CN101899579A - 一种含Ti钢电渣重溶工艺方法 - Google Patents

一种含Ti钢电渣重溶工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属材料精炼技术领域，涉及一种含Ti钢电渣重溶工艺方法，在CaF2+Al2O3+CaO三元渣系的基础上添加TiO2形成四元渣系，其中基础渣中CaF2∶Al2O3∶CaO＝70∶15∶15；根据电极中Ti的含量高低分为5挡：[Ti]≤1.0％、1.0％＜[Ti]≤1.1％、1.1％＜[Ti]≤1.2％、1.2％＜[Ti]≤1.3％、[Ti]＞1.3％；并根据电极中Ti的含量不同调节渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量和采用不同的脱氧方法；采用本发明所述的电渣重熔工艺方法，可使Ti波动范围较大的电极经电渣重熔后，钢锭上下的Ti含量均在合格范围内，提高电渣重熔钢锭的成品率。

Description

一种含Ti钢电渣重溶工艺方法
技术领域
本发明属于金属材料精炼技术领域，涉及一种含Ti钢电渣重溶工艺方法。
背景技术
电渣重溶可以改善钢锭的内部组织，减少钢中非金属夹杂及杂质，改善钢的热加工性能，提高钢锭的加工成材率。电渣重溶是通过自耗电极的熔化，使液滴穿过熔渣层而形成熔池，并在结晶器内重新结晶凝固成钢锭的。在自耗电极熔化形成液滴-渣洗一凝固的过程中，会发生一系列的冶金反应，不同的钢种在不同的重溶工艺制度下，其锭坯重溶前后的化学成份也将发生不同程度的变化，由于Ti烧损变化大且不同炉批电极的Ti波动大，钢锭的成份就更难控制。按常规工艺操作，对电极的Ti含量要求范围较窄，并常会发生Ti含量超标造成钢锭报废。
近年800、825等含Ti的耐蚀耐热合金得到越来越广泛的应用，生产这类合金钢锭多采用电渣重溶工艺。由于Ti在电极熔炼和电渣重溶中都较易烧损，造成电极和重溶钢锭Ti成分超标产生废品；其中825合金标准要求0.6％≤[Ti]≤1.2％，由于Ti在电渣重熔中较易烧损，在重熔的不同时期Ti的烧损也不一样。按常规工艺操作，对电极的Ti含量要求范围较窄，需达到：1.0％≤[Ti]≤1.3％。Ti是易氧化元素，在电极熔炼过程中易烧损，不同炉批电极的[Ti]波动大，往往会超出1.0～1.3％的范围。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是公开一种含Ti钢电渣重溶工艺方法，使Ti波动范围较大的电极经电渣重熔后，钢锭上下的Ti含量均在合格范围内，提高电渣重熔钢锭的成品率。
为完成上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种Ti钢电渣重溶工艺方法，在CaF2+Al2O3+CaO三元渣系的基础上添加TiO2用以减少Ti的烧损从而形成四元渣系，其中基础渣中CaF2∶Al2O3∶CaO＝70∶15∶15；并在所述的渣系中添加返回渣用以减少渣中不稳定氧化物的影响；由于不同批次的电极中Ti的含量不同，需要通过调整渣系中基础渣、TiO2和返回渣的配比并采取不同的脱氧方法，使Ti含量低的减少烧损，Ti含量高的加大烧损，并使钢锭上下Ti的烧损相差不大，最终获得Ti含量均在合格范围内的钢锭；具体工艺方法为：根据电极中Ti的含量高低将电极分为5挡：[Ti]≤1.0％、1.0％＜[Ti]≤1.1％、1.1％＜[Ti]≤1.2％、1.2％＜[Ti]≤1.3％、[Ti]＞1.3％；当电极中Ti的含量≤1.0％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2加入的质量百分比分别为48.5％、48.5％和3％，并添加占渣系总重量5％的Al进行脱氧，其中渣(指重熔渣，也即基础渣和返回渣的整体)中加Al1％、重熔过程的前期加Al2％、重熔后期加Al2％；当电极中Ti的含量1.0％＜[Ti]≤1.1％时；渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为53.9％、43.1％和3％，并添加占渣系总重量5％的Al进行脱氧，其中渣中加Al1％、重熔前期加Al2％、重熔后期加Al2％；当电极中Ti的含量1.2％＜[Ti]≤1.3％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为67.4％、29.7％和2.9％，并添加占渣系总重量3％的Al进行脱氧，其中重熔前期加Al2％、重熔后期加Al1％；当电极中Ti的含量＞1.3％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为76.2％、21.8％和2％，并在重熔前期添加占渣系总重量1％的Al进行脱氧。
本发明添加CaO是为了提高渣碱度，电渣重熔随着渣碱度的增加钢中氧含量明显降低，钢锭中氧含量降低则元素烧损减少，因此使用高碱度渣系Ti烧损率要降低。
