CN112375868A - 一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法，采用纯铁为冶炼原料，对纯铁进行抛丸处理，去除纯铁表面氧化铁皮，提高冶炼原料纯净度；原料加热前开始抽真空，在原料升温熔化前一直处于抽真空状态，降低冶炼原料以及炉体环境气体含量。当原料开始熔化后停止抽真空，充入氩气作为保护气体，直至冶炼浇注结束。本发明克服了低碳钢中频感应炉非真空冶炼造成钢水氧化不足的问题。

Description

一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法。
背景技术
低碳钢为碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
真空感应熔炼是在电磁感应过程中产生涡电流，使金属熔化。此制造过程可用来提炼高纯度的金属及合金。主要包括真空感应炉熔炼、悬浮熔炼和冷坩埚熔炼。由于在真空下熔炼容易将溶于钢和合金中的氮、氢、氧和碳去除到远比常压下冶炼更低的水平，同时对于在熔炼温度下蒸汽压比基体金属高的杂质元素(铜、锌、铅、锑、铋、锡和砷等)可通过挥发去除，而合金中需要加入的铝、钛、硼及锆等活性元素的成分易于控制。因此，经真空感应熔炼的金属材料可明显地提高韧性、疲劳强度、耐腐蚀性能，高温蠕变性能以及磁性合金的磁导率等多种性能。
1、专利“一种优质高钨高钴镍合金材料及其制备方法”介绍了一种采用真空感应炉冶炼高钨高钴镍合金的方法。该方法存在两方面不足，一是精炼期在真空度＜1Pa下进行精炼，存在钢水飞溅问题，会造成炉口使用寿命降低；二是精炼结束后降温至钢水表面结膜，充氩至5000～20000Pa，加入金属锆，金属锆存在于钢膜表面，造成锆元素在钢水中分布不均匀。采用本专利冶炼方法具有两方面优势：一是钢水在熔化前充入惰性保护气体氩气，气体压力为0.06MPa,在微负压的状态下避免了冶炼过程中的钢水飞溅，炉口使用寿命提高。二是在整个熔炼过程接近结束钢水温度约1600℃时加入铝粒、硅铁、金属锰等进行脱氧合金化，搅拌一定时间，避免了钢水结壳，合金成份能够在钢水中均匀分布。
2、专利“一种高锰高铬奥氏体不锈钢及其制备方法”介绍了一种采用非真空感应炉冶炼高锰高铬奥氏体不锈钢的方法。该方法存在的不足主要是在非真空的条件下进行冶炼钢水会氧化，造成钢水氧含量偏高，钢中夹杂物增多。本专利是在抽真空后充入惰性气体，在惰性气体保护下进行冶炼，避免了钢水氧化，钢水氧含量低，钢中夹杂物数量少。
3、专利“一种高铬超纯铁素体不锈钢真空感应冶炼方法”介绍了一种采用真空感应炉冶炼高铬超纯铁素体不锈钢的方法。该方法存在的不足主要是合金料中纯铁外表面氧化铁皮不打磨，在冶炼过程中表面氧化铁皮会增加钢水的氧含量，特别是超纯铁素体不锈钢，会造成不锈钢纯净度降低。本专利对冶炼原料工业纯铁进行抛丸处理，去除纯铁表面氧化铁皮，杜绝了氧化铁皮对钢水的氧化。
发明内容
本发明的目的是提供一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法，克服低碳钢中频感应炉非真空冶炼造成钢水氧化不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法，包括：
1)对冶炼原料工业纯铁进行抛丸处理，去除纯铁表面氧化铁皮，提高冶炼原料纯净度；
2)按照冶炼钢种的元素配比称取一定量的纯铁、碳粉、硅铁合金、金属锰、铝粒；
3)摆放好锭模、冒口；坩埚内加入原料，各项准备工作做好后，合上炉盖；
4)启动滑阀泵对炉室进行抽真空，当真空计到达0.08MPa时启动罗茨泵，小功率给电加热，功率约为30kwh；
5)在原料熔化前，一直处于真空状态，且真空度小于40Pa；
6)当原料开始熔化时，调大给电功率，功率为100kwh，关闭截止阀，充氩气到0.06MPa时关闭充氩阀门，继续进行加热；
7)熔炼过程应密切观察炉料熔化情况及真空度的变化；
