CN102477475A

CN102477475A - 一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法

Info

Publication number: CN102477475A
Application number: CN2010105577799A
Authority: CN
Inventors: 赵鸿燕; 王贺利; 冯焕林
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2010-11-20
Filing date: 2010-11-20
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明涉及一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法，它包括下述依次的步骤：I装料：把清洁干燥的含量锰废钢、铁合金装入真空感应炉；II关闭炉盖抽真空：当炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料；III充气：当炉内压强≤2.0Pa时，停止抽真空，并向炉内充入氩气或氮气，充气的最小压强按下式计算：lgP_Mn ⁰＝AT^-1+BlgT+TC×10^-3+D其中，P_Mn ⁰-纯物质蒸气压，单位为mmHg(×0.133KPa)，A＝-14520，B＝-3.02，C＝0，D＝19.24。IV熔化炉料；V精炼：在氩气或氮气气氛下精炼；VI合金化：在氩气的保护下，调整锰成分之外的其它成分符合冶炼钢种的要求。本真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法成本较低，锰的回收率高。

Description

一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法

技术领域

本发明涉及一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法。

背景技术

锰是炼钢常用的合金元素，由于锰的蒸汽压较高，在高真空状态下会引起大量挥发，现有的真空感应炉冶炼钢水控制锰含量的方法主要有两种，一种是使用纯铁作为原料，纯铁熔化后在精炼末期加入金属锰或电解锰，这种方法的不足之处是不能使用含锰废钢作为炉料，增加冶炼成本；另一种是使用含锰钢，再在精炼末期补加锰，原料中锰的挥发损失较大，最高可达80％，而且挥发量与原料中锰含量、原料成分、熔炼温度及真空度等诸多因素有关，原料中锰回收率小于50％，成品锰很难精确控制。

发明内容

为了克服现有真空感应炉冶炼钢水控制锰含量的方法的上述不足，本发明提供一种利用废钢冶炼而且锰回收率高的真空感应炉冶炼钢水的控制锰含量的方法

本发明的技术方案是在真空感应炉冶炼含量锰钢时，根据钢液中锰挥发机理，创造有利于提高锰元素回收率的工艺因素，先抽真空到2-3Pa，炉料开始熔化时向炉内充入惰性气体氩气或氮气，最小充气压强按下式计算：

lg P_Mn ⁰＝AT^-1+BlgT+TC×10^-3+D (1)

其中，P_Mn ⁰-纯物质蒸气压，单位为mmHg(×0.133KPa)，A＝-14520，B＝-3.02，C＝0，D＝19.24

大于计算的该钢种精炼温度下的锰蒸汽压，直到炉料全部熔化，精炼、出钢。原料中锰回收率达90％-95％。

本真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法包括下述依次的步骤：

I装料

把清洁干燥的含量锰废钢、铁合金装入真空感应炉。

II关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空12-16分钟，当炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料。

III充气

当炉内压强≤2.0Pa时，观察炉料发红开始熔化前，关闭真空泵，停止抽真空，并向炉内充入氩气或氮气，充气的最小压强按下(1)式计算：

lg P_Mn ⁰＝AT^-1+BlgT+TC×10^-3+D (1)

P_Mn＝a_Mn×P_Mn ⁰＝r_Mn×N_Mn×P_Mn ⁰ (2)

