CN102010936B - 中频感应炉炉内吹氩气精炼耐磨锰钢的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中频感应炉炉内吹氩气精炼耐磨锰钢的工艺方法，包括如下步骤：(1)设计制造气体扩散器；(2)将气体扩散器安装在中频感应炉底部的中心，并连接吹氩气系统；(3)当炉料熔化形成1/3左右的熔池后，采用大功率快速熔炼，从底部扩散器开始向炉内吹氩气；(4)根据钢液容量控制吹氩气压力和流量，使钢液充分去除有害气体及夹杂物并使温度、成份均质化；(5)停电镇静，继续吹氩气；(6)测温，出钢浇注。吹氩气精炼能有效去除钢液中的气体和非金属夹杂物、能脱硫、脱氧、均匀钢液成份和钢液温度。用该方法可以熔炼出纯净的钢液，从而改善钢液冶金质量。
Description
技术领域
本发明涉及熔炼耐磨锰钢的工艺方法，特别是一种用中频感应炉炉内吹氩气精炼优质铸造耐磨锰钢的工艺方法。
背景技术
耐磨锰钢材料广泛用于冶金、矿山、建材、水泥、铁路、电力、石油化工、军工等行业的机械装备构件中。耐磨锰钢铸件的抗磨性能和使用寿命与冶金质量有着十分重要的关系。提高耐磨锰钢铸件的抗磨性，延长使用寿命，对持续生产、减少经济损失、增加经济效益，以及创造耐磨铸件精品和品牌，参与国际市场竞争，具有重大意义。
目前国内生产耐磨铸件仍以ZGMn13为主，熔炼设备及工艺多数采用中频感应炉不氧化法熔炼工艺。其主要优点是：①加热速度快，炉子热效率较高；②金属元素氧化烧损较少；③钢液成份和温度比较均匀；④熔炼工艺比较简单，生产较灵活；因此，感应炉熔炼耐磨钢得到广泛的应用，特别是生产铸钢件的中小企业应用更为普遍。碱性感应炉不氧化法熔炼一般工艺过程：坩埚的打结→配料和装料→熔化→还原期(脱氧、调成分、合金化)→测温，终脱氧→出钢→浇注。
随着工业的发展，特别是航空、电站、造船、高速铁路等工业的发展，对钢的力学性能和工艺性能的要求越来越高。因此，在一些大型炼钢企业在常规熔炼工艺基础上，采用炉外精炼技术，如大型钢桶吹氩气精炼法、AOD和VOD精炼法等以更进一步提高钢的质量。但炉外精炼如AOD、VOD等设备较复杂，投资大，成本高，而用小型浇包炉外吹氩气则降温大，除气时间短，效果差。因此在生产耐磨钢的中小企业采用炉外精炼技术甚少。
中频感应炉常规冶炼工艺的主要缺点是：与电弧炉熔炼相比，炉渣参与冶金反应的能力较弱，原因是钢液与炉渣接触面积小，熔池较深，冶金反应过程慢，钢中气体含量较高，杂质也难于有效地去除，钢液纯洁度不高。另外，炉渣靠钢液加热，温度较低，脱磷、脱硫和扩散脱氧等冶金过程的效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在大气条件下中频感应炉炉内全程吹氩气精炼耐磨锰钢的方法。该方法能有效去除钢液中的有害气体和非金属夹杂物、脱硫、脱氧、均匀钢液的温度和成份、净化钢液、提高耐磨钢的质量。
本发明目的通过如下技术方案来实现：
在大气条件下中频感应炉炉内全程吹氩气精炼。
中频感应炉炉内吹氩气精炼耐磨锰钢的工艺方法，包括中频感应炉常规冶炼工艺过程，即炉衬打结、烘烤炉衬、配料装料、熔化、调整成份、合金化、脱氧出钢步骤，其特征是：冶炼中，中频感应炉炉内全程吹氩气。
所述的吹氩气方法包括如下步骤：
(1)设计制造气体扩散器；
(2)将气体扩散器安装在中频感应炉底部的中心，并连接吹氩气系统；
(3)当炉料熔化形成1/3左右的熔池后，采用大功率快速熔炼并开始向炉内(从底部扩散器)吹氩气，吹氩气时间为85-90分钟；
(4)根据钢液容量控制吹氩气压力和流量，使钢液充分去除有害气体及夹杂物并使温度、成份均质化；
(5)停电镇静，继续吹氩气；
(6)测温，出钢浇注。
所述气体扩散器由铬、镁质或刚玉质耐火材料以液压式高温烘烤成型的；
