CN105349794B - 一种含CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种含有CaO渣系生产低氢电渣钢的方法。本发明方法包括以下步骤：a、确定渣量：电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在43～95Kg/炉；b、渣料预熔：先加渣熔化CaF2；再加入Al2O3；最后加入CaO和MgO，待渣料完全熔化后进行电渣重熔；c、钢锭缓冷：待电渣重熔后，将电渣锭移进砂坑并填埋密实，利用电渣钢锭的余热保温缓冷，待钢锭温度≤150℃，出坑；d、钢锭去氢退火：将c步骤缓冷后的电渣钢锭在670～690℃炉内保温30～40h，待钢锭温度≤250℃，出炉，即得。本发明是在常压条件下进行生产，操作灵活；生产出的电渣钢的氢含量＜1×10‑6；生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种含有CaO渣系生产低氢电渣钢的方法。
背景技术
电渣重熔在解决钢锭的纯净度和结晶两大冶金质量问题上独具优势，但很少发现氢从重熔金属中去除，相反地，电渣重熔不但不能有效地去除氢，而且还存在着增氢现象，特别是对于大型铸锭，这一现象更加严重。众所周知，氢含量偏高则显著降低钢的力学性能，尤其是降低钢的塑性和韧性，破坏了钢的连续性，在钢中起内部缺口的作用。由于石灰的钙离子位于氧离子的八面体空隙中，而其晶格常数较大，为0.4797nm，而密度仅为3.32g/cm3，相对较小，晶格结构较为疏松，不稳定，易水化。因此含CaO的渣系在电渣重熔过程很容易增氢。有研究表明：随渣中CaO含量增加，电渣钢的氢含量也呈增加趋势。
现有氢含量控制技术主要有以下的方法：(1)控制电渣重熔过程中所使用的原料，包括自耗电极和重熔渣料中所含有的水份和水合物；(2)降低熔渣对水份的渗透能力，采用低渗透性渣系；(3)将外界气体与炉气隔离。从现有技术看，能同时满足以上条件者首推真空电渣炉，但是众所周知，真空电渣炉的生产成本远高于常压电渣炉，即便是采用真空电渣重熔，也未见电渣钢的氢含量小于1×10～6的报道。
因此，为了降低钢铁成品的成本，通过优化常规工艺来获得高质量钢是各钢企研究的方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在常压条件下(非真空状态)用CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法。
本发明一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，包括以下步骤：
a、确定渣量：电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在43～95Kg/炉；
b、渣料预熔：先加渣熔化CaF2，加渣速度3～4Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4～5Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4～5Kg/min；待几种渣料完全熔化并保温30min后进行电渣重熔；
c、钢锭缓冷：待b步骤电渣重熔结束后，将电渣锭迅速移进预先挖好的砂坑并填埋密实，利用电渣钢锭的余热保温缓冷，待钢锭温度≤150℃，出坑；
d、钢锭去氢退火：将c步骤缓冷后的电渣钢锭在670～690℃炉内保温30～40h，待钢锭温度≤250℃，出炉，即得。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中a步骤中电渣钢锭锭型为Φ390mm，渣量优选控制在43～45Kg/炉；电渣钢锭锭型为Φ450mm，渣量优选控制在67～70Kg/炉；电渣钢锭锭型为Φ500mm，渣量优选控制在90～95Kg/炉。
上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中c步骤中填砂厚度≥200mm。
上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中c步骤中缓冷过程冷却速率为：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度≤70℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度≤50℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度≤30℃/h。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中c步骤中缓冷过程冷却速率为：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度优选60～70℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度优选45～50℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度优选25～30℃/h。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中d步骤中电渣钢锭锭型为Φ390mm，保温时间优选为30～35h；电渣钢锭锭型为Φ450mm，保温时间优选为30～35h；电渣钢锭锭型为Φ500mm，保温时间优选为36～40h。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明是在常压条件下(非真空状态)进行生产，不受真空保护罩设备等对冶炼操作的影响，现场操作灵活；
2、通过本发明方法可生产出的氢含量＜1×10-6的电渣钢；
3、本发明方法与真空电渣炉相比，生产成本较真空电渣炉降低约30％。
具体实施方式
本发明一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，包括以下步骤：
a、确定渣量：电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在43～95Kg/炉；
