CN111996330A - 一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺 - Google Patents

一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征是：中频感应炉炉容量小于等于6吨，装入炉内的金属原材料必须清洁、无锈，纯铁以铸棒的形式插入炉内。在一炉钢的冶炼中，重复造新渣的总次数达二次或二次以上，每次造渣需扒清熔池表面结壳渣、流渣部分，并留下一层能覆盖钢液面的薄渣层再及时造新渣。炉渣碱度为3‑3.6，按要求进行沉淀和扩散脱氧。精炼期钢水温度控制为1590℃‑1610℃，出钢温度控制为1610℃‑1630℃。钢水倒入盛钢桶后，先吹Ar搅拌，然后在Ar气保护装置下浇注成钢锭。本工艺可显著降低钢中的硫、氧含量，成功地冶炼用于冷或热加工的精密或特殊合金等高端金属产品。

Description

一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺
【技术领域】
本发明涉及一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，特别涉及一种中频感应炉在一炉钢的冶炼过程中，重复造新渣的总次数达二次或二次以上的多渣法冶炼精密或特殊合金脱硫、氧工艺，属于冶金领域。
【背景技术】
公开号为CN101906504A的中国专利公开了一种转炉生产超低磷钢冶炼工艺，该工艺的特征在于将一次脱硫后的铁水，通过转炉多次造渣的冶炼工艺生产超低磷钢，具体步骤为：将一次脱硫后的铁水，采用前期、后期两次倒渣吹炼法脱磷，采用硅铁调渣，每次将渣盆倒满，并控制好过程温度：前期目标温度1350-1400℃，最高温度≤1450℃；副枪在吹炼80％时测量的温度为1530-1550℃；目标终点温度1610-1630℃，得到磷含量质量百分比在0.005％以内的超低磷钢。
上述工艺虽然用到了多次造渣的方法进行冶炼，但是该工艺是在转炉中用于冶炼超低磷的一般钢铁，而不是在中频感应炉中冶炼精密或特殊合金等高端金属材料产品；这种将一次脱硫后的铁水，通过转炉多次造渣生产超低磷钢的冶炼工艺与在中频感应炉中多渣法冶炼精密或特殊合金脱硫、氧工艺完全不一样，因此在转炉中应用的多渣法脱磷工艺完全不适用于在中频感应炉中进行脱硫、氧，生产精密或特殊合金等高端金属产品的工艺。
由于炼渣是炼钢过程中非常重要的步骤，炼好钢就必须炼好渣，而炼好渣就必须控制好造渣工艺过程，但在中频感应炉中存在诸多不利于脱硫、氧等反应的热力学和动力学的固有特点，本发明工艺的目的就是要克服了这些固有特点和现有冶炼工艺中的欠缺之处。
精密或特种合金等高端金属材料要求较低的硫、氧含量。但是中频感应炉是应用电磁的感应作用，在金属材料内部产生电流(所谓涡流)，再依靠炉料本身的电阻，按照焦耳-楞次定律，将电能转换成热能，用于冶炼金属。在感应炉中这种电能转换为热能的方式和其他种类的炉子，如电弧炉、电阻炉不同，反映到冶炼过程上，这种中频感应炉也就具有它本身固有的特点：
1.感应炉的炉渣中，不能产生感应电流，其熔化和加热完全依靠金属对它的传热，这使炉渣的温度较低，从热力学的观点，不利于脱硫、脱氧等反应进行。
2.虽然感应炉在电磁感应的作用下会产生一定的搅拌力，但相比于其他的冶炼设备，如电弧炉、AOD炉、VOD炉要小得多，特别是在AOD中，在不同冶炼时期选择性的吹Ar、N2、O2及其混合气体，而产生的搅拌力，可使炉内的钢渣混合搅拌，从而充分进行钢渣反应；在中频感应炉中，脱硫和扩散脱氧只能通过扩散在钢渣界面上进行，沉淀脱氧的脱氧产物通过较弱的电磁搅拌力，从钢水中上浮到渣中，这些情况从动力学的观点也是不利于脱硫、脱氧等反应的进行；总的来说，上述这些缺点对完成精密合金和特种合金等高端金属材料的冶炼任务来说是不利的因素。
现有冶炼技术工艺，在提高脱硫、脱氧能力上，与本发明工艺相比，尚存欠缺之处，具体如下：
