CN106636857A - 一种合金钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金钢的冶炼方法，包括铁水和废钢的处理、合金1添加、合金2添加、供氧、吹惰性气体、加入硼砂抗氧化剂和真空加压；并且整个冶炼过程在设置有层流等离子体发生装置的合金冶炼装置内完成。氧气、惰性气体和真空依次加入，既能保证熔化的完全，又能保证气体的流动，又能保证合金冶炼装置内部的压强。氧气、惰性气体和真空的加入顺序保证了气体的混合均匀，防止气体密度不均匀而造成合金钢冶炼装置内部的反应不完全。
Description
技术领域
本发明属于层流等离子体技术领域，尤其涉及一种合金钢的冶炼方法。
背景技术
合金钢已有一百多年的历史了。工业上较多地使用合金钢材大约是在19世纪后半期。当时由于钢的生产量和使用量不断增大，机械制造业需要解决钢的加工切削问题，1868年英国人马希特发明了成分为2.5%Mn-7%W的自硬钢，将切削速度提高到5米/分。随着工程技术的发展，要求加快机械的转动速度，1901年在西欧出现了高碳铬滚动轴承钢。1910年又发展出了18W-4Cr-1V型的高速工具钢，进一步把切削速度提高到30米/分。可见合金钢的问世和发展，是适应了社会生产力发展的要求，特别是和机械制造、交通运输和军事工业的需要分不开的。20世纪20年代以后，由于电弧炉炼钢法被推广使用，为合金钢的大量生产创造了有利条件。
申请号为CN201010135530.9，名称为一种电弧炉冶炼高硫合金钢及其制备方法的发明专利，公开了一种电弧炉冶炼高硫合金钢及其制备方法，该钢包括组分铁、碳和硫，所述高硫合金钢含硫为0.5%~2.6%。其制备方法包括步骤：向电弧炉中加入废钢，送电熔化；接着分别单独加入铬、钒、钼、锰、钨、或钛；再加入硫含量为30%~32%的硫化铁，于1650℃~1680℃下，依次加入重量为废钢与硫化铁总量的0.5%~1.2%的硼砂脱氧剂和0.08%~0.4%稀土硅，镇静8分钟~15分钟后出钢。采用本发明提供的高硫合金钢铸造出的产品几乎没有气孔、砂眼、夹碴的现象产生，节约了成本，提高了生产效率，降低了劳动强度；其硫化物分布均匀。
目前在合金钢冶炼的冶炼周期长，生产步骤复杂，无法实现一个装置完成合金钢的冶炼。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种合金钢的冶炼方法，实现了集中热量、高效、连续化进行合金钢冶炼的目的。
为了达到上述技术效果，本发明采用了如下技术方案：
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
本发明在步骤B中，向合金钢冶炼装置内加入包括二氧化硅的渣料1进行保护。
本发明在步骤C中，向合金钢冶炼装置内加入包括石灰的渣料2进行保护。
本发明所述渣料1为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的混合物；二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的质量份数比为3-5:2-7:25-35:6-15。
本发明所述渣料2为石灰和萤石的混合物；石灰和萤石的质量份数比为1-3:4-7。
本发明在步骤D中，加入的惰性气体包括氦、氖、氩、氪和氙中的一种或者两种以上的混合物。
本发明采用的合金钢冶炼装置，包括进料通道、冶炼炉、废料出口和加热装置，其特征在于：还包括预热室、真空盖和加压装置；所述加热装置包括层流等离子体发生器和电加热夹层；所述进料通道依次连接预热室和冶炼炉；所述加压装置从冶炼炉的侧壁通入。
本发明带来的有益效果有：
本发明在设置有层流等离子体发生装置的合金钢冶炼装置内进行合金钢冶炼，铁水和废钢按照比例先进行升温冶炼，冶炼完全后，再依次加入合金1和合金2，合金1和合金2的熔点不同，在加入熔点低的合金1，再加入熔点高的合金2，使得合金能够充分的熔化。再向合金钢冶炼装置内供氧，通入氧气，加快合金钢冶炼装置的压力，动能增加，反应更加完全。再加入惰性气体，惰性气体能加快合金钢冶炼装置内部的气体流动，气体流动能够使得热量分布均匀。再通过真空加压。氧气、惰性气体和真空依次加入，既能保证熔化的完全，又能保证气体的流动，又能保证合金冶炼装置内部的压强。氧气、惰性气体和真空的加入顺序保证了气体的混合均匀，防止气体密度不均匀而造成合金钢冶炼装置内部的反应不完全。
具体实施方式
实施例1
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
实施例2
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明在步骤B中，向合金钢冶炼装置内加入包括二氧化硅的渣料1进行保护。
实施例3
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明在步骤C中，向合金钢冶炼装置内加入包括石灰的渣料2进行保护。
实施例4