式中，P_Mn-钢液中Mn的蒸气压，单位mmHg(×0.133KPa)，

a_Mn-钢液中Mn的活度，单位mmHg(×0.133KPa)。

r_Mn-锰的活度系数

N_Mn-锰的摩尔分数浓度

钢液中N_Mn总小于1，r_Mn小于1，所以钢液中锰的蒸气压P_Mn总小于P_Mn ⁰。

在通常的炼钢温度下，即T＝1600℃时，由式(1)计算得P_Mn ⁰＝40.7mmHg＝5000Pa

所以充入氩气或氮气压力大于纯物质锰的蒸气压5000Pa即可。

IV熔化炉料

熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

V精炼

装入坩埚内的固体原料全部熔化成钢水，在氩气或氮气气氛下精炼，精炼时间18-22分钟，一般为20分钟。

VI合金化

在氩气的保护下，调整锰成分之外的其它成分符合冶炼钢种的要求后，按计算出的需要补加的电解锰加入真空感应炉内进行冶炼。

精炼结束后，出钢浇注，采用直接浇注的方式浇注。

本真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法是在真空感应炉中(极限真空度6。67×10^-2Pa)，加入含锰废钢作原料，先抽真空使炉内真空管度至2-3Pa，同时送电加热炉料，在炉料表面发划而尚未熔化时，向炉内冲入氩气或氮气，并且保持相同氩气或氮气压力到出钢浇注结束。最小气压强按(1)与(2)式计算，原料中锰的回收率达90％-95％。炉料开始熔化前抽真空到2-3Pa，可充分去除坩埚和原料所含的水、气和炉内空气，避免米料中锰及其它元素的氧化损失。

本发明可使用含锰废钢作为原料冶炼含锰钢，成本较低。本发明方法简单可靠，通过在炉料熔化、精炼过程上中向炉内充入一定压力的氩气或氮气，避免了炉料中锰元素的挥发，提高炉料中锰回收率。

具体实施例方式

下面结合实施例详细说明本真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

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102.34kg。

钢种：耐热不锈钢EQ309L

本发明冶炼一炉EQ309L钢需要废钢、合金重量见表1，EQ309L成分的标准成分和控制目标见表2。

表1

原料种类	308废钢	电解锰	金属铬	镍豆	铌铁	特硅
							加入量(kg)	90.0	0.45	6.96	4.8	0.06	0.07

表2

C％

Si％

Mn％

Cr％

Ni

Nb

标准成分

≤0.015

≤0.45

1.5/1.20

23.45/24.5

12.5/13.0

≤0.05

控制目标

≤0.010

0.20

1.80

23.5

13.4

0.04

本实施例的步骤如下：

I装料

把清洁干燥的308废钢、金属铬、镍豆、铌铁装入真空感应炉内，特硅、电解锰放入合金料斗。

II关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空13分钟，当炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料。

III充气

当炉内压强达1.5Pa时，在炉料发红开始熔化前，关闭真空泵，停止抽真空，并向炉内充入氩气，充入氩气压力10⁴Pa。

IV熔化炉料

熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

V精炼

装入坩埚内的固体原料全部熔化成钢水，在氩气气氛下精炼，精炼时间20分钟。

VI合金化

在氩气的保护下，依次向炉内加入特硅、电解锰，钢液的成分达表3的要求即可出钢(其余为Fe与不可避免的杂质)。

精炼结束后，出钢浇注，采用直接浇注的方式浇注。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％	Cr％	Ni	Nb
							控制目标	0.010	0.15	1.85	23.87	13.15	0.035

原料中锰的回收率95.9％。

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101.56kg。

钢种：TDL-3

本发明冶炼一炉TDL-3钢需要TDL-1返回废钢(成分见表4)、合金重量见表5，TDL-3成分的标准成分和控制目标见表6。

表4 (重量百分比)

C％	Si％	Mn％	Cr％	Ni	Cu
						0.011	0.26	13.69	13.32	4.22	3.08

表5

原料种类	TDL-1废钢	电解铜	金属铬	镍豆	纯铁
						加入量(kg)	75.0	1.3	3.75	1.51	20.0

表6 (重量百分比)

C％

Si％

Mn％

Cr％

Ni％

Cu％

标准成分

≤0.020

≤0.3

8.0/12.5

13.0/15.5

3.5/6.5

2.5/3.5

控制目标

0.015

0.20

9.0

13.5

4.2

3.2

本实施例的步骤如下：

I装料

把清洁干燥的TDL-3废钢、纯铁、金属铬、镍豆装入真空感应炉内，电解铜放入合金料斗。

II关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空15分钟，当炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料。