⑴现有技术的中频感应炉冶炼工艺是单渣法，即使在炉料熔清后的换渣，也是很不彻底的，只是清除部分表面结壳渣，再补充加入一些造渣所用的石灰和荧石，而不是像本发明的多渣法冶炼工艺那样：扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，并留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入规定一次造渣所用的石灰和荧石。所以严格来说现有冶炼技术的这种部分换渣不能称作一次重复造渣，连初渣在内，只能称作如俗话所说的“一渣半”法，同时现有冶炼技术造渣所用的石灰的萤石的粒度，成分和烘烤制度的规定也欠严格，这限制了炉渣的脱硫、脱氧能力，使其不能充分发挥对钢液的净化作用，所以现有冶炼技术与本发明的多渣法冶炼工艺(二次和二次以上重复造渣，连初渣在内，谓之三次或三次以上的造渣冶炼工艺)相比，有本质区别，在脱硫、氧能力和效果上有明显差距。
⑵在沉淀脱氧和扩散脱氧方面，对脱氧剂的粒度、成分、烘烤制度的规定欠严格，并未能建立合理的工艺制度以规定脱氧剂不同的冶炼时期的加入批数，每批重量，脱氧剂之间的搭配，加入后的点渣次数，每批之间的相隔时间以及适当的人工搅拌，以充分发挥脱氧作用。
⑶盛钢桶吹Ar技术，可加快钢水中夹杂物的上浮，一定程度上可逸出钢水中气体，并使钢水成份均匀，目前的中频感应炉冶炼一般未能应用盛钢桶的吹Ar技术，或者未能对吹Ar时间、吹Ar强度及静置时间作出严格规定。
⑷一般未规定中频感应炉冶炼的钢水必须在Ar气保护下进行浇注，而且目前在其他冶炼设备上所炼出的钢水，在浇注时，采用的Ar气保护装置是单圈吹Ar未见专门的Ar气保护装置是上下两只由φ25-φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈所组成的支架和盛钢桶的下面插入一只Φ25-Φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈相结合所组成的装置；该装置的吹Ar结构较为新颖，能形成用Ar气密封的圆柱形屏障，钢水的浇注得到Ar气的充分保护。
国内有些单位一度曾在工频炉和中频感应炉中，仅仅采取将废钢熔化一下，而不进行冶炼的方法，生产地条钢(在地面上挖槽，钢水浇注在槽内)及不符合规范的低质量“垃圾钢”。特别是这些“地条钢”用于生产建筑用钢筋，对建筑安全构成严重威胁，对此，中华人民共和国国家发展和改革委员会于2019年4月13日发布了有关产业结构调整目录的征求意见稿，对工频和中频感应炉的设备和产品的定位向社会公开征求意见；随后，发改委公布了正式的产业结构调整目录。该调整目录的第三类淘汰类的一、落后生产装备中的(五)钢铁一栏中第7条表明：熔化废钢的工频和中频感应炉(根据法律法规和国家取缔“地条钢”的有关要求淘汰)；该调整目录的第三类淘汰类的二、落后产品中的(三)钢铁一栏中的第4条表明：使用工频和中频感应炉熔化废钢生产的钢坯(锭)及以其为原料生产的钢材产品(根据国家法律法规和国家取缔“地条钢”有关要求淘汰)。从上述发改委的产品结构调整目录中可清楚看出以下两点：
(1)凡工频和中频感应炉用废钢原材料，在炉中只是熔化一下废钢来生产“地条钢”之类的“垃圾钢”，该工频和中频感应炉属淘汰设备之列。
(2)凡工频和中频感应炉用废钢作原材料生产的钢坯(锭)以及用该钢坯(锭)作原材料生产的钢材产品，均属落后淘汰产品之列。
本发明专利：一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征是采用纯铁、纯镍板、重熔锰、铬铁、金属铬价格昂贵的高品位和高质量的金属料作为原材料，冶炼精密合金及特殊合金等高端金属材料，用于核电装置、石油化工加氢反应器及其它高科技领域，按发改委的产品结构调整目录，完全属于允许生产的设备和产品范围之内，而不属于落后的淘汰装备及产品之列。
目前，国内采用工频和中频感应炉生产精密合金、高温合金、特殊合金等高端金属材料用于石油化工、核电装置、电子设备以及航空发动机等高科技领域内，制作重要部件的情况，甚为普遍。
【发明内容】
本发明的目的在于克服了现有技术中的中频感应炉仅适用于单渣法或俗称“一渣半”法冶炼精密合金和特殊合金等材料的不足，提供了一种重复造新渣的总次数达二次或二次以上的多渣法冶炼工艺可显著降低钢中的硫、氧含量，从而成功地冶炼用于冷或热加工的精密或特殊合金等高端金属产品，如精密合金：复合双金属用组元合金带材Ni22Cr3及膨胀合金带材4J36、4J42等以及如特殊合金带材：焊接材料EQ308、EQ347、EQ316L等，这些精密或特殊合金应用于核电装置、石油化工加氢反应器及其它高科技领域。