8)当整个熔炼过程接近结束钢水温度约1600℃时加入铝粒、硅铁、金属锰进行脱氧合金化，搅拌一定时间，然后进行浇注；浇注结束后，保压大于30min后，破空充入空气，熔炼结束。
进一步的，钢种质量百分比的化学组分为：碳0.12％～0.20％；硅≤0.30％，锰0.30％～0.70％，硫≤0.045％，磷≤0.045％，其余为Fe及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
低碳钢冶炼过程平稳，钢中氧含量低(氧含量＜25ppm)，钢水纯净度高。前期采用非真空感应炉冶炼低碳钢，冶炼过程中钢水飞溅，钢水氧化严重，钢中氧含量偏高(氧含量70-150ppm)，钢水纯净度差。
高纯净度低碳钢冶炼实验平均60炉/年，冶炼价格为4156元/炉，经济效益＝60×4156＝24.936万元/年。
具体实施方式
一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法，合金化学组分为：碳0.12％～0.20％；硅≤0.30％，锰0.30％～0.70％，硫≤0.045％，磷≤0.045％；采用纯铁为冶炼原料，对纯铁进行抛丸处理，去除纯铁表面氧化铁皮，提高冶炼原料纯净度；原料加热前开始抽真空，在原料升温熔化前一直处于抽真空状态，降低冶炼原料以及炉体环境气体含量。当原料开始熔化后停止抽真空，充入氩气作为保护气体，直至冶炼浇注结束。具体包括：
1)对冶炼原料工业纯铁进行抛丸处理，去除纯铁表面氧化铁皮，提高冶炼原料纯净度。
2)按照冶炼钢种的元素配比称取一定量的纯铁、碳粉、硅铁合金、金属锰、铝粒等。
3)摆放好锭模、冒口。坩埚内加入纯铁、碳粉等原料，各项准备工作做好后，合上炉盖。
4)启动滑阀泵对炉室进行抽真空，当真空计到达0.08MPa时启动罗茨泵，小功率给电加热，功率约为30kwh。
5)在原料熔化前，一直处于真空状态，且真空度小于40Pa。
6)当原料开始熔化时，调大给电功率，功率约为100kwh，关闭截止阀，充氩气到0.06MPa时关闭充氩阀门，继续进行加热。
7)熔炼过程应密切观察炉料熔化情况及真空度的变化。
8)当整个熔炼过程接近结束钢水温度约1600℃时加入铝粒、硅铁、金属锰等进行脱氧合金化，搅拌一定时间，然后进行浇注。浇注结束后，保压大于30min后，破空充入空气，熔炼结束。
高纯净度低碳钢冶炼实验平均60炉/年，冶炼价格为4156元/炉，经济效益＝60×4156＝24.936万元/年。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法，其特征在于，包括：
1)对冶炼原料工业纯铁进行抛丸处理，去除纯铁表面氧化铁皮，提高冶炼原料纯净度；
2)按照冶炼钢种的元素配比称取一定量的纯铁、碳粉、硅铁合金、金属锰、铝粒；
3)摆放好锭模、冒口；坩埚内加入原料，各项准备工作做好后，合上炉盖；
4)启动滑阀泵对炉室进行抽真空，当真空计到达0.08MPa时启动罗茨泵，小功率给电加热，功率约为30kwh；
5)在原料熔化前，一直处于真空状态，且真空度小于40Pa；
6)当原料开始熔化时，调大给电功率，功率为100kwh，关闭截止阀，充氩气到0.06MPa时关闭充氩阀门，继续进行加热；
7)熔炼过程应密切观察炉料熔化情况及真空度的变化；
8)当整个熔炼过程接近结束钢水温度约1600℃时加入铝粒、硅铁、金属锰进行脱氧合金化，搅拌一定时间，然后进行浇注；浇注结束后，保压大于30min后，破空充入空气，熔炼结束。
2.根据权利要求1所述的高纯净度低碳钢真空中频感应炉冶炼方法，其特征在于，钢种质量百分比的化学组分为：碳0.12％～0.20％；硅≤0.30％，锰0.30％～0.70％，硫≤0.045％，磷≤0.045％，其余为Fe及不可避免的杂质。
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