III充气

当炉内压强达1.8Pa时，在炉料发红开始熔化前，关闭真空泵，停止抽真空，并向炉内充入氩气，充入氩气压力为8000Pa。

IV熔化炉料

熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

V精炼

VI合金化

在氩气的保护下，向炉内加入电解铜。钢液的成分达表6的要求即可出钢(其余为Fe与不可避免的杂质)。

精炼结束后，出钢浇注，采用直接浇注的方式浇注。成品钢的化学成分的质量百分配比见表7，其余为Fe与不可避免的杂质。

表7

	C％	Si％	Mn％	Cr％	Ni	Cu
							控制目标	0.017	0.21	9.35	13.41	6.19	3.38

原料中锰的回收率92.3％。

实施例三

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101.0kg。

钢种：双相不锈钢S32906

本发明冶炼一炉S32906钢需要304L返回废钢(成分见表8)、合金重量见表9，S32906成分的标准成分和控制目标见表10。

表8 (重量百分比)

C％	Si％	Mn％	Cr％	Ni	Mo	Cu
							0.022	0.50	1.89	18.18	8.05	0.05	0.21

表9

原料种类	304L	氮化铬铁	金属铬	氮化锰	钼铁	镍豆	纯铁
								加入量(kg)	68.0	4.1	15.80	0.75	3.30	1.10	10.0

表10 (重量百分比)

C％

Si％

Mn％

Cr％

Ni％

N

Mo

Cu％

标准成分

≤0.030

≤0.50

0.8/1.5

28.0/30.0

5.8/7.5

0.3/0.4

1.5/2.6

2.5/3.5

控制目标

≤0.030

0.40

1.30

29.0

6.40

0.35

2.0

3.2

本实施例的步骤如下：

I装料

把清洁干燥的304L废钢、纯铁、金属铬、镍豆、钼铁装入真空感应炉内，电解铜放入合金料斗。

II关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空15分钟，炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料。

III充气

当炉内压强达1.5Pa时，在炉料发红开始熔化前，关闭真空泵，停止抽真空，并向炉内充入氮气，充入氮气压力为5×10⁴Pa。

IV熔化炉料

熔化速度≤1/2炉最大容量/小时。

V精炼

装入坩埚内的固体原料全部熔化成钢水，在氮气气氛下精炼，精炼时间20分钟。

VI合金化

在氮气的保护下，向炉内加入氮化铬铁、电解铜。钢液的成分达表11的要求即可出钢(其余为Fe与不可避免的杂质)。原料中锰的回收率95.3％。

精炼结束后，出钢浇注，采用直接浇注的方式浇注。S32906成品钢的化学成分的质量百分配比见表11，其余为Fe与不可避免的杂质。

表11

C％	Si％	Mn％	Cr％	Ni％	N	Mo	Cu％
								0.025	0.41	1.23	28.99	6.40	0.33	2.07	0.11

Claims

1.一种真空感应炉冶炼含锰钢控制锰含量的方法，它包括下述依次的步骤：

I装料

把清洁干燥的含量锰废钢、铁合金装入真空感应炉；

II关闭炉盖抽真空

关闭炉盖，抽真空12-16分钟，当炉内压强不大于10Pa时，送电加热炉料；

III充气

lg P_Mn ⁰＝AT^-1+BlgT+TC×10^-3+D (1)

其中

P_Mn ⁰-纯物质蒸气压，单位为mmHg(×0.133KPa)，A＝-14520，B＝-3.02，C＝0，D＝19.24；

IV熔化炉料

熔化速度≤1/2炉最大容量/小时；

V精炼

装入坩埚内的固体原料全部熔化成钢水，在氩气或氮气气氛下精炼，精炼时间18-22分钟；

VI合金化