所述气体扩散器其粒密度设计为能使气流最佳化并具有抗金属穿透性；
所述吹氩气压力控制在5～6公斤之间，氩气流量控制在12～15升/分；
所述吹氩气系统由氩气瓶、减压阀、流量调节器、耐压橡胶管、活接头顺序连接组成。
本发明的优点：
1、采用中频感应炉精炼钢液，气体扩散器与炉衬整体使用。在大气条件下吹氩气，可以减少炉外精炼设备投资，简化精炼工艺操作过程；
2、氩气是一种惰性气体，它不溶解于钢液，也不与钢中的元素发生化学反应而形成夹杂物，不污染钢液；
3、氩气通过气体扩散器吹入钢液中，扩散器使氩气泡细小而分散，当氩气穿过钢液时，对钢液中溶解的[H]、[N]、[O]，这些气体会自动扩散，进入氩气泡内随气泡上升而自钢液排除，非金属夹杂物则粘附在惰性气体上，其结合物浮至钢液表面，然后粘到炉渣内，从而净化钢液；
4、吹氩气精炼能均匀钢液化学成份和钢液温度；
5、由于氩气比重大，炉料熔清后，在钢液面上形成一层保护膜覆盖钢液。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明中频感应炉和炉内吹氩气的结构立面示意图。
图中：1、炉盖 2、炉衬 3、坩埚 4、炉渣 5、钢液 6、气体扩散器 7、填料 8、活接头 9、耐压橡胶管 10、氩气瓶 11、减压阀 12、流量调节器
具体实施方式：
本发明采用碱性中频感应炉炉底吹氩气精炼钢液的方法包括中频感应炉常规冶炼工艺过程，即炉衬打结、烘烤炉衬、配料装料、熔化、调整成份、合金化、脱氧出钢等，冶炼中，中频感应炉炉内全程吹氩气。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例：
5吨碱性中频感应炉不氧化法熔炼锰钢炉内吹氩气精炼钢液的方法
参阅图1、2，炉内吹氩气的中频感应炉由炉盖1、炉衬2、坩埚3、气体扩散器6、填料7和活接头8组成，在坩埚3内的炉渣4和钢液5，吹氩气系统由氩气瓶10、减压阀11、流量调节器12和耐压橡胶管9组成，精炼的过程是：
1、坩埚的打结，用炉衬材料和炉颈材料分别打结下部坩埚和上部炉领以及在炉底部安装气体扩散器并烘烤干燥；
2、配料和装料：根据锰钢化学成份要求，进行计算配料并合理装布料；
3、通电熔化，当炉料熔化形成1/3左右的熔池，即开始全程吹氩气，吹氩气时间为85-90分钟，全功率加速熔炼，炉料熔清(或95％以上)取炉前试样分析成份、扒渣另造新渣；
4、调整成份：根据炉前试样分析结果，调整钢液化学成份，钢液温度和合金化；
5、停电镇静，继续吹氩气，均温均质调节钢水温度；
6、测温，出钢浇注。
采用上述方法冶炼，能够均匀钢液化学成份和钢液温度，提高钢液冶金质量。
Claims (1)
1.中频感应炉炉内吹氩气精炼耐磨锰钢的工艺方法，包括中频感应炉常规冶炼工艺过程，即炉衬打结、烘烤炉衬、配料装料、熔化、调整成份、合金化、脱氧出钢步骤，其特征是：冶炼中，中频感应炉炉内全程吹氩气；
所述吹氩气的方法包括如下步骤：
（1）设计制造气体扩散器；所述气体扩散器由铬镁质耐火材料，以液压式高温烘烤成型，其粒密度设计为能使气流最佳化并具有抗金属穿透性；
（2）将气体扩散器安装在中频感应炉底部的中心，并连接吹氩气系统；
（3）当炉料熔化形成1/3左右的熔池后，采用大功率快速熔炼，从底部扩散器开始向炉内吹氩气；
（4）根据钢液容量控制吹氩气压力和流量，使钢液充分去除有害气体及夹杂物并使温度、成份均质化；吹氩气的压力控制在0.5~0.6MPa之间，氩气流量控制在12~15升/分钟；
（5）停电镇静，继续吹氩气，全程吹氩气时间为85-90分钟；
（6）测温，出钢浇注。
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