CN106282748B - 硅钢光谱标准样品用钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅钢光谱标准样品用钢的生产方法,其方法工艺为:(1)将冶炼所需的碳粉铺撒在真空感应炉的坩埚底部;再将钢铁料装入坩埚内,然后抽真空至10Pa及以下,开始供电加热;(2)钢铁料全部熔清后,升温至1600℃~1650℃后保温,并进行底吹氩搅拌30~60min;(3)吹氩搅拌结束后向钢液中加入稀土进行脱氧操作,然后进行合金化;最后浇注成铸锭。本发明利用真空碳脱氧和稀土脱氧的方法避免了合金化过程中生成的夹杂物在钢液凝固过程中的聚集降低铸锭的均匀性;稀土处理后钢液中形成的高熔点稀土化合物在铸锭凝固过程中具有细化凝固组织作用,降低偏析。本方法铸锭均匀性明显提高,不经热处理直接热锻即可达到光谱标准样品的均匀性要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢方法,尤其是一种硅钢光谱标准样品用钢的生产方法。
背景技术
硅钢是含硅量1%~4%的硅铁合金,具有最高的饱和磁感应强度,目前是电力、电子和军工不可缺少的软磁合金,主要用作各种电机、发电机和变压器的铁心。硅钢作为一种高附加值的金属功能材料,工业生产中对化学成分的要求也越来越高。而精确严格的化学成分控制需要强大先进理化检测作为保障。
火花直读光谱仪以高速度、高精度、低检出限、高度自动化和智能化、少干扰的特点,成为现代冶金分析的基本手段,可实现炉前在线检测,对钢铁生产中的成分控制起着举足轻重的作用。直读光谱分析必须使用标准样品制作校准曲线或工作曲线,以确定分析样品的含量。标准样品的三大基本特性包括均匀性、稳定性、可溯源性,而均匀性作为标准样品的最关键指标,是标准样品特性值再现的基本保证,均匀性的好坏直接影响光谱分析结果的准确性。
硅钢光谱标准样品是硅钢生产过程中成分控制和实物检验的标准物质,其特性量值和均匀性直接影响硅钢产品的质量控制。钢的洁净度和铸锭偏析程度是影响标样用钢均匀性的两大主要因素。由于是硅钢标样中含有较高的Si、Al等易烧损元素,这就要求钢液具有很高的洁净度,以避免钢液中生成的SiO2、Al2O3等夹杂物在钢液凝固过程中聚集,影响钢的成分均匀性。目前硅钢光谱标准样品用钢生产由于钢液洁净度较低、铸锭偏析等原因造成钢中元素的均匀性较差,从而降低了硅钢标样的均匀性,难以满足高端硅钢产品生产及检验的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地提高均匀性的硅钢光谱标准样品用钢的生产方法。
为解决上述技术问题,本发明所采取的方法工艺为:(1)将冶炼所需的碳粉铺撒在真空感应炉的坩埚底部;再将钢铁料装入坩埚内,然后抽真空至10Pa及以下,开始供电加热;
(2)钢铁料全部熔清后,升温至1600℃~1650℃后保温,并进行底吹氩搅拌30min~60min;
(3)吹氩搅拌结束后向钢液中加入稀土进行脱氧操作,然后进行合金化;最后浇注成铸锭。
本发明所述步骤(2)中,底吹氩搅拌强度为吨钢5~10NL/min。
本发明所述步骤(3)中,采用铈进行脱氧操作。所述铈的加入量,以处理后钢液中Ce含量为0.005wt%~0.020wt%进行计算。
本发明所述步骤(3)中,浇注温度控制在钢液液相线以上40℃~60℃。所述步骤(3)中,浇注采用直径100mm~200mm的铸铁模。
本发明的设计思路:本方法在真空炉装料前在坩埚底部铺撒碳粉,真空熔炼时促进钢液真空脱氧,钢液熔化后底吹氩搅拌增强真空脱氧的动力学条件,真空脱氧结束后进行稀土处理进一步降低钢液中的氧含量,最大程度的提高钢液洁净度,避免钢液中生成SiO2、Al2O3等易氧化元素的夹杂物对钢的均匀性的影响;利用稀土化合物细化凝固组织作用,配合浇铸时采用直径小、冷速大的铸铁模、低过热度浇铸,最大程度的降低铸锭偏析,提高钢的均匀性。本方法从钢液结晶度和铸锭偏析两方面进行控制,能有效地提高硅钢光谱标准样品用钢的均匀性。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明首先利用真空碳脱氧和稀土脱氧的方法使钢液中的氧含量极低,避免了合金化过程中生成的SiO2、Al2O3夹杂物在钢液凝固过程中的聚集降低铸锭的均匀性;其次,稀土处理后钢液中形成的高熔点稀土化合物在铸锭凝固过程中具有细化凝固组织作用,降低偏析;第三,进一步的采用直径小、冷速大的铸铁模,配合较低的过热度,有效的控制了铸锭的成分偏析。采用本发明生产硅钢光谱标准样品用钢,铸锭均匀性明显提高,铸锭不经热处理直接热锻即可达到光谱标准样品的均匀性要求。
