CN111621647A - 控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以解决电渣重熔过程中电渣锭锭尾增铝问题的控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，所述工艺针对常用的CaF₂‑Al₂O₃‑CaO三元渣系进行控制，引弧剂采用从金属电极本体上制取的铁屑，直接采用金属电极冷态起燃的方式化渣冶炼，化渣加渣料时分批缓慢加入，始终将电弧埋入渣料中，渣料化清后，向渣中加入2%—4%的二氧化硅，采用本冶炼工艺进行电渣，可有效解决电渣锭锭尾端增铝问题，为电渣锭后续性能的提高提供了基础保证。

Description

控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺

技术领域

本发明属于电渣冶金技术领域，特别涉及一种可以解决电渣重熔过程中电渣锭锭尾增铝问题的控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺。

背景技术

电渣重熔作为一种二次精炼工艺，是特优产品生产过程中的必不可少的一道重要工序。经过电渣重熔冶炼后的钢锭，组织致密、成份均匀，纯净度得到有效改善，用其制成的产品性能及寿命得到大大提升。

铝在钢中的作用主要有以下几点：一是作为冶炼过程的脱氧剂存在，并且细化晶粒；二是作为合金化元素加入钢中，从而提高钢的抗氧化性；另外铝还能提高钢在氧化性酸中的耐蚀性。尽管铝在大多数钢中有很多有益的作用，但并非总是作为有益元素存在，其对一些特殊钢种也有不良的影响。在某些钢中，当铝含量较高时，其会降低钢的高温强度、延展性、冲击韧性，从而导致产品报废。随着产品性能及市场竞争需要，近几年某些技术协议对电渣锭铝含量要求非常严格，特别是特种产品、航空或船泊用钢等。

传统的电渣重熔起弧采用热态起燃的方法，引弧剂使用钛质导电渣或者焦炭导电渣。起弧时先用石墨电极将粉状或粒状渣料熔化形成液态渣池，然后再将金属电极交替进去重熔冶炼。各生产厂家采用此方法电渣重熔这些对铝要求严格的钢种时，皆不同程度存在电渣锭锭尾端增铝问题，从而导致电渣锭锭尾端Al元素超出协议要求，造成产品因化学成分不合格或者导致后续性能不合格的情况发生。

传统电渣起弧采用石墨电极热态起燃造渣法，采用石墨电极化渣时，石墨电极表面的碳脱落或被熔渣洗刷进入渣池中，与渣中的氧化钙存在如下反应：

CaO+3C＝CaC₂+CO (1)

生成的碳化钙进入到渣中后，因其具有极强的还原能力，与渣料中的三氧化二铝发生反应，从而产生铝元素。反应式如下：

3(CaC₂)+Al₂O₃＝2Al+6C+3(CaO) (2)。

同时，现有技术中使用钛质导电渣引弧时，电渣锭尾端钛含量容易增加，造成钢中氮化钛夹杂物超标影响电渣锭质量。而采用焦炭导电渣引弧时，导电渣中的碳一方面容易使得锭尾端增碳，另一方面碳进入渣料中与渣中的氧化钙反应生成碳化钙，碳化钙进一步与三氧化二铝发生反应生成铝元素。

因此，迫切需要一种合理的电渣冶炼工艺及操作方法，解决电渣重熔过程锭尾增铝的问题。

发明内容

本发明的目的旨在在于解决现有电渣生产存在的不足而提供一种可有效解决电渣锭锭尾端增铝问题，为电渣锭后续性能的提高提供基础保证的控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，代替传统的石墨电极热态起燃造渣，避免了石墨电极的碳进入渣料中与渣中的氧化钙反应生成碳化钙，碳化钙进一步与三氧化二铝发生反应生成铝元素的缺陷。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，采用常用的CaF₂-Al₂O₃-CaO三元渣系对电渣重熔过程进行控制，直接采用金属电极冷态起燃的方式化渣冶炼，引弧剂选用从金属电极本体上制取的铁屑，座护锭板后把引弧剂放置于护锭板中心位置，引弧剂四周围围上萤石粉，化渣采用渣料分批缓慢加入的方法，始终将电弧埋在渣料中，待加入的渣料化清后，向渣池中加入二氧化硅。