本发明中Ti是易氧化元素，它与电极棒本身的氧及大气中的氧反应生成TiO2进入熔渣中；渣中加入TiO2是为了通过石墨电极化渣过程生成一定量的Ti3O5，Ti3O5是复合的大离子半径的原子团，难以扩散，对氧的传输起着阻碍作用，故可减少Ti的烧损；本发明加入TiO2还可在重熔初期使Ti的氧化迅速达到平衡，避免在钢锭底部Ti急剧烧损。
本发明中造渣材料CaF2和CaO中不可避免的存在SiO2、FeO、MnO等不稳定氧化物，这些不稳定氧化物含量越高Ti的烧损率越大，这也是钢锭底部Ti烧损比上部高的一个主要原因；返回渣是经过精炼的重熔渣，渣中不稳定氧化物极少；添加返回渣是为了减少渣中不稳定氧化物的影响。
本发明中Al元素与氧的亲和力大于Ti，Al2O3的稳定性大于TiO2，Al与渣中的TiO2发生如下反应：3(TiO2)+4Al→2(Al2O3)+3Ti；随着重熔的进行，渣中的氧化物越来越多，采用逐步加入Al的方式脱氧，不仅可以脱氧保Ti，而且有利于锭中Ti的轴向均匀化。
采用本发明所述的电渣重熔工艺方法，先后重熔了25炉批150支钢锭，尽管电极的Ti含量波动很大，最低[Ti]达0.80％，最高[Ti]达1.68％，超出了电极原订的[Ti]控制范围：1.0～1.3％，采用本发明后重熔钢锭上下Ti含量均在合格范围内：0.6％≤[Ti]≤1.2％。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明加以说明：
如表1所示，一种Ti钢电渣重溶工艺方法，在CaF2+Al2O3+CaO三元渣系的基础上添加TiO2用以减少Ti的烧损从而形成四元渣系，其中基础渣中CaF2∶Al2O3∶CaO＝70∶15∶15；并在所述的渣系中添加返回渣用以减少渣中不稳定氧化物的影响；由于不同批次的电极中Ti的含量不同，需要通过调整渣系中基础渣、TiO2和返回渣的配比并采取不同的脱氧方法，使Ti含量低的减少烧损，Ti含量高的加大烧损，并使钢锭上下Ti的烧损相差不大，最终获得Ti含量均在合格范围内的钢锭；具体做法为：根据电极中Ti的含量高低分为5挡：[Ti]≤1.0％、1.0％＜[Ti]≤1.1％、1.1％＜[Ti]≤1.2％、1.2％＜[Ti]≤1.3％、[Ti]＞1.3％；当电极中Ti的含量≤1.0％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为48.5％、48.5％和3％，并添加占渣系总重量5％的Al进行脱氧，其中渣中加Al 1％、重熔前期加A]2％、重熔后期加Al2％；当电极中Ti的含量1.0％＜[Ti]≤1.1％时；渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为53.9％、43.1％和3％，并添加占渣系总重量5％的Al进行脱氧，其中渣中加Al1％、重熔前期加Al2％、重熔后期加Al2％；当电极中Ti的含量1.2％＜[Ti]≤1.3％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为67.4％、29.7％和2.9％，并添加占渣系总重量3％的Al进行脱氧，其中重熔前期加Al2％、重熔后期加Al1％；当电极中Ti的含量＞1.3％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为76.2％、21.8％和2％，并在重熔前期添加占渣系总重量1％的Al进行脱氧。
实施例1给出电极中Ti≤1.0％的实施例，该实施例中母材电极炉号081127-2，锭号D42046，表中所述电极[Ti]为电渣重熔前电极中Ti的含量，所述钢锭是指电渣重熔后得到的重熔钢锭，即电渣重熔后的产品；ΔTi是指电渣重熔前后的变化量。
Figure BSA00000178479400041
渣系配比：
Figure BSA00000178479400042
实施例2给出电极中1.0％＜[Ti]≤1.1％的实施例，该实施例中母材电极炉号母材电极炉号081024-2，锭号D41905。
Figure BSA00000178479400043
渣系配比：
Figure BSA00000178479400044
Figure BSA00000178479400051
实施例3.给出电极中1.1％＜[Ti]≤1.2％[Ti]＞1.3％；的实施例，该实施例中母材电极炉号母材电极炉号080723-1，锭号D41632。
Figure BSA00000178479400052
渣系配比：
Figure BSA00000178479400053
实施例4.给出电极中1.2％＜[Ti]≤1.3％、的实施例，该实施例中母材电极炉号母材电极炉号080722-2，锭号D41644。
渣系配比：
Figure BSA00000178479400055
实施例5.给出电极中1.2％＜[Ti]≤1.3％、的实施例，该实施例中母材电极炉号母材电极炉号081127-1，锭号D42058。
Figure BSA00000178479400056
Figure BSA00000178479400061
渣系配比：
Figure BSA00000178479400062

