[发明专利]一种适合小熔炼量的铸钢钢水精炼用的感应炉及相关精炼工艺

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种适合小熔炼量的铸钢钢水精炼用的感应炉及相关精炼工艺。

背景技术

LF炉属于传统的铸钢精炼设备，在铸钢工艺中，将废钢在其他的熔炼设备中熔炼成钢水后，直接倒入LF炉中进行精炼。LF炉基本结构如附图1所示：LF炉的炉衬1是通过成块的耐火砖砌筑而成的，LF炉的热源来自于炉盖2上安装有数根电极加热电弧3，通电后电弧3发出的热量，可给予LF炉中的铸钢钢水足够的热度。但是在设计制造LF炉时，需要保持炉盖上各根电极加热电弧3之间，以及电极加热电弧3与LF炉炉壁之间，都具有一定的间隔，使各根电极加热电弧3尽可能分散开来，其原因在于：电极加热电弧3之间，或电弧3与炉壁之间如果靠得过近，容易导致电极加热电弧的短路。这就决定了LF炉的炉腔必须具备相当大的空间，从而也导致了LF炉这种铸钢设备只适用于大熔炼量的铸钢工艺；并且由于LF炉上方的炉盖为升降式炉盖2，且炉盖2上安装电极加热电弧3的缘故，在LF炉精炼后的钢水不便于从LF炉上方的炉口倒出，因此在LF炉的炉底设置有出口，即浇钢口4，通过开关控制将LF炉中的钢水从浇钢口4放出。

但是在实际操作中，如果频繁地打开、关闭浇钢口4(一会儿让炙热的钢水流过，一会儿又阻断钢水，使浇钢口冷却)，产生较大的工作环境温度的差异，也会大大影响浇钢口的使用寿命。一般在LF炉出钢水的操作中，需要保持浇钢口的长时间开放，一次开放就能够放出大量的钢水。因此，在LF炉铸钢工艺中，需要先将大量的钢水浇铸成钢锭，再将钢锭加工制作成各种尺寸形状的成型铸件。

相比之下，采用电弧炉、中频感应炉这些小熔炼量的设备，则可以直接将熔炼的钢水浇铸成小型的铸件产品。其中，中频感应炉是通过炉体周围的加热感应线圈实现加热效果的，因此无法参照以上的LF炉的设计，直接将成块的耐火砖材料砌成炉衬。事实上，中频感应炉的炉衬是通过粉状耐火材料包覆感应加热线圈而形成的(可参照附图2)。在中频感应炉第一次被使用来熔炼钢水时，需要在熔炼前，对炉衬表面的耐火材料，打击、夯实，再向炉腔内加入废钢，通过感应加热线圈升温，将废钢熔化成钢水，同时也将炉衬表面的耐火材料烧结固化，方便下次使用。

随着铸钢件使用环境的严格化，对铸钢件材料特性的要求逐年提高，为制造质量合格的铸钢件，要求钢水在精炼过程中，能将钢水中的杂质元素降低到更低限度。传统的钢水精炼方法有LF炉精炼法，真空除气的AOD法、VOD法等，但这些精炼手段都不适用于10吨以下的钢水容量，而极大多数铸钢厂家的单次熔炼量又恰恰是小于10吨。

而采用电弧炉、中频感应炉这些小熔炼量的设备对铸钢钢水进行熔炼时，钢水中的杂质(夹杂物、N、H、O)等较高，传统方法去除操作困难，甚至无法去除，致使钢水质量较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：采用电弧炉、中频感应炉这些小熔炼量的设备熔炼铸钢钢水时，钢水中的杂质较多，而现有技术中的钢水精炼方法，又不能适用于小熔炼量的设备。

为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种适合小熔炼量的铸钢钢水精炼用的感应炉，该感应炉是在传统的中频感应电炉基础上，采用中性或碱性炉衬，在炉底安装一个透气砖，透气砖与通氩气设备相连接，通氩气设备中的氩气通过透气砖可以通入到感应炉炉腔内。

本发明还提供了一种使用上述感应炉对铸钢钢水进行精炼的方法，直接采用上述感应炉对废钢进行熔炼，具体操作为：

(1)在透气砖上覆盖中性耐火材料，使耐火材料覆盖住透气孔，防止后续熔化的钢水堵塞透气孔，

其中，覆盖住透气孔所采用的耐火材料属于常规耐火材料，可以和感应炉炉衬表面的耐火材料一致，也可以不一致，

上述步骤操作中，为了使耐火材料能够覆盖住透气孔，先将颗粒较大的耐火材料(即直径稍大于透气孔的耐火材料)，覆盖在透气砖上，堵住透气孔，再将常规的耐火材料覆盖上30mm，压实即可，

因为在废钢熔化过程中，钢的温度是逐渐升高的，如果开始阶段不将透气砖的气孔覆盖住而直接通氩气的话，在炉内温度未达到很高时，透气砖的气孔就容易被熔融后温度不是很高的钢水阻塞，以至于无法顺利吹气；

(2)向炉腔内加入废钢，按常规方法熔化钢水(且在熔化钢水的过程中，炉衬表面的以及覆盖住透气孔所采用的耐火材料被烧结固化)至近炉口，接通氩气，并将钢钎深入到炉底透气砖上方，击碎覆盖在透气砖上方烧结的耐火材料，打通透气孔，使氩气气泡通过炉底透气砖上浮，然后加盖炉罩，

通过炉底透气砖，吹氩气，使氩气气泡在上浮过程中将钢水中的有害气体、夹杂物上浮，逸出钢水，