CN106048134B

CN106048134B - 一种冶炼硅钢的中间试验方法

Info

Publication number: CN106048134B
Application number: CN201610539753.9A
Authority: CN
Inventors: 杨卫中; 李涛; 卢伟; 白京磊; 王超
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2036-07-08
Also published as: CN106048134A

Abstract

一种冶炼硅钢的中间试验方法，属于真空感应炉炼钢技术领域。包括在冶炼的坩埚清洁无破损修补，合炉抽真空5～8min送电熔化，精炼前期利用真空下C脱氧，向钢液中加入金属硅元素，充氩保护，分两次加Al，第一次加Al:0.035～0.045wt％预脱氧，然后合金化，温度符合出钢要求，第二次加余Al量,出钢前倾炉，锭模上部安装保温帽，并加入发热剂，出钢后破空。优点在于，有效提高了钢的纯净度，达到了真空感应炉中间试验高牌号无取向硅钢的冶炼目的。

Description

一种冶炼硅钢的中间试验方法

技术领域

本发明属于真空感应炉炼钢技术领域，特别涉及一种冶炼硅钢的中间试验方法。尤其涉及一种真空感应炉冶炼高牌号无取向硅钢的中间试验方法。

背景技术

高级牌号无取向硅钢的Si含量≥2.0％，提高其性能的主要技术关键就是进一步提高钢的纯净度，实现钢质成分的严格控制，因微量元素对无取向硅钢磁性性能的影响极大。为达到高级牌号无取向硅钢的性能要求，必须严格控制Al、Mn、P、Sn、Ca等的含量，且要求控制C≤0.003％，S≤0.003％，Ti≤0.003％，Zr≤0.003％,[N]≤0.002％，[O]≤0.002％。

为了掌握高牌号无取向硅钢的各项性能，缩短新产品开发周期，一般先采用真空感应炉进行中间试验。众所周知，采用真空感应炉冶炼最大的优点是没有空气和炉渣的污染，创造了良好的去气条件，真空下C脱氧等特点。但真空感应炉制作坩埚的材质一般采用MgO质的，在真空下进行无渣冶炼和浇注，基本上不具备脱S的功能。故对原材料的要求非常苛刻，一般采用工业纯铁作为基料，而工业纯铁的S含量一般为0.005～0.01％。现有的工业纯铁成分：C:0.004％，Si:0.01％，Mn:0.04％，P:0.007％，S:0.006％，[O]:0.018％，[N]:0.0048％，无法满足此钢种试验的要求。

由此针对提高高牌号无取向硅钢的性能，要求控制C、S、Ti、Zr、N、O、H等杂质元素含量极低，并精准控制Si、Mn、Al、Sn、P、Ca等合金元素，发明了一种真空感应炉冶炼高牌号无取向硅钢的中间试验方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种冶炼硅钢的中间试验方法，解决了真空感应炉无渣炼钢脱硫效果不明显、夹杂物尺寸大及有效控制化学成分含量难等问题。可实现快速脱硫，操作简便易行，成本低廉。

一种冶炼硅钢的中间试验方法，采用高真空、中高温精炼、合适的精炼时间、低温加料、中温出钢、强搅拌、带电浇注、挡渣浇注、保温凝固等关键工艺技术和操作净化钢质。具体步骤及参数如下：

1、冶炼的坩埚清洁无破损修补，其寿命为3～20次，同时注意前后炉次的冶炼钢种，防止坩埚等因素对钢质的影响。依据坩埚容量、高牌号无取向硅钢的成分要求和合金元素的收得率，计算所需基料和各种合金重量并称重取料，在装炉时按吨钢加入2～4Kg小颗粒的石灰，其CaO含量≥90wt％，并加入随炉C：0.02～0.03wt％，对要求P的钢种随炉加入磷铁配P，其它合金按加入C-Si-Al-Mn-Al等顺序放入不同的合金料仓。

2、合炉抽真空5～8min送电熔化，当真空度达到5Pa以内停止抽真空，满功率快速熔化，提前化渣脱氧去气。等熔清后，分2～3批加入C脱氧，每次加入C：0.01wt％，C脱氧不仅减少了钢液中的氧，同时使一部分氧化物被还原，减少夹杂物，使钢液更加纯净。当温度达到1600～1620℃，降低功率，继续抽真空精炼。采用中高温精炼，既防止坩埚向钢液供氧，又保证钢液流动性好，利于气体的排出、夹杂物的上浮、有害杂质的挥发，也有利于脱S反应和C-O反应的充分进行。