为实现上述实验的目的，本发明提出了中频感应炉多渣法冶炼精密或特殊合金脱硫、氧工艺：中频感应炉容量小于等于6吨，在采用金属、返回料及其他附加料冶炼一炉钢的过程中，重复造新渣的总次数达二次及二次以上，每次造新渣需扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，并留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入新渣料，重复造新渣；造渣后，采用沉淀脱氧剂和扩散脱氧剂，分批进行沉淀和扩散脱氧；出钢前，扒清熔池表面结壳渣，出钢温度控制为1620℃-1640℃，钢水兑入盛钢桶，然后浇注成钢锭。
作为优选，所述中频感应炉容量小于等于4吨。
作为优选，所述各种熔炼用的金属原材料包括：纯铁、镍板、重熔锰、铬铁、金属铬的表面状况必须清洁、干燥、无锈、无油污，并且块度大小满足下紧上松的紧密装料原则，装不进的大块料要破碎和剪切后，方可使用。
作为优选，在冶炼一炉钢时，将作为原材料的纯铁切割成4-6支棒材，以垂直炉底的方向插入炉内，棒材的总横截面积为炉底面积的55-75％，棒材高度高出顶部感应圈1000-1300mm。
作为优选，所述造渣的渣料是石灰和萤石，所述石灰的成分和特征为：C≤0.2％，S≤0.025％，CaO≥92％，烧损率≤0.75％，活性度≥350，所述石灰和萤石的颗粒度为20-30mm，所述石灰的烘烤制度为：在850℃下，保温4-5小时，红热状态下使用，所述萤石烘烤制度为：在300℃-400℃，保温3-4小时，并在保温或干燥状态下使用。
作为优选，在一炉钢的冶炼过程中，在所需造渣的各个冶炼时期，一次造渣所需石灰的总用量均为4.5-6公斤/吨钢水，萤石总用量为1.8-2.5公斤/吨钢水。
作为优选，在一炉钢的冶炼过程中，重复造渣三次，包括炉料熔化过程中的初渣在内，共造渣四次，分别在四个时期，炉料熔化过程期造的初渣，以及炉料熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的各时期的进入前，各重复造渣一次。
作为优选，在炉料熔化过程期，初渣的造渣操作为：当炉料熔化20-25％时，加入造渣用石灰3-5公斤及萤石1-2公斤以能覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按规定一次造渣所需石灰和萤石总用量扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量。
作为优选，炉料熔清后，扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的石灰和萤石的用量，并进入炉料熔清后的钢液升温期操作。
作为优选，在一炉钢的冶炼过程中的炉料熔清后的钢液升温期、精炼期及出钢期三个时期采用沉淀脱氧剂和扩散脱氧剂对钢液进行脱氧操作。
作为优选，所述沉淀脱氧剂采用Al块，Si-Ca块，所述扩散脱氧剂采用Al粉，Si-Ca粉，所述沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Si-Ca粉的成分均为：Si含量≥55％，Ca含量16-20％，所述沉淀脱氧剂Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，所述沉淀脱氧剂Al块及扩散脱氧剂Al粉的烘烤制度100℃*4小时，保温或干燥状态下使用，所述沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Si-Ca粉的烘烤制度为：在300℃-400℃下，保温3-4小时，保温或干燥状态下使用。
