CN101649410B

CN101649410B - 一种高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法

Info

Publication number: CN101649410B
Application number: CN2009100753946A
Authority: CN
Inventors: 赵鸿燕
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: CN101649410A

Abstract

一种高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法，它包括下述的步骤：I原料准备，把秤量好的稀土丝弯成M形，布满钢锭模，然后将钢锭模置于高真空感应炉内；II装料，把纯铁、铁合金或返回废钢装入真空感应炉坩埚内，硅铁、金属锰放入料斗；III关闭炉盖抽真空，抽真空12分钟至16分钟，送电加热炉料；IV炉料熔化，V精炼，装入炉内的固体原料全部熔化成钢水；VI充气，精炼结束后，停止抽真空，并向真空炉腔体内充入氩气；VII合金化，在氩气保护气氛下，调整稀土元素成分；VIII终脱氧，加入Al丸脱氧；IX出钢浇注，将钢液浇入盘有稀土丝的锭模内。本高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法稀土元素回收率高。

Description

一种高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法

技术领域

本发明涉及一种高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法。

背景技术

为了需要，有的钢种中必须加入稀土，稀土是在高真空感应炉冶炼钢水时加入的。现有的高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法一般有两种，一种是将稀土丝在精炼末期加到熔池，一种是将稀土硅铁在精炼末期加入钢液。由于稀土元素在真空下和钢液中与溶解氧、钢中氧化物夹杂物发生反应，如果将稀土丝在精炼末期加到熔池，由于稀土元素与坩埚耐火材料反应，降低了回收率，一般回收率＜30％，成品稀土很难精确控制；如果将稀土硅铁(含稀土23.3％，Si36％)在精炼末期加入钢液，则容易增硅，限制了它的使用。

发明内容

为了克服现有高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法的上述不足，本发明提供一种稀土元素回收率高的高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法。

本发明技术方案是在高真空感应炉冶炼需要添加稀土元素的钢种时，创造有利于提高稀土元素回收率的工艺因素，将纯稀土丝呈蜘蛛网状均匀地盘入钢锭模内，钢液经过高真空精炼，充分脱氧后，向炉内及锭模内充入氩气，出钢浇注。钢液冲入锭模将稀土丝熔化，钢锭中稀土元素分布均匀，头尾偏差＜0.005％。稀土回收率稳定达到60％以上。

本高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法包括下述依次的步骤：

I 原料准备

根据钢种稀土元素含量计算需要加入的稀土丝重量。把秤量好的稀土丝弯成M形或弯成其它形状，沿钢锭高度布满钢锭模，在锭模内形成蜘蛛网状，并且分布均匀。然后将钢锭模置于高真空感应炉内。

II装料

把清洁干燥的纯铁、铁合金或返回废钢装入真空感应炉坩埚内，硅铁、金属锰放入料斗；

III关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空12分钟至16分钟，送电加热炉料；

IV炉料熔化

V精炼

装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，炉内的压强不大于2.0Pa，转入高真空精炼，精炼真空度0.4Pa-0.6Pa，一般为0.5Pa时，精炼时间18-22分钟，一般为20分钟；

VI充气

精炼结束后，关闭真空泵，停止抽真空，并向真空感应炉腔体内充入氩气，充氩气压强不小于0.1个大气压；

VII合金化

在氩气保护气氛下，调整稀土元素成分之外的其它成分符合冶炼钢种要求；

VIII终脱氧

加入Al丸脱氧，加入量占钢液重量的0.026％-0.034％，一般为0.03％。

IX出钢浇注

采用直接浇注方式，将钢液浇入盘有稀土丝的锭模内。

稀土丝-ReCe-45，其中Re：99.6％(Ce：64％)，Si：0.06％，P：0.003％，S：0.01％，Fe：0.2％。稀土丝是含有一定重量百分比稀土成分、且其它元素含量不对冶炼钢种质量造成危害的材料。由于锭模在真空室内，无法采用吊挂法、喂线法添加稀土丝，本方法将稀土丝弯成回形，沿钢锭高度布满钢锭模，在锭模内形成蜘蛛网状，使钢液在浇注过程迅速将稀土丝熔化，稀土元素避免了与坩埚耐火材料接触，提高了稀土元素收得率，而且稀土元素在钢锭内上下分布均匀。达到精确控制钢中稀土含量的目的。在步骤III关闭炉盖抽真空时，炉内压强不大于10Pa时再送电加热，有利于充分去除炉内水分，避免元素氧化损失。炉料在熔化过程中由于真空的作用可以去除一部分气体、高蒸气压的微量有害元素和硫(S)等。

