[发明专利]一种真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法。

背景技术

硼是钢或合金中的微量合金化元素，对提高钢的强度和淬透性起着重要的作用，硼是比较活泼的元素，在炼钢温度下，硼极易氧化。现有的真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法是冶炼后期加入硼铁增硼，由于硼与钢液中氧反应，硼回收率在80％以下，而且由于坩埚耐火材料中都含有粘结剂硼酸(H₃BO₃)，在炼钢的过程中分解，导致钢液增硼，增硼量在0.001-0.003％之间。所以硼的波动范围一般为0.005％，难以满足钢种硼含量的精确控制。

发明内容

为了克服现有真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法的上述不足，本发明提供一种真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法，采用本发明的方法增硼量不大于0.0005％，钢中硼的波动范围不大于±0.001％。

本发明的技术方案是在真空感应炉冶炼含硼钢时，采取限制硼元素烧损和坩埚耐火材料增硼两方面工艺因素：高真空冶炼末期，向炉内充入氩气保护，加入0.05％的Al脱氧，然后加入硼铁，使硼的回收率98％-99.5％；炉衬耐火材料中硼酸用量取下限0.8％，而且在坩埚使用次数超过5炉后再冶炼含硼钢，使增硼量不大于0.001％，钢中硼的波动范围不大于±0.001％。

本高真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法包括下述依次的步骤：

I准备坩埚

所用的坩埚是用电熔镁砂打结的坩埚，打结坩埚的材料中硼酸的重量配比为0.75％-0.85％，坩埚烧结后炼钢不少于5炉。

II准备原料

根据含硼钢种中硼元素含量的百分配比及所冶炼含硼钢种的重量，计算出需要加入的硼铁的重量，把秤好的硼铁放入合金料斗中。将占钢液重量0.045％-0.055％的铝丸也同时装入料斗中。

III装料

把清洁干燥的纯铁(或返回废钢)、铁合金(根据钢种成分选择微碳铬铁、金属铬、镍豆、钼铁等含不易挥发和氧化的元素的铁合金)装入真空感应炉的坩埚内，硅铁、金属锰、硼铁装入料斗。

IV关闭炉盖抽真空

关闭炉盖。抽真空12-16分钟，当炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料。

V熔化炉料

送电熔化坩埚内炉料，熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

VI精炼

装入坩埚内的固体原料全部熔化成钢水，炉内的压强不大于2.0Pa时，转入高真空精炼，精炼真空度0.4Pa-0.6Pa，一般为0.5Pa，精炼时间18-22分钟，一般为20分钟。

VII充气

精炼结束后，关闭真空泵，停止抽真空，并向炉内充入氩气，充氩气压强不小于10⁴Pa。

VIII合金化

在氩气的保护下，根据含硼钢的钢种，调整硼元素成分之外的其它成分，使其它成分符合钢种的要求。

IX终脱氧

加入铝丸脱氧，加入量为钢水重量的0.045％-0.055％。

X加入硼铁

将装入料斗的硼铁加到坩埚中熔炼。

熔炼结束后，出钢浇注。为了保证钢水在浇注过程不降温，保证浇注顺利进行，采用带电浇注的方式将钢液浇入钢锭模内。

本真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法，通过降低坩埚耐火材料硼酸的用量，新坩埚炼五炉后再炼含量硼钢，来控制增硼量，增硼量不大于0.0005％；通过在精炼末期增加铝脱氧环节，降低钢液中氧与氮的含量，再加入硼，以提高硼元素回收率到98％-99.5％。炉内压强不大于10Pa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。

为了炉料在熔化过程中充分去气和正常熔化，不发生大喷溅，保证炉内的高真空度，控制熔化速度不大于炉的最大容量的二分之一，使钢在熔化过程中由于真空的作用充分去除气体。高真空精炼可去除一部分气体，降低钢中含氧量，提高稀土元素收得率。充入氩气可防止停止抽真空后空气进入炉内。加入0.05％的Al脱氧，可降低钢液中氧含量，避免硼元素的氧化损失。出钢浇注时为了避免浇注温度下降和氧化膜混入浇注的钢流中，采用带电浇注。

本真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法适用于硼含量≤0.01％的含硼钢种。本方法操作简单可靠，通过控制增硼和硼元素烧损两个环节，达到精确控制硼含量的效果，钢中硼的波动范围不大于±0.001％。

具体实施方式