作为优选，在冶炼过程中，沉淀脱氧剂Al块的总加入量为0.25-0.3公斤/吨钢水，Si-Ca块总加入量为2-2.5公斤/吨钢水，扩散脱氧剂Al粉的总加入量为0.3-0.65公斤/吨钢水，Si-Ca粉总加入量为1-1.4公斤/吨钢水，除沉淀脱氧剂Al块外，其他脱氧剂总共分成9-12批，分别在炉料熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期按各自规定的批数，分批加入炉内。
作为优选，在炉料熔清后的钢液升温期，新渣形成后，测温，当钢液温度升高至1570℃-1590℃的情况下，先拨渣一次性将Al块总加入量插入钢水进行沉淀脱氧，然后将沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉相结合分5-7批进行脱氧，在每批扩散脱氧剂加入炉内前，先拨渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，再将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉及Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间相隔2-3分钟。
作为优选，在炉料熔清后的钢液升温期操作结束后，钢水经充分搅拌，待渣色显白色后，取熔清试样分析化学成分，然后扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入一次造渣的石灰和萤石的用量，并进入精炼期。
作为优选，在精炼期，新渣形成后，测温，当钢液温度控制为1590℃-1610℃的情况下，将沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉相结合的脱氧剂分2-4批进行脱氧，每批脱氧方法为：先拨渣加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，再将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉及Si-Ca粉点渣3次，两批之间相隔时间为2-3分钟，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。
作为优选，精炼期操作结束后，扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能使覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入一次造渣的石灰和萤石的用量，并进入出钢期。
作为优选，在出钢期，新渣形成后，沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉相结合，分1-2批进行脱氧，每批脱氧方法为：先拨渣加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，再将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，两批之间间隔时间为2-3分钟。
作为优选，在出钢期，新渣形成后，炉内钢水在高温下，保持的时间不得大于15分钟，白渣应保持10分钟以上，出钢前10分钟内不得加新的渣料，调整成分的少量合金附加料，必须在离出钢前10分钟内加完，出钢前，最终钢水温度控制为1610℃-1630℃，出钢前，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。
作为优选，出钢后，盛钢桶进行吹Ar搅拌，吹Ar搅拌时间≥3分钟，并采用专门的Ar气保护装置，钢水在吹Ar保护装置的吹Ar保护下浇注成钢锭，盛钢桶吹Ar搅拌及Ar保护装置的吹Ar保护的Ar气压力均为0.2-0.4Mpa，浇注温度控制为1515℃-1540℃。