3、精炼前期利用真空下C脱氧，将C、Ti、[N]含量降至所炼钢种所需的目标成分控制范围以内。精炼后期加入金属Si，抽真空能有效去除金属Si中的C、Ti和H、N、O气体等含量，进一步降低钢中[O]。如50Kg真空感应炉的精炼时间一般控制在8～15min，500Kg真空感应炉的精炼时间一般控制在20～30min，合适的精炼时间既是保证精炼任务的完成，又防止坩埚供氧使钢中氧量回升。

4、停止抽真空，充氩保护，加Al：0.035～0.045wt％，进一步脱氧，生成的Al₂O₃，降低炉渣的熔点，炉渣主要组分为CaO、Al₂O₃、SiO₂、MgO，同时送电搅拌，且加Si、Al是放热反应，为钢水脱S创造良好热力学和动力学条件，确保了S含量降至0.0005-0.0025wt％，提高脱S率达80％以上。

5、向钢液中加入合金元素，如金属Mn、Sn等合金化，送电搅拌均匀，为防止Mn等元素的挥发，充入保护气体氩气，其炉内压力为8～9KPa，然后停电降温至所炼钢种的熔点高30℃，出钢前加余量铝，Al的收得率达92％，能精准地将Al控制在±0.05％范围内。

6、对要求控制Ca含量的钢种，出钢前充氩保护加入CaSi块合金化，强搅拌，可进一步脱S降低钢中S含量，准确控制钢中Ca含量，Ca的收得率为8～12％，并改善钢中夹杂物的形态和大小。

7、出钢前倾炉，让炉渣成块粘在坩埚后壁上，带电出钢排渣，浇注时带电，保证钢液温度变化不大，有利于钢锭上下成分均匀一致，将炉渣推至坩埚后壁，防止卷渣。出钢浇注时采取具有挡渣的漏斗，防止炉渣同钢水一起进入锭模内，降低钢中夹杂物的含量。

8、锭模上部安装保温帽，并加入发热剂，延迟上部钢液的凝固时间，有利于夹杂物的上浮，气体外溢，降低钢锭缩孔疏松深度，减少偏析等作用，提高钢锭内在质量。

9、出钢后破空，及时清理炉内的残钢残渣，观察坩埚状况，摆放锭模，装料合炉进行下炉冶炼。

本发明的优点在于：打破了真空感应炉无渣炼钢的常规，采取添加适量CaO渣料和脱氧剂进行联合脱硫，脱硫效果明显，脱硫率可达到80％以上，满足其苛刻的S含量要求。并且采用两步加Al法，保证Al脱氧夹杂物的充分上浮，保证Si、Mn等元素的收得率和Al含量窄范围的稳定控制，降低钢中气体和夹杂物的含量，同时对要求Ca含量的钢种出钢前充氩保护加入Ca-Si块合金化，可进一步脱S，准确控制钢中Ca含量，并改善夹杂物的形态与大小，提高了钢的纯净度，确保杂质元素含量极低要求，如成分C≤0.003％，S≤0.003％，Ti≤0.003％，Zr≤0.003％,[N]≤0.002％，[O]≤0.0015％，[H]≤0.00005％，同时成分Si、Mn、Al、Sn、P、Ca等合金元素也均控制在目标范围内，达到了真空感应炉中间试验高牌号无取向硅钢的冶炼目的。

具体实施方式

实施例1

以下实施例采用50Kg真空感应炉冶炼高牌号无取向硅钢的实验方法。

实例：高牌号无取向硅钢的成分要求和试验炉数的成品成分(wt％)

注：1、残余元素要求：Cr≤0.08％,Ni≤0.10％,Cu≤0.10％，V≤0.08％，Nb≤0.01％。

2、以上残余元素的含量最终结果与使用的基料工业纯铁基本一致，满足其要求。

3、C、S元素分析用超低CS分析仪，其它元素分析用直读光谱仪。

1、基料为工业纯铁，其成分：C:0.004％，Si:0.01％，Mn:0.04％，P:0.007％，S:0.006％,Cr:0.012％,Ni:0.006％,Cu:0.004％,Al:0.008％,V:0.002％,Nb:0.004％,[O]:0.018％，[N]:0.0048％。金属硅含Si：95.8％；金属锰含Mn：99.9％。