b、渣料预熔：由于CaO极易吸水，为防止增氢，须将含CaF2、Al2O3、CaO、MgO的渣料提前称重并预熔；具体为先加渣熔化CaF2，加渣速度3～4Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4～5Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4～5Kg/min；待几种渣料完全熔化并保温30min后进行电渣重熔；
c、钢锭缓冷：待b步骤电渣重熔结束后，将电渣锭迅速移进预先挖好的砂坑并填埋密实，利用电渣钢锭的余热保温缓冷，待钢锭温度≤150℃，出坑；
d、钢锭去氢退火：将c步骤缓冷后的电渣钢锭在670～690℃炉内保温30～40h，待钢锭温度≤250℃，出炉，即得。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，当渣料中的H2O含量一定时，增加渣量一方面增加了钢液增氢的风险，但同时又降低了大气中的水份渗入钢液的几率，故确定合适的渣量对控制钢液增氢有较大的影响，经过发明人大量实验发现，其中a步骤中电渣钢锭锭型为Φ390mm，渣量优选控制在43～45Kg/炉；电渣钢锭锭型为Φ450mm，渣量优选控制在67～70Kg/炉；电渣钢锭锭型为Φ500mm，渣量优选控制在90～95Kg/炉。
上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中c步骤中填砂厚度≥200mm。
上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中电渣重熔结束后，将电渣锭迅速吊进预先挖好的砂坑并填埋密实，利用电渣钢锭的余热保温缓冷，使钢中的氢在缓冷过程逸出，缓冷过程中冷却速率为：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度≤70℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度≤50℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度≤30℃/h。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其中c步骤中缓冷过程冷却速率为：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度优选60～70℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度优选45～50℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度优选25～30℃/h。
通过以上几个步骤，电渣钢中的氢含量已较低，为得到超低氢含量(氢含量小于1×10-6)，还须通过去氢退火工艺，其具体工艺见下表1所示：
表1去氢退火工艺参数
即电渣钢锭锭型为Φ390mm，保温时间优选为30～35h；电渣钢锭锭型为Φ450mm，保温时间优选为30～35h；电渣钢锭锭型为Φ500mm，保温时间优选为36～40h。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1 Φ390mm×2100mm、P91电渣钢的生产工艺
分别称取CaF2：22.5Kg；Al2O3：11.2Kg；CaO：9Kg；MgO：2.3Kg，总渣量45Kg。
先加渣熔化CaF2，加渣速度3.2Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4.4Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4.2Kg/min；
所有渣料完全熔化并精炼保温30min后进行电渣重熔；
电渣重熔结束后，将Φ390mm电渣锭迅速吊进预先挖好的砂坑，表层填砂厚度280mm；
电渣钢的冷却速度：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度63.6℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度48.3℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度25.8℃/h。
电渣锭退火保温温度678℃，保温时间32h；
电渣锭取样结果：氢含量＝0.5×10-6。
实施例2 Φ450mm×2400mm、P92电渣钢的生产工艺
分别称取CaF2：35Kg；Al2O3：17.5Kg；CaO：14Kg；MgO：3.5Kg，总渣量70Kg。
先加渣熔化CaF2，加渣速度3.5Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4.6Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4.5Kg/min；
所有渣料完全熔化并精炼保温30min后进行电渣重熔；
电渣重熔结束后，将Φ450mm电渣锭迅速吊进预先挖好的砂坑，表层填砂厚度240mm；
电渣钢的冷却速度：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度61.7℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度47.1℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度26.6℃/h；
电渣锭退火保温温度684℃，保温时间30h。
电渣锭取样结果：氢含量＝0.7×10-6。
实施例3 Φ450mm×2200mm、P91电渣钢的生产工艺
分别称取CaF2：40.8Kg；Al2O3：13.6Kg；CaO：10.2Kg；MgO：3.4Kg，总渣量68Kg；