具体工艺步骤如下：

步骤1)、渣料在重熔前首先需要经过预先烘烤处理，其中萤石粉在不小于600℃下烘烤≥4小时，并在≥200℃下保温，随用随取；氧化铝粉和石灰在不小于700℃下烘烤≥4小时，并在≥200℃下保温，随用随取；

步骤2)、引弧剂选用从金属电极本体上制取的铁屑，座护锭板后把引弧剂放置于护锭板中心位置，引弧剂四周围围上萤石粉，保证起弧后尽快形成渣池，防止损伤底铜板；

步骤3)、起弧采用金属电极冷起弧，加渣料时渣料分批次缓慢加入，始终将电弧埋在渣料中，同时防止渣料把炉膛全盖死；加入顺序为先加入萤石粉，待形成渣池后加入1/3至1/2重量的氧化铝粉，最后交替加入石灰及余下的氧化铝粉；

步骤4)、待渣料全部化清后，向渣池中分散均匀撒入渣料重量的2.0％—4.0％的二氧化硅。

在加渣料过程中，不开除尘，以免渣料加入过程被除尘吸走。

整个化渣过程及电渣重熔过程皆在干燥氩气气氛保护下进行。

自耗电极选用化学成分相同、规格相同的的同一母材电炉锭，电渣结束后在电渣锭锭尾端相同位置钻样做化学分析。

本发明具有如下积极效果：

1、本发明采用常用的CaF₂-Al₂O₃-CaO三元渣系对电渣重熔过程进行控制，直接采用金属电极冷态起燃的方式化渣冶炼，代替传统的石墨电极热态起燃造渣，避免了石墨电极的碳进入渣料中与渣中的氧化钙反应生成碳化钙，碳化钙进一步与三氧化二铝发生反应生成铝元素。

2、本发明引弧剂选用从金属电极本体上制取的铁屑，解决了使用传统的钛质导电渣和焦炭引弧剂带来的增碳、增钛问题，同时避免了引弧剂带入的碳与渣中的氧化钙反应生成碳化钙，碳化钙进一步与三氧化二铝发生反应生成铝元素。

使用钛质导电渣引弧时，电渣锭尾端钛含量容易增加，造成钢中氮化钛夹杂物超标影响电渣锭质量。而采用焦炭导电渣引弧时，导电渣中的碳一方面容易使得锭尾端增碳，另一方面碳进入渣料中与渣中的氧化钙反应生成碳化钙，碳化钙进一步与三氧化二铝发生反应生成铝元素。

因此解决了使用其它导电渣带来的增碳、增钛问题，同时避免了带入的碳进入渣料中与渣中的氧化钙反应生成碳化钙，碳化钙进一步与三氧化二铝发生反应生成铝元素。

3、本发明座护锭板后把引弧剂放置于护锭板中心位置，引弧剂四周围围上萤石粉，保证起弧后尽快形成渣池，防止损伤底铜板。

4、本发明渣料分批次缓慢加入，始终将电弧埋在渣料中，能够使得渣中温度不会过高，破坏上述反应式(1)中碳化钙反应生成的温度条件，进一步降低碳与渣中氧化钙反应的程度。即上述反应式(1)的反应条件为在2000℃左右高温下进行，化渣加渣料采用渣料分批缓慢加入的方法，始终将电弧埋入渣料中，能够使得渣中温度不会过高，从而破坏碳化钙反应生成的温度条件，防止钢中的碳与渣中的氧化钙反应。

4[Al]+3(SiO₂)＝2(Al₂O₃)+3[Si] (3)

5、本发明待加入的渣料化清后，向渣池中加入2.0％—4.0％含量的二氧化硅，增加了渣液中二氧化硅的浓度，促进反应式(3)的向右进行,进一步降低钢中铝的含量。在电渣重熔初期抑制硅烧损的同时又可防止锭尾端铝的增加。

具体实施方式

实施例1：一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，重熔6.8吨特种产品用钢30CrMnSiNi2MoVE，技术协议要求Al≤0.025％，锭型规格：Φ725/Φ790mm；渣系：CaF₂:Al₂O₃:CaO＝60:20:20；渣量：260kg，其具体操作方法如下：