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明所述渣料1为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的混合物；二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的质量份数比为3-5:2-7:25-35:6-15。
实施例5
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明所述渣料2为石灰和萤石的混合物；石灰和萤石的质量份数比为1-3:4-7。
实施例6
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明在步骤D中，加入的惰性气体包括氦、氖、氩、氪和氙中的一种或者两种以上的混合物。
实施例7
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明采用的合金钢冶炼装置，包括进料通道、冶炼炉、废料出口和加热装置，其特征在于：还包括预热室、真空盖和加压装置；所述加热装置包括层流等离子体发生器和电加热夹层；所述进料通道依次连接预热室和冶炼炉；所述加压装置从冶炼炉的侧壁通入。
实施例8
一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
优选的，本发明在步骤B中，向合金钢冶炼装置内加入包括二氧化硅的渣料1进行保护。
优选的，本发明在步骤C中，向合金钢冶炼装置内加入包括石灰的渣料2进行保护。
优选的，本发明所述渣料1为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的混合物；二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的质量份数比为3-5:2-7:25-35:6-15。
优选的，本发明所述渣料2为石灰和萤石的混合物；石灰和萤石的质量份数比为1-3:4-7。
优选的，本发明在步骤D中，加入的惰性气体包括氦、氖、氩、氪和氙中的一种或者两种以上的混合物。
优选的，本发明采用的合金钢冶炼装置，包括进料通道、冶炼炉、废料出口和加热装置，其特征在于：还包括预热室、真空盖和加压装置；所述加热装置包括层流等离子体发生器和电加热夹层；所述进料通道依次连接预热室和冶炼炉；所述加压装置从冶炼炉的侧壁通入。
Claims (7)
1.一种合金钢的冶炼方法，包括以下步骤：
A、铁水和废钢的处理
将铁水和废钢按照质量比1-3:4-6放入设置有层流等离子体发生器的合金钢冶炼装置内升温进行冶炼；
B、合金1添加
铁水和废钢处理4-8小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点低于1000℃的合金1；
C、合金2添加
铁水和废钢处理8-10小时后，向合金钢冶炼装置内加入熔点高于1000℃的合金2；
D、供氧
采用强供氧手段在合金冶炼装置内进行快速升温、脱碳处理；
E、吹惰性气体
向合金冶炼装置内出入惰性气体，吹入惰性气体的时间为4-9min；通入惰性气体后再搅拌至少20min；
F、加入硼砂抗氧化剂
向合金钢冶炼装置加入硼砂抗氧化剂，在加入时对合金钢冶炼装置进行降温50-100℃；
G、真空加压
铁水和废钢处理12-14小时后，向合金钢冶炼装置内通入真空，所述真空的流量为9.5L/min；所述真空的相对真空度为-20KPa。
2.根据权利要求1所述的一种合金钢的冶炼方法，其特征在于：在步骤B中，向合金钢冶炼装置内加入包括二氧化硅的渣料1进行保护。
3.根据权利要求1所述的一种合金钢的冶炼方法，其特征在于：在步骤C中，向合金钢冶炼装置内加入包括石灰的渣料2进行保护。
4.根据权利要求1所述的一种合金钢的冶炼方法，其特征在于：所述渣料1为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的混合物；二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙的质量份数比为3-5:2-7:25-35:6-15。
5.根据权利要求1所述的一种合金钢的冶炼方法，其特征在于：所述渣料2为石灰和萤石的混合物；石灰和萤石的质量份数比为1-3:4-7。
6.根据权利要求1所述的一种合金钢的冶炼方法，其特征在于：在步骤E中，加入的惰性气体包括氦、氖、氩、氪和氙中的一种或者两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种合金钢的冶炼方法，其特征在于：所述合金钢冶炼装置，包括进料通道、冶炼炉、废料出口和加热装置，其特征在于：还包括预热室、真空盖和加压装置；所述加热装置包括层流等离子体发生器和电加热夹层；所述进料通道依次连接预热室和冶炼炉；所述加压装置从冶炼炉的侧壁通入。
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