2、坩埚炉龄12次，总装入量50Kg，C随炉12g，CaO小颗粒150g。合炉启机械泵抽真空3～5min送电熔化,真空度达1200Pa自动启动罗茨泵抽真空，功率从40KW每隔5min上调10KW，功率达70KW时关阀停止抽真空,此时真空度达3.2Pa，5min后开始满功率100KW送电熔化。

3、熔清后5gC分三批加入脱氧，这时炉内真空度为2300Pa。待温度达到1600～1620℃，钢液面平静，降低功率，开阀继续抽真空精炼，精炼时间控制12min，真空度为2.8Pa,精炼后期加入金属硅1180g，继续抽真空，真空度为2.3Pa。

4、停电1min后，停止抽真空，充入氩气保护，充氩压力为9KPa，加Al块22g脱氧。然后向钢液中加入Sn块50g，金属锰285g,送电搅拌均匀。

5、倾炉降温让炉渣成块粘在坩埚后壁上，当温度合适，加入铝块230g，送电搅拌，功率为60KW排渣，然后降功率为30KW开始带电浇注。

6、冶炼时间86min。取样分析气体[H]:0.2ppm，[O]:9ppm，[N]:16ppm。

Claims

1.一种冶炼硅钢的中间试验方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：

1)冶炼的坩埚清洁无破损修补，其寿命为3～20次，同时注意前后炉次的冶炼钢种；依据坩埚容量、高牌号无取向硅钢的成分要求和合金元素的收得率，计算所需基料和各种合金重量并称重取料，在装炉时按吨钢加入2～4Kg小颗粒的石灰，并加入随炉C：0.02～0.03wt％，对要求P的钢种随炉加入磷铁配P，其它合金按加入C-Si-Al-Mn-Al顺序放入不同的合金料仓；

2)合炉抽真空5～8min送电熔化，当真空度达5Pa以内停止抽真空，满功率熔化，提前化渣脱氧去气；熔清后，分2～3批加入C脱氧，每次加入C：0.01wt％；温度达到1600～1620℃，降低功率，继续抽真空采用中高温精炼；

3)精炼前期真空下C脱氧，将C、Ti、[N]含量降至所炼钢种的目标成分控制范围以内；精炼后期加入金属Si；

4)停止抽真空，充氩保护，加Al：0.035～0.045wt％，进一步脱氧，生成Al₂O₃，降低炉渣的熔点；同时送电搅拌，且加Si、Al放热反应，为钢水脱S创造热力学和动力学条件；

5)向钢液中加入合金元素合金化，送电搅拌均匀，为防止Mn等元素的挥发，充入保护气体氩气，其炉内压力为8～9KPa，然后停电降温至所炼钢种的熔点高30℃，出钢前加余量铝，Al的收得率达92％，将Al控制在±0.05％范围内；

6)对要求控制Ca含量的钢种，出钢前充氩保护加入CaSi块合金化，强搅拌，进一步脱S降低钢中S含量，控制钢中Ca含量；

7)出钢前倾炉，让炉渣成块粘在坩埚后壁上，带电出钢排渣，浇注时带电，利于钢锭上下成分均匀一致，将炉渣推至坩埚后壁，防止卷渣；出钢浇注时采取具有挡渣的漏斗，防止炉渣同钢水一起进入锭模内，降低钢中夹杂物的含量；

8)锭模上部安装保温帽，并加入发热剂，延迟上部钢液的凝固时间，有利于夹杂物的上浮，气体外溢，降低钢锭缩孔疏松深度，减少偏析的作用；

9)出钢后破空，清理炉内的残钢残渣，观察坩埚状况，摆放锭模，装料合炉进行下炉冶炼。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，所述步骤1)中的石灰，其CaO含量≥90wt％。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，所述步骤3)中的精炼，50Kg真空感应炉的精炼时间控制在8～15min，500Kg真空感应炉的精炼时间控制在20～30min。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，所述步骤4)中的脱硫，S含量降至0.0005-0.0025wt％，脱S率达80％以上。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，所述步骤5)中的合金元素为金属Mn或Sn。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，所述步骤6)中的Ca的收得率为8～12％，改善钢中夹杂物的形态和大小。