度后(1550-1700摄氏度),开始吹入氧-惰性混和气体.不同碳含量时的脱碳保铬,需要不同的Pco.因而不同脱碳阶段采用氧-惰性混合气体比例分别为:(3-0)∶(1-3)等.还原阶段吹入纯惰性气体,根据炉容量和碳含量的不同,各阶段的时间为5-40min不等;对于30-1000′Kg感应炉,气体流量范围1.0-30m3/h.t,压强为:0.12-1.0MPa.为提高合金收得率,还原期加入硅铁.锰铁.硅钙.铝等还原剂1-10Kg/t.进一步调整成分后出钢.本发明工艺可用于生产含碳<=0.08%的低碳和含碳<=0.03%的超低碳高铬[%Cr]=15-35)合金钢.
为降低冶炼成本,本发明使用的惰性气体(Ar)可以部分或全部由氮气代替,形成氧-氮混吹或前期氧-氮后期氧-氩混吹,这样,既达到了脱碳的目的,又可降低气体成本,防止钢液增氮。
采用本发明,使感应炉生产低(超低)碳高铬合金钢成为可能,拓宽感应炉冶炼产品范围,使用廉价金属原料大幅度降低了生产成本,节省了耐火材料消耗,提高了合金收得率,降低电耗,尽管惰性气体有一定量的消耗,但总的经济效益十分可观.
小炼钢炉钢水的精炼至今是冶金界的难题,本工艺在一定程度上解决了这个工艺难题,使普通感应炉由简单的熔化装置变成具备脱碳功能的精炼设备.
下面是30kg感应炉冶炼00 Cr21Ni10应用本发明的实施举例:
(1)装料,熔化.1650℃开始吹气;
(2)第一阶段:O2∶Ar=3∶1,流量0.12m3/h.时间5分钟;
(3)第二阶段:O2∶Ar=1∶1时间20分钟;
(4)第三阶段:O2∶Ar=1∶3时间10分钟;
(5)加还原剂铝粉100g,吹氩2min后出钢.
冶炼过程中的成分变化为:
熔清:[%C]=0.17,[%Si]=0.3,[%Mn]=0.67,[%Cr]=22.1
出钢:[%C]=0.02,[%Si]<0.3.[%Mn]=0.65,[%Cr]=21.5
底吹气流量:0.066m3/h.t,压强:0.15MPa.
采用本发明工艺,在30分钟内熔清碳可由0.15-0.20%降到≤0.03%,铬的收得率>95%.
Claims (3)
1、感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺,在大气条件下,应用氩氧混合气体,稀释降低一氧化碳分压,其特征在于:有底吹供气元件的感应炉,以低碳废钢,高铬返回钢,高.中.低碳铬铁合金为原料,熔清后,钢液含碳0.1--0.5%,含铬15--35%,当钢液温度达1550--1700摄氏度时,吹入氧--惰性混合气体,其氧气和惰性气体(氩或氮)混合比为(3--0)∶(1--3),流量相应为1.0--30m3/h.t,压强为0.12--1.0MPa,各阶段吹炼时间相应为5--40min,加还原剂硅钙.硅铁.锰铁.铝粉1--10Kg/t,进一步调整成分后出钢,本发明用于普通感应炉冶炼超低碳高铬合金钢的成分为:[%C]<=0.03(最低0.01),[%Cr]=15--35。
2、根据权利要求1所述的冶炼超低碳高铬钢工艺,其特征在于用氧-氩混合气体吹炼,可用氮气部分或全部代替氩气,形成全程吹氮或前期吹氮后期吹氩的氧-惰性气体混合吹炼的工艺。
3、根据权利要求1所述的冶炼超低碳高铬合金钢工艺,其特征在于在30Kg感应炉内冶炼00Cr21Ni10焊条钢,熔清钢液成分为:[%C]=0.17,[%Cr]=22.1,[%Mn]=0.67,[%Si]=0.3,温度达1650摄氏度,开始吹入氧氩混合气体,第一阶段氧氩比3∶1,时间5min;第二阶段氧氩比1∶1,时间20min;第三阶段氧氩比1∶3,时间10min;脱碳阶段流量为0.66m3/h.t,压力为0.15MPa,加入铝脱氧剂4Kg/t吹炼2min,钢的最终成分:[%C]<=0.03,[%Cr]=21.5,适当补加合金,出钢.
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