[发明专利]一种酸性电弧炉冶炼控制静沸腾时间降低钢液氧含量方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特指一种酸性电弧炉冶炼控制静沸腾时间降低钢液氧含量方法。

背景技术

炼钢是铸钢件生产中的一个重要环节。铸钢件的质量与钢液有很大关系。铸钢力学性能在很大程度上由钢液的化学成分所决定。而很多种铸造缺陷，如：钢液氧含量、气孔、热裂等也都与钢液的质量有很大关系。因此，要保证铸件质量就必须冶炼出优质钢液。钢液中氧含量增加，则钢液中的气体和氧化夹杂物增加，这类氧化夹杂物可在钢包冶金过程中形成，也可在浇注期间生成；此外凝固期间分离出来的剩余氧含量也会生成氧化物夹杂。氧化物的主要成分是Al₂O₃、CaO、SiO₂、和MgO。氧化夹杂物的增加，恶化钢液质量，最终降低钢的力学性能。因此有必要控制钢液中的氧含量，从而减少氧化夹杂物，净化钢液。

本发明开发出一种酸性电弧炉冶炼控制静沸腾时间降低钢液氧含量方法。

发明内容

一种酸性电弧炉冶炼控制静沸腾时间降低钢液氧含量方法，其特征是，控制静沸腾时间。在加完最后一批矿石，并在活跃的钢液沸腾终了后，还应有一个阶段时间使钢液在不继续供氧的条件下，进行较为平缓的沸腾，以便消耗掉钢液内残留未熔的矿石。这一阶段的钢液沸腾通常称为静沸腾。由于静沸腾期间CO气泡压力比活跃沸腾时小，如渣层厚，将会阻碍沸腾的进行，因此必要时可排放一定的渣量，使钢液在薄渣下进行。实际生产冶炼时，静沸腾的时间是从放渣重渣新薄渣、关闭炉门开始算起。静沸腾阶段既是氧化期的结束阶段，又是钢液的预脱氧，为还原期做准备的阶段。由于酸性电弧炉操作的特点，还原期较碱性炉短得多。因此，充分做好静沸腾对降低钢液的含氧量、降低气体、夹杂物的含量，提高硅锰钢冲击韧性有着重要的意义。

ZG31Mn2Si钢在5T酸性电弧炉上冶炼，成分控制范围:C0.26-0.36wt%，Si0.5-0.9wt%，Mn1.1-1.6wt%，S、P≤0.05wt%。主要工艺要点如下。

装料，熔化，熔化末期根据熔化情况应及时造渣，熔毕后：C0.3-0.45wt%，S、P≤0.04wt%；氧化期加炉料0.5wt%的铁矿石进行氧化脱碳，当碳降至0.15-0.20wt%时，流出部分钢渣，并加入炉料的0.3wt%石灰石进行静沸腾，静沸腾时间（静沸腾时间按3min、4min、6min、8min、10min、12min、13min来冶炼操作），静沸腾做好的标志：渣样表面棕色；钢液温度1620-1640℃；钢液经充分静沸腾后，加入炉料的0.3wt%石灰石与炉料的0.1wt%硅铁粉保持5min，进行还原，温度1660-1680℃时加入炉料的0.1wt%锰铁：出钢温度1710-1730℃；出钢时在出钢槽上加入1Kg/t钢的铝。浇注前将炉料的0.1wt%复合稀土变质剂加入浇注小包中，复合稀土变质剂为，Nd10～15wt％、Ce10～15wt％、Y8～12wt％、Tb6～8wt％、Sc5～7wt％、Pr5～7wt％、La+Yb+Gd+Er+Tm+Lu+Dy+Ho为10～20wt%、B4～6wt%，V2～4wt%，W2～4wt%、余为铁。

由图1、2和3可以看出：当静沸腾时间控制在8-12min内时较为合适。静沸腾时间过低，意味着此时熔池内的沸腾还在进行，钢液中还存在大量的氧化亚铁。如果强行结束氧化期，加入硅铁和锰铁进行强制扩散脱氧和沉淀脱氧，由于酸性炉冶炼还原期比较短，势必会使大量的气体和夹渣物还存留于钢液中，从而给后期钢液的终脱氧和变质带来不利的影响；在氧化期的冶炼操作中，钢液中的碳和氧存在碳氧平衡，静沸腾时间过长，会造成钢液的过氧化，而且随着氧化后期温度的升高，又会从炉气中吸收水分和气体，导致钢中的气体含量又急剧增加。因此，良好的静沸腾操作时间应控制为8-12min为宜。在生产冶炼中，氧化沸腾和静沸腾操作是连续的过程，而且静沸腾操作可以看作是氧化沸腾操作的延续。因此不能认为作好了氧化沸腾保证了氧化沸腾速度就不必要长时间的静沸腾操作，也不能认为氧化沸腾速度无关紧要，只要静沸腾操作能保证冶炼质量即可。

附图说明

图1静沸腾时间对钢中氧含量的影响

图2静沸腾时间与残余稀土含量的关系

图中“●”代钢表成品氧化物形态为Ⅰ型；“▲”代表成品钢氧化物形态为Ⅱ型

图3静沸腾时间与冲击韧性的关系

图中“●”代表成品钢氧化物形态为Ⅰ型；“▲”代表成品钢氧化物形态为Ⅱ型

具体实施方式