[发明专利]一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法。

背景技术

锰是炼钢常用的合金元素，由于锰的蒸汽压较高，在高真空状态下会引起大量挥发，现有的真空感应炉冶炼钢水控制锰含量的方法主要有两种，一种是使用纯铁作为原料，纯铁熔化后在精炼末期加入金属锰或电解锰，这种方法的不足之处是不能使用含锰废钢作为炉料，增加冶炼成本；另一种是使用含锰钢，再在精炼末期补加锰，原料中锰的挥发损失较大，最高可达80％，而且挥发量与原料中锰含量、原料成分、熔炼温度及真空度等诸多因素有关，原料中锰回收率小于50％，成品锰很难精确控制。

发明内容

为了克服现有真空感应炉冶炼钢水控制锰含量的方法的上述不足，本发明提供一种利用废钢冶炼而且锰回收率高的真空感应炉冶炼钢水的控制锰含量的方法

本发明的技术方案是在真空感应炉冶炼含量锰钢时，根据钢液中锰挥发机理，创造有利于提高锰元素回收率的工艺因素，先抽真空到2-3Pa，炉料开始熔化时向炉内充入惰性气体氩气或氮气，最小充气压强按下式计算：

lg P_Mn⁰＝AT^-1+BlgT+TC×10^-3+D    (1)

其中，P_Mn⁰-纯物质蒸气压，单位为mmHg(×0.133KPa)，A＝-14520，B＝-3.02，C＝0，D＝19.24

大于计算的该钢种精炼温度下的锰蒸汽压，直到炉料全部熔化，精炼、出钢。原料中锰回收率达90％-95％。

本真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法包括下述依次的步骤：

I装料

把清洁干燥的含量锰废钢、铁合金装入真空感应炉。

II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。

III充气

当炉内压强≤2.0Pa时，观察炉料发红开始熔化前，关闭真空泵，停止抽真空，并向炉内充入氩气或氮气，充气的最小压强按下(1)式计算：

lg P_Mn⁰＝AT^-1+BlgT+TC×10^-3+D    (1)

其中，P_Mn⁰-纯物质蒸气压，单位为mmHg(×0.133KPa)，A＝-14520，B＝-3.02，C＝0，D＝19.24

P_Mn＝a_Mn×P_Mn⁰＝r_Mn×N_Mn×P_Mn⁰    (2)

式中，P_Mn-钢液中Mn的蒸气压，单位mmHg(×0.133KPa)，

      a_Mn-钢液中Mn的活度，单位mmHg(×0.133KPa)。

      r_Mn-锰的活度系数

      N_Mn-锰的摩尔分数浓度

钢液中N_Mn总小于1，r_Mn小于1，所以钢液中锰的蒸气压P_Mn总小于P_Mn⁰。

在通常的炼钢温度下，即T＝1600℃时，由式(1)计算得P_Mn⁰＝40.7mmHg＝5000Pa

所以充入氩气或氮气压力大于纯物质锰的蒸气压5000Pa即可。

IV熔化炉料

熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

V精炼

装入坩埚内的固体原料全部熔化成钢水，在氩气或氮气气氛下精炼，精炼时间18-22分钟，一般为20分钟。

VI合金化

在氩气的保护下，调整锰成分之外的其它成分符合冶炼钢种的要求后，按计算出的需要补加的电解锰加入真空感应炉内进行冶炼。

精炼结束后，出钢浇注，采用直接浇注的方式浇注。