本发明采用真空配碳粉脱氧、稀土处理、浇铸工艺优化,提高了钢材洁净度,并有效控制了铸锭偏析,极大的提高了标样钢的成分均匀性,为高质量的硅钢光谱标准样品研制奠定了坚实的基础,对我国高品质硅钢的生产和研发具有重要的意义;而且本发明无需新增设备投资,工艺方法容易实现和推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1:本硅钢光谱标准样品用钢的生产方法采用下述具体工艺。
设备采用500kg真空炉,锭模(铸铁模)规格为φ200mm×550mm,材质为铸铁,冶炼硅钢光谱标准用钢成分见表1。根据钢种成分要求计算碳粉配量,在真空炉坩埚底部铺撒0.07kg碳粉,装料480kg,抽真空后至10Pa,供电加热熔化;钢铁料熔清后加热至1650℃底吹氩气30min,吹氩流量为5.0NL/min(吨钢10NL/min);吹氩结束后加入金属铈进行稀土处理,稀土铈的加入量以钢液中[Ce]=0.02wt%计算;进行合金化将钢液成分调整至目标范围内,钢液温度达到1570℃(过热度为60℃)进行浇铸,钢锭冷却后脱模,即可得到铸锭。从铸锭取成品样进行均匀性检测,标准偏差(SD)和相对标准偏差(SD%)结果见表1。
表1:实施例1的成分要求、成品值及均匀性检测结果
元素 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu |
成分要求 | 0.01~0.02 | 3.0~3.4 | 0.1~0.2 | 0.014~0.016 | 0.002~0.004 | 0.05~0.06 | ≤0.10 | ≤0.02 |
成品值 | 0.015 | 3.2 | 0.15 | 0.015 | 0.003 | 0.055 | 0.02 | 0.01 |
SD | 0.00013 | 0.0067 | 0.00027 | 0.00018 | 0.00005 | 0.00016 | 0.00008 | 0.00005 |
SD% | 0.87 | 0.21 | 0.18 | 1.2 | 1.67 | 0.29 | 0.4 | 0.5 |
元素 | Mo | V | Ti | Als | Alt | Sb | Nb | W |
成分要求 | ≤0.10 | 0.01~0.012 | ≤0.002 | 1.2~1.4 | 1.2~1.4 | ≤0.005 | ≤0.006 | ≤0.01 |
成品值 | 0.015 | 0.011 | 0.0016 | 1.3 | 1.3 | 0.0041 | 0.0054 | 0.0032 |
SD | 0.00007 | 0.0002 | 0.00003 | 0.0028 | 0.0029 | 0.00011 | 0.00013 | 0.00009 |
SD% | 0.47 | 1.82 | 1.88 | 0.22 | 0.22 | 2.68 | 2.40 | 2.81 |
元素 | Sn | As | Ca | Pb | Zr | B | N | Bi |
成分要求 | 0.010~0.013 | 0.004~0.006 | 0.0030~0.0050 | ≤0.003 | 0.03~0.04 | 0.0010~0.0015 | 0.003~0.005 | ≤0.003 |
成品值 | 0.012 | 0.005 | 0.0040 | 0.0009 | 0.035 | 0.0012 | 0.0045 | 0.0025 |
SD | 0.00015 | 0.00009 | 0.00005 | 0.00003 | 0.0005 | 0.00002 | 0.00005 | 0.00006 |
SD% | 1.25 | 1.80 | 1.25 | 3.33 | 1.43 | 1.67 | 1.11 | 2.40 |
表1中,成分的余量为铁和不可避免的杂质。
实施例2:本硅钢光谱标准样品用钢的生产方法采用下述具体工艺。
设备采用200kg真空炉,锭模规格为φ160mm×500mm,材质为铸铁,冶炼硅钢光谱标准用钢成分见表2。根据钢种成分要求计算碳粉配量,在真空炉坩埚底部铺撒0.06kg碳粉,装料180kg,抽真空后至5Pa,供电加热熔化;钢铁料熔清后加热至1600℃底吹氩气60min,吹氩流量为1NL/min(吨钢5NL/min);吹氩结束后加入金属铈进行稀土处理,稀土铈的加入量以钢液中[Ce]=0.005wt%计算;进行合金化将钢液成分调整至目标范围内,钢液温度达到1540℃(过热度为40℃)进行浇铸,钢锭冷却后脱模,即可得到铸锭。从铸锭取成品样进行均匀性检测,结果见表2。