先加渣熔化CaF2，加渣速度3.3Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4.7Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4.3Kg/min；
所有渣料完全熔化并精炼保温30min后进行电渣重熔；
电渣重熔结束后，将Φ450mm电渣锭迅速吊进预先挖好的砂坑，表层填砂厚度250mm；
电渣钢的冷却速度：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度65℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度47.5℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度26.2℃/h；
电渣锭退火保温温度682℃，保温时间35h。
电渣锭取样结果：氢含量＝0.5×10-6。
实施例4 Φ500mm×2050mm、P92电渣钢的生产工艺
分别称取CaF2：45Kg；Al2O3：22.5Kg；CaO：18Kg；MgO：4.5Kg，总渣量90Kg；
先加渣熔化CaF2，加渣速度3.7Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4.8Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4.5Kg/min；
所有渣料完全熔化并精炼保温30min后进行电渣重熔；
电渣重熔结束后，将Φ500mm电渣锭迅速吊进预先挖好的砂坑，表层填砂厚度210mm；
电渣钢的冷却速度：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度62.1℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度48.2℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度27.1℃/h；
电渣锭退火保温温度687℃，保温时间36h。
电渣锭取样结果：氢含量＝0.9×10-6。
实施例5 Φ500mm×2400mm、P91电渣钢的生产工艺
分别称取CaF2：57Kg；Al2O3：19Kg；CaO：14.2Kg；MgO：4.8Kg，总渣量95Kg；
先加渣熔化CaF2，加渣速度3.6Kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4.5Kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4.5Kg/min；
所有渣料完全熔化并精炼保温30min后进行电渣重熔；
电渣重熔结束后，将Φ500mm电渣锭迅速吊进预先挖好的砂坑，表层填砂厚度260mm；
电渣钢的冷却速度：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度61.7℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度47.3℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度26.4℃/h；
电渣锭退火保温温度685℃，保温时间40h。
电渣锭取样结果：氢含量＝0.6×10-6。
Claims (6)
1.一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、确定渣量：电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在43～95kg/炉；
b、渣料预熔：先加渣熔化CaF2，加渣速度3～4kg/min；再加入Al2O3，加渣速度4～5kg/min；最后加入CaO和MgO，加渣速度4～5kg/min；待几种渣料完全熔化并保温30min后进行电渣重熔；
c、钢锭缓冷：待b步骤电渣重熔结束后，将电渣锭迅速移进预先挖好的砂坑并填埋密实，利用电渣钢锭的余热保温缓冷，待钢锭温度≤150℃，出坑；
d、钢锭去氢退火：将c步骤缓冷后的电渣钢锭在670～690℃炉内保温30～40h，待钢锭温度≤250℃，出炉，即得。
2.根据权利要求1所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其特征在于：a步骤中电渣钢锭锭型为Φ390mm，渣量控制在43～45kg/炉；电渣钢锭锭型为Φ450mm，渣量控制在67～70kg/炉；电渣钢锭锭型为Φ500mm，渣量控制在90～95kg/炉。
3.根据权利要求1所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其特征在于：c步骤中填砂厚度≥200mm。
4.根据权利要求1或3所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其特征在于：c步骤中缓冷过程冷却速率为：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度≤70℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度≤50℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度≤30℃/h。
5.根据权利要求4所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其特征在于：c步骤中缓冷过程冷却速率为：0～12h内，电渣锭的平均冷却速度60～70℃/h；12～24h内，电渣锭的平均冷却速度45～50℃/h；24h之后，电渣锭的平均冷却速度25～30℃/h。
6.根据权利要求1所述一种含有CaO渣系生产低氢含量电渣钢的方法，其特征在于：d步骤中电渣钢锭锭型为Φ390mm，保温时间为30～35h；电渣钢锭锭型为Φ450mm，保温时间为30～35h；电渣钢锭锭型为Φ500mm，保温时间为36～40h。
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