步骤1)、渣料在重熔前经过预先烘烤处理，其中萤石粉在不小于600℃下烘烤≥4小时，在≥200℃下保温，随用随取；氧化铝粉和石灰在不小于700℃下烘烤≥4小时，在≥200℃下保温，随用随取；

步骤2)、座护锭板后把引弧剂放置于护锭板中心位置，引弧剂四周围围上萤石粉，保证起弧后尽快形成渣池，防止损伤底铜板；

步骤3)、起弧采用金属电极冷起弧，加渣料时渣料分批次缓慢加入，始终将电弧埋在渣料中，同时防止渣料把炉膛全盖死；加入顺序为先加入萤石粉，待形成渣池后加入部分氧化铝粉(1/3至1/2重量)，最后交替加入石灰及余下的氧化铝粉。

步骤4)、待渣料全部化清后，向渣池中分散均匀撒入7.8kg二氧化硅。

在加渣料过程中，不开除尘，以免渣料加入过程被除尘吸走。

整个化渣过程及电渣重熔过程皆在干燥氩气气氛保护下进行。

分别采用常规工艺操作方法和本发明工艺操作方法电渣重熔，自耗电极选用化学成分相同、规格相同的的同一母材电炉锭，电渣结束后在电渣锭锭尾端相同位置钻样做化学分析，电渣前后铝含量分析结果见表1。

表1 30CrMnSiNi2MoVE电渣前后铝含量分析结果

由上表可知：

1、采用常规工艺操作方法所生产的电渣锭锭尾端平均铝含量为0.045％，较自耗电极坯母材平均增铝0.025％；

2、采用本实施例中的冶炼工艺电渣重熔，电渣锭锭尾端平均铝含量铝为0.021％，其铝含量与自耗电极坯母材相比基本没有增加。

本发明对解决电渣锭锭尾端增铝问题有显著效果，从而为电渣锭后续性能的提高提供了基础保证。

Claims (5)

1.一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，采用常用的CaF₂- Al₂O₃- CaO三元渣系对电渣重熔过程进行控制，其特征在于：直接采用金属电极冷态起燃的方式化渣冶炼，引弧剂选用从金属电极本体上制取的铁屑，座护锭板后把引弧剂放置于护锭板中心位置，引弧剂四周围围上萤石粉，化渣采用渣料分批缓慢加入的方法，始终将电弧埋在渣料中，待加入的渣料化清后，向渣池中加入二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：

步骤1）、渣料在重熔前首先需要经过预先烘烤处理，其中萤石粉在不小于600℃下烘烤≥4小时，并在≥200℃下保温，随用随取；氧化铝粉和石灰在不小于700℃下烘烤≥4小时，并在≥200℃下保温，随用随取；

步骤2）、引弧剂选用从金属电极本体上制取的铁屑，座护锭板后把引弧剂放置于护锭板中心位置，引弧剂四周围围上萤石粉，保证起弧后尽快形成渣池，防止损伤底铜板；

步骤3）、起弧采用金属电极冷起弧，加渣料时渣料分批次缓慢加入，始终将电弧埋在渣料中，同时防止渣料把炉膛全盖死；加入顺序为先加入萤石粉，待形成渣池后加入1/3至1/2重量的氧化铝粉，最后交替加入石灰及余下的氧化铝粉；

步骤4）、待渣料全部化清后，向渣池中分散均匀撒入渣料重量的2.0%—4.0%的二氧化硅。

3.根据权利要求2所述的一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，其特征在于：在加渣料过程中，不开除尘，以免渣料加入过程被除尘吸走。

4.根据权利要求2所述的一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，其特征在于：整个化渣过程及电渣重熔过程皆在干燥氩气气氛保护下进行。

5.根据权利要求2所述的一种控制电渣重熔过程电渣锭尾端增铝的冶炼工艺，其特征在于：自耗电极选用化学成分相同、规格相同的的同一母材电炉锭，电渣结束后在电渣锭锭尾端相同位置钻样做化学分析。