[发明专利]一种真空感应炉去除钢中有害气体的控制方法

说明书

本发明公开一种真空感应炉去除钢中有害气体的控制方法，目的是通过特殊控制方法达到降低钢中有害气体的含量，使钢中气体氧、氮含量不大于8×10^‑6。采用技术措施：①真空感应炉熔化过程采用真空熔化冶炼，使钢液达到脱气的目的；②精炼期过程钢液通过周期的停电降温至钢液面结壳，在高真空条件下，真空度不大于3Pa，通过结壳降温使钢液中的气体从钢液中逸出；然后给电升温、经过感应搅拌的循环方式，完成钢液深度脱气过程；能够有效地使钢液中的气体氧、氮含量达到不大于8×10^‑6的水平。发明的有益效果：本发明有效地使钢中气体降低到最低值，不仅可以大幅度提升钢液的纯净度，而且可以提高材料的疲劳性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及真空感应炉冶炼过程去除钢中有害(氧、氮)气体的一种有效控制方法。

背景技术

真空感应炉冶炼是在负压条件下进行加热、熔化、精炼、合金化和浇注的冶炼方法。由于全部冶金过程是在与大气隔离的条件下进行的，因此就避免了大气对钢液的污染。钢液在真空下精炼，能显著地提高其纯度并能准确的控制钢的化学成分。在真空感应炉内冶炼，钢液中氧、氮气体分压很低，溶解在钢液中的气体会自钢液逸出并被抽出炉外，因此显著降低钢中气体含量。表1中列举了真空感应炉、电炉生产300M钢的气体含量，对比结果可以看出，真空感应炉冶炼钢中的气体含量最低。

表1不同冶炼方法生产300M钢气体含量/×10^-6

冶炼方法	O	N
炉料	34～80	46～100
电炉+炉外精炼	17～25	22～60
真空感应炉	10～20	20～40

真空感应熔炼的关键在于去(氧、氮)气体，实际生产中，炉料大部分气体是在熔化期去除的；熔化期开始时，熔池很浅，新的金属液面不断裸露在真空下，非常有利于气体的排除，所以熔化期的主要功能除了使炉料熔化外，另一个就是去除气体。真空感应冶炼精炼期的主要功能是提高钢液的纯净度，为加入易氧化元素和微量有益元素创造条件；精炼期重点操作是：降低[O]、[N]、去除微量有害杂质、调整钢的化学成分等，并为合金化创造必要的条件。

随着我国航空、航天、高铁等领域对所需材料的不断更新换代，抗疲劳、长寿命成为其关注的焦点，对原材料棒材的纯净度要求越来越高，原来的质量水平已远远不能够满足使用要求，尤其是钢中的气体已经远远达不到国外技术标准要求(见表2)，亟待需要通过在真空感应炉采取特殊控制方法，去除钢中的有害气体，使钢液纯净度得到大幅度的提高。