Claims (1)

1.一种Ti钢电渣重溶工艺方法，其特征在于：在CaF2+Al2O3+CaO三元渣系的基础上添加TiO2用以减少Ti的烧损从而形成四元渣系，其中基础渣中CaF2∶Al2O3∶CaO＝70∶15∶15；并在所述的渣系中添加返回渣用以减少渣中不稳定氧化物的影响；由于不同批次的电极中Ti的含量不同，需要通过调整渣系中基础渣、TiO2和返回渣的配比并采取不同的脱氧方法，使Ti含量低的减少烧损，Ti含量高的加大烧损，并使钢锭上下Ti的烧损相差不大，最终获得Ti含量均在合格范围内的钢锭；具体工艺方法为：根据电极中Ti的含量高低分为5挡：[Ti]≤1.0％、1.0％＜[Ti]≤1.1％、1.1％＜[Ti]≤1.2％、1.2％＜[Ti]≤1.3％、[Ti]＞1.3％；当电极中Ti的含量≤1.0％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为48.5％、48.5％和3％，并添加占渣系总重量5％的Al进行脱氧，其中渣中加Al1％、重熔前期加Al2％、重熔后期加Al2％；当电极中Ti的含量1.0％＜[Ti]≤1.1％时；渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为53.9％、43.1％和3％，并添加占渣系总重量5％的Al进行脱氧，其中渣中加Al1％、重熔前期加Al2％、重熔后期加Al2％；当电极中Ti的含量1.2％＜[Ti]≤1.3％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为67.4％、29.7％和2.9％，并添加占渣系总重量3％的Al进行脱氧，其中重熔前期加Al2％、重熔后期加Al1％；当电极中Ti的含量＞1.3％时，渣系中基础渣、返回渣和TiO2的加入量分别为76.2％、21.8％和2％，并在前期添加占渣系总重量1％的Al进行脱氧。
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