[发明专利]真空感应炉冶炼超纯净钢的快速脱硫方法有效
申请号: | 201110127224.5 | 申请日: | 2011-05-17 |
公开(公告)号: | CN102199683A | 公开(公告)日: | 2011-09-28 |
发明(设计)人: | 陈子宏;马国军;吴莉;汪波;彭春 | 申请(专利权)人: | 武汉钢铁(集团)公司 |
主分类号: | C21C5/52 | 分类号: | C21C5/52 |
代理公司: | 武汉开元知识产权代理有限公司 42104 | 代理人: | 胡镇西;杨柳林 |
地址: | 430080 湖北省武*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 真空 感应炉 冶炼 纯净 快速 脱硫 方法 | ||
技术领域
本发明属于真空感应炉冶炼技术领域,具体地指一种真空感应炉冶炼超纯净钢的快速脱硫方法。
背景技术
钢中硫元素的存在会降低钢的机械性能,增加各向异性,降低深冲性能,从而增加热裂废品率。因此对于超纯净钢脱硫是个必须解决的难题。传统的脱硫方式是采用CaO、CaF2作为脱硫剂,其缺点是产生大量的钢渣,生产时扒渣强度大而且难以扒尽,处理大量钢渣易造成环境污染。并且,对于真空感应炉冶炼,如果采用上述方案加常规脱硫剂在真空感应炉内造渣,产生钢渣上浮,扒除困难,影响纯净度,破空操作时间长,钢水吸氧严重,不易冶炼全氧含量在25ppm以下的超纯净钢。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种脱硫效率高、操作简便、成本低廉的真空感应炉冶炼超纯净钢的快速脱硫方法。
为实现上述目的,本发明的真空感应炉冶炼超纯净钢的快速脱硫方法,包括以下步骤:
1)根据钢成分要求计算所需废钢原料和各种合金重量并称重取料,然后称取等于废钢原料重量0.01~0.05%的碳粒作脱氧剂,称取等于钢液重量0.01~0.035%的稀土丝作脱硫剂,对所述脱氧剂和脱硫剂进行预干燥处理;
2)将占所述脱氧剂总重量20~40%的碳粒连同废钢原料一起加入到真空感应炉的坩埚中,然后对真空感应炉的真空室抽真空3~8min,使其真空度达到0.05~0.1Pa;
3)给真空感应炉送电化钢,化钢过程中通过溜槽将剩余60~80%的碳粒分批加入到钢液中;
4)化钢完毕,保持真空室的真空度为0.05~0.1Pa,并继续抽真空15~20min;
5)停止抽真空,向真空室充入氩气至压力500~700Pa;
6)然后通过溜槽向钢液中加入所述各种合金,进行合金化处理;
7)再向钢液中加入所述脱硫剂,搅拌循环3~10min,振荡坩埚2~10min,再静置3~10min;
8)最后在真空环境中浇注,炉底留占总重量2~10%的钢液不浇入锭模。
进一步地,所述步骤5)中向真空室充入氩气至压力为667Pa。
更进一步地,所述步骤5)中,向真空室充入氩气之后,再向钢液中加入补充脱氧剂,所述补充脱氧剂为铝丸、硅铁或锰铁中的一种,所述补充脱氧剂的重量等于于所述废钢原料重量的0.01~0.02%。
再进一步地,所述步骤1)中对所述脱氧剂和脱硫剂进行预干燥处理是在250~350℃温度下烘烤2~4h。
本发明的真空感应炉冶炼超纯净钢的快速脱硫方法的技术原理如下:
因为氧的活泼性大于硫,冶炼时钢液中的氧会优先与脱硫剂反应,使脱硫效果变差,因此炼钢时要脱硫必须先脱氧。本发明首先对钢水进行深脱氧处理,脱氧操作是先称取一定量的的碳粒作脱氧剂,碳脱氧生成CO很容易在真空环境下排除,碳粒的重量根据原料废钢的氧含量具体计算,一般在废钢总重量的0.01~0.05%为宜,同时对于锈蚀严重的废钢原料必须打磨,减少带入的氧。将废钢原料和占所述脱氧剂总量20~40%的碳粒一起加入真空感应炉的坩埚中,这样化钢时,废钢在融化过程中即能与碳粒发生碳氧反应脱去钢液中的氧,延长了冶炼的脱氧时间;而后进行抽真空3~8min,使真空感应炉的真空室中压力达到0.05~0.1Pa范围,即可给真空感应炉送电化钢,在钢融化过程中通过溜槽再分批次加入剩余的60~80%的脱氧剂碳粒,如此控制分批加脱氧剂碳粒是因为,如果一次加入脱氧剂量太大,大量的碳与钢液中的氧剧烈反应产生大量气体造成沸腾,导致钢液以及碳颗粒损失,同时,太剧烈的反应容易引发生产事故,而且分批次加入碳粒有利于均匀反应,脱氧更充分。待化钢完毕之后,保持真空室的真空度0.05~0.1Pa并继续抽真空15~20min,使脱氧充分进行。然后停止抽真空,向真空室充入氩气至压力为500~700Pa,优选为667Pa。本发明在控制真空感应炉的真空室内真空度达到0.05~0.1Pa后通过充入氩气气体达到一定压力,能有效地降低真空室内各种需脱去的气体的质量浓度,也即降低炉中CO和A2(A2为H2、O2、N2等气体)气体的分压。如此则促使无论是[C]+[O]=CO↑还是2[A]=A2↑的脱气反应均继续向右进行,从而实现快速脱气,也加快生产和试验的周期。待脱氧完全后根据钢设计成分要求通过溜槽向钢液中加入合金进行合金化处理,并充分循环使钢液中合金成分到达设计要求。
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