为使炉料在熔化过程中充分去气和熔化正常，不发生大喷溅，保证炉内高真空度，在步骤IV炉料熔化时，一般熔化速度≤1/2炉最大容量/小时，可使钢在熔化过程由于真空的作用充分去除气体。高真空精炼可以去除一部分气体，降低钢中含氧量，提高稀土元素收得率。充入氩气的目的是防止停止抽真空后空气进入，钢流冲击稀土丝，使其熔化进入钢中，避免了稀土与坩埚耐火材料接触氧化，提高了收得率。终脱氧是为了进一步降低钢中含氧量，提高稀土元素收得率。出钢浇注时为了避免注温下降和氧化膜混入注流中，通常采用带电浇注。

为了降低坩埚耐火材料水分，高真空感应炉坩埚最少炉冶炼过一次，高真空感应炉所用氩气的纯度≥99％，含水量不大于0.1％。

本发明方法适用于稀土含量≥0.1％的钢种冶炼。本发明方法简单可靠，通过将稀土丝盘入锭模内，炉料全部熔化后，精炼脱氧后，在氩气保护下，出钢浇注，利用钢水冲入锭模的动能和钢水热量，将锭模内的稀土丝熔化。达到精确、低成本的添加稀土目的，稀土含量能够精确控制，回收率不低于60％。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法的具体实施方式，但本高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

本实施例的设备采用200kg高真空感应炉：极限真空度为6.67×10-2Pa，电源功率为250KW，频率为2500HZ，装炉量100kg。

钢种成分为C：0.03％，Si：0.25％，Mn：0.55％，Ni：9.4％，

Re：0.10％其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例冶炼一炉以上成分的钢需要废钢、合金及稀土丝重量见表1，钢成分的控制范围和控制目标见表2。

表1

原料种类	06Ni9废钢	金属锰	稀土丝
				加入量(kg)	100.0	0.25	0.12

表2

C％

Si％

Mn％

Ni％

P％

S

Re

控制范围

＜0.06

≤0.35

0.30/0.80

8.50/10.00

≤0.005

≤0.002

0.09-0.11

控制目标

0.034

0.25

0.55

9.40

0.003

0.001

0.10

具体步骤如下：

(1)原料准备

根据钢种稀土元素含量计算需要加入稀土丝0.12kg。把秤量好的稀土丝弯成回形，沿钢锭高度布满钢锭模，在锭模内形成蜘蛛网状，保证分布均匀。然后将钢锭模置于高真空感应炉内。

稀土丝(ReCe-45)成份

Re：99.6％(其中Ce：64％)，Si：0.06％，P：0.003％，S：0.01％，Fe：0.2％。

(2)装料将返回废钢装入炉内，金属锰放入料斗。

(3)关闭炉盖抽真空

关闭炉壳抽真空15分钟，炉内真空度达到6Pa，送电，功率40KW；逐步送入高功率120KW。

(4)炉料熔化熔化速度≤50公斤/小时，炉最大容量100公斤。

(5)精炼

装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，真空度达到2.0Pa，转入高真空精炼，精炼真空度0.5Pa，精炼时间20分钟；

(6)充气

精炼结束后，关闭真空泵，停止抽真空。向真空感应炉腔体内充入氩气，氩气为0.2个大气压。

(7)合金化

加入金属锰0.25kg。

(8)终脱氧：加入0.03kg Al丸脱氧。

(9)出钢浇注

采用直接浇注方式，将钢液浇入盘有稀土丝的锭模内。

成品钢的化学成分的质量百分配比见表3，其余为Fe与不可避免的杂质。

表3

C

Si

Mn

P

S

Ni

Re

0.032％

0.27％

0.56％

0.0025％

0.0016％

9.40％

0.105％

稀土回收率达到87.5％。

实施例二

设备采用200kg高真空感应炉：极限真空度为6.67×10-2Pa，电源功率为250KW，频率为2500HZ，装炉量100kg。钢种为模具钢4Cr4MoSiV。本发明冶炼一炉模具4Cr4MoSiV钢需要纯铁、合金、稀土丝重量见表4，模具钢4Cr4MoSiV成分的控制范围和控制目标见表5。