表2:实施例2的成分要求、成品值及均匀性检测结果
表2中,成分的余量为铁和不可避免的杂质。
实施例3:本硅钢光谱标准样品用钢的生产方法采用下述具体工艺。
设备采用50kg真空炉,锭模规格为φ100mm×400mm,材质为铸铁,冶炼硅钢光谱标准用钢成分见表3。根据钢种成分要求计算碳粉配量,在真空炉坩埚底部铺撒0.035kg碳粉,装料48kg,抽真空后至8Pa,供电加热熔化;钢铁料熔清后加热至1620℃底吹氩气45min,吹氩强度为0.4NL/min(吨钢8NL/min);吹氩结束后加入金属铈进行稀土处理,稀土铈的加入量以钢液中[Ce]=0.01wt%计算;进行合金化将钢液成分调整至目标范围内,钢液温度达到1560℃(过热度为50℃)进行浇铸,钢锭冷却后脱模,即可得到铸锭。从铸锭取成品样进行均匀性检测,结果见表3。
表3:实施例3的成分要求、成品值及均匀性检测结果
元素 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu |
成分要求 | 0.06~0.07 | 2.2~2.4 | 0.2~0.3 | 0.025~0.028 | 0.014~0.016 | 0.05~0.06 | 0.2~0.4 | 0.5~0.6 |
成品值 | 0.065 | 2.3 | 0.25 | 0.027 | 0.015 | 0.052 | 0.3 | 0.55 |
SD | 0.0003 | 0.0067 | 0.0012 | 0.0003 | 0.00018 | 0.00024 | 0.00075 | 0.0019 |
SD% | 0.46 | 0.29 | 0.48 | 1.1 | 1.2 | 0.46 | 0.25 | 0.35 |
元素 | Mo | V | Ti | Als | Alt | Sb | Nb | W |
成分要求 | 0.003~0.005 | 0.01~0.02 | 0.010~0.015 | 0.7~0.8 | 0.7~0.8 | 0.0050~0.0060 | 0.004~0.006 | 0.008~0.010 |
成品值 | 0.004 | 0.015 | 0.012 | 0.75 | 0.75 | 0.0055 | 0.005 | 0.009 |
SD | 0.00007 | 0.00017 | 0.00018 | 0.0022 | 0.0022 | 0.00018 | 0.00008 | 0.00012 |
SD% | 1.75 | 1.13 | 1.5 | 0.29 | 0.29 | 0.33 | 1.6 | 1.3 |
元素 | Sn | As | Ca | Pb | Zr | B | N | Bi |
成分要求 | 0.10~0.13 | 0.004~0.006 | 0.0030~0.0050 | ≤0.003 | 0.05~0.07 | 0.0020~0.0030 | / | / |
成品值 | 0. 12 | 0.005 | 0.0045 | 0.001 | 0.06 | 0.0025 | / | / |
SD | 0.0018 | 0.0006 | 0.00006 | 0.00003 | 0.0006 | 0.00003 | / | / |
SD% | 1.5 | 0.5 | 1.33 | 3 | 1.0 | 1.2 | / | / |
表3中,成分的余量为铁和不可避免的杂质。
Claims (3)
1.一种硅钢光谱标准样品用钢的生产方法,其特征在于,其方法工艺为:(1)将冶炼所需的碳粉铺撒在真空感应炉的坩埚底部;再将钢铁料装入坩埚内,然后抽真空至10Pa及以下,开始供电加热;
(2)钢铁料全部熔清后,升温至1600℃~1650℃后保温,并进行底吹氩搅拌30min~60min;
(3)吹氩搅拌结束后向钢液中加入稀土铈进行脱氧操作,然后进行合金化,所述铈的加入量,以处理后钢液中Ce含量为0.005wt%~0.020wt%进行计算;最后浇注成铸锭,浇注温度控制在钢液液相线以上40℃~60℃。
2.根据权利要求1所述的硅钢光谱标准样品用钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(2)中,底吹氩搅拌强度为吨钢5~10NL/min。
3.根据权利要求1或2所述的硅钢光谱标准样品用钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(3)中,浇注采用直径100mm~200mm的铸铁模。
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