表4

原料种类	高碳铬铁	金属铬	钒铁	钼铁	金属锰	硅铁	纯铁	稀土
									加入量(kg)	4.30	1.3	0.85	2.25	0.28	0.90	93.0	0.33

表5

C％

Si％

Mn％

Cr％

Mo

V

Re

控制范围

0.32/0.38

0.7/0.9

≤0.65

3.5/4.0

1.2/1.5

0.3/0.5

0.16/0.40

控制目标

0.34

0.8

0.3

3.75

1.37

0.40

0.25

具体步骤如下：

(1)原料准备

根据钢种稀土元素含量计算需要加入稀土丝0.33kg。把秤量好的稀土丝弯成回形，沿钢锭高度布满钢锭模，在锭模内形成蜘蛛网状，保证分布均匀。然后将钢锭模置于高真空感应炉内。

稀土丝(ReCe-45)成份：

Re：99.6％(其中Ce：64％)，Si：0.06％，P：0.003％，

S：0.01％，Fe：0.2％。

(2)装料

将纯铁、金属铬、钒铁、钼铁装入真空感应炉坩埚内，硅铁、金属锰、高碳铬铁放入料斗。

(3)关闭炉盖抽真空

关闭炉壳抽真空13分钟，炉内真空度达到8Pa，送电，功率40KW；逐步送入高功率120KW。

(4)熔化熔化速度≤50公斤/小时，炉最大容量100公斤。

(5)精炼

装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，真空度达到1.9Pa。转入高真空精炼，精炼真空度0.5Pa，精炼时间20分钟；

(6)充气

精炼结束后，关闭真空泵，停止抽真空，向真空感应炉腔体内充入氩气，氩气为0.2个大气压。

(7)合金化加入金属锰0.28kg、硅铁0.9kg、高碳铬铁4.30kg。

(8)终脱氧加入0.03kg Al丸脱氧。

(9)出钢浇注采用直接浇注方式，将钢液浇入盘有稀土丝的锭模内。

成品钢的化学成分见表6，其余为Fe与不可避免的杂质。稀土回收率可达到73.3％。

表6

C	Si	Mn	Cr	Mo	V	Re
							0.33	0.78	0.31	3.72	1.37	0.41	0.242

Claims

1.一种高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法，它包括下述依次的步骤：

I原料准备

根据钢种稀土元素含量计算需要加入的稀土丝重量，稀土丝是含稀土成分、而且其它元素含量不对冶炼钢种质量造成危害的材料，把秤量好的稀土丝弯成M形状，沿钢锭高度布满钢锭模，在锭模内形成蜘蛛网状，并且分布均匀，然后将钢锭模置于高真空感应炉内；

II装料

III关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空12分钟至16分钟，送电加热炉料；

IV炉料熔化

V精炼

装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，炉内的压强不大于2.0Pa，转入高真空精炼，精炼真空度0.4Pa-0.6Pa，精炼时间18-22分钟；

VI充气

VII合金化

VIII终脱氧

加入Al丸脱氧，加入量占钢液重量的0.026％-0.034％；

IX出钢浇注

采用直接浇注方式，将钢液浇入盘有稀土丝的锭模内。

2.根据权利要求1所述的高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法，

其特征是：高真空感应炉坩埚最少冶炼过一次。

3.根据权利要求1或2所述的高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法，其特征是：在步骤III关闭炉盖抽真空时，炉内压强不大于10Pa时再送电加热。

4.根据权利要求3所述的高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法，其特征是：在步骤IV炉料熔化时，熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

5.根据权利要求1或2所述的高真空感应炉冶炼钢水添加稀土的方法，其特征是：在步骤IV炉料熔化时，熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。