作为优选，所述专门的Ar气保护装置是由上下两只Φ25-Φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈所组成的支架和盛钢桶的下面插入一只Φ25-Φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈相结合所组成的装置；其中支架下面的一只圆圈在其钢管上面，支架上面的一只圆圈也在其钢管的上面，盛钢桶下面插入的一只圆圈在其钢管的下面，三只圆圈的这三个部位，都钻成一圈Φ2-Φ3mm的圆孔，孔间距20mm；三只弯成的圆圈直径均为Φ350mm，钢水浇注时，将装有两圆圈的支架，放在以中注管的漏斗砖为中心的部位，开通Ar气后，Ar气从三只圆圈的钢管的钻孔中吹出，形成用Ar气密封的圆筒形屏障，使盛钢桶下的钢水流注在Ar气保护下将钢水注入钢锭模，并在盛钢桶下取成品试样。
本发明的有益效果：
1.在一炉钢的冶炼过程中，造新渣的总次数达二次或二次以上，每次造渣，需扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时造新渣，以达到每造一次新渣，加强一次脱硫、脱氧的作用，二次或二次以上的重复造新渣的综合作用，将钢中的硫和氧极大程度的降低到较低水平。
2.通过控制加入石灰和萤石的成分和质量、颗粒度、数量、烧损率、活性度以及合适的烘烤制度，特别是石灰烘烤至850℃，保温4-5小时，在红热状态下使用，这样既可将石灰中的水分去尽，从而不沾污钢液，又减少了熔化石灰所需消耗的炉子热量，还能快速造渣，使所造新渣迅速形成具有合适的碱度、温度、渣量、流动性以及渣中氧化物下降到较低限度的良好炉渣，从而充分发挥炉渣良好的脱氧和脱硫作用。
3.在炉料熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期，沉淀脱氧剂Al块在炉内熔清后的钢液升温期开始时，就拔渣一次性插入炉内钢液中；沉淀脱氧剂Si-Ca块、扩散脱氧剂Si-Ca粉和Al粉按各自规定的方法和批数加入炉内，其中，Si-Ca块拔渣后加入炉内钢液中，Si-Ca粉和Al粉分批加入炉内表面渣层，预热1-2分钟后，每批点渣3次；这样的沉淀和扩散脱氧工艺，可充分发挥良好的脱氧及去除氧化夹杂物的作用。
4.加入作为原材料的纯铁，铸成3-5支棒材，在熔池原材料熔化形成钢水达一定深度时，以垂直于炉底的方向，插入炉内，其横截面积为炉底面积的60-75％，棒材高度为高于顶部感应圈的1000-1300mm的纯铁装入方法，符合中频感应炉紧密装料原则，充分地切割磁力线，最大限度地利用电磁感应的热能转换，加速纯铁熔化，降低电耗，避免钢水过热，缩短冶炼时间，有利于钢液净化和降低冶炼成本。
5.出钢前，扒清熔池表面结壳渣后，然后将钢水倒入盛钢桶的出钢方法，有利于净化钢液，并防止暴露的钢液氧化及从大气中吸入气体。
6.出钢过程中钢渣齐出，使钢水与炉渣充分混合搅拌，进一步达到脱硫、氧目的。
7.出钢后，盛钢桶内吹Ar搅拌，可使钢中氧化夹杂物充分上浮，从而进一步提高钢水的脱氧效果，并使钢水成分进一步均匀化。
8.采用专门结构的Ar气保护装置，钢水在吹Ar保护下浇注，可防止钢水在浇注过程中的氧化及吹入大气中的N2、H2，同时还可在Ar气的气氛中一定程度的逸出气体。
9.采取了本发明的工艺，结果钢水中S含量从0.003-0.005％下降至低于0.002％；O2含量从0.005％-0.007％(50-70ppm)下降至低于0.004％(40ppm)；A+B+C+D类的非金属夹杂物(细系)评级之和从3-5级下降至2-2.5级。具体工艺如下；采用合适的装料方法，加速原材料的熔化，在一炉钢的冶炼过程中，重复造新渣的总次数达二次或二次以上，每次造渣需扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时造新渣；造新渣后，采用扩散脱氧剂和沉淀脱氧剂按规定分批进行沉淀和扩散脱氧；出钢前，扒清熔池表面结壳渣，出钢温度控制为1610-1630℃；出钢过程中，钢渣齐出，使钢水与炉渣充分混合，搅拌；钢水兑入盛钢桶内后，进行吹Ar搅拌；钢水在专门结构的Ar气保护装置的吹Ar保护下，浇注成钢锭；这样的工艺可以成功的冶炼对硫、氧含量要求较低的精密合金和特种合金材料等高端金属产品。
本发明涉及的技术特征解释如下：
1、炉渣碱度、脱氧、流动性、温度及渣量是影响钢中脱硫、脱氧的主要因素：
对精密或特种合金等高端金属产品的分子理论的脱硫机理认为，硫在钢中基本上以FeS形式存在，表示为[FeS]，其中中括号[]表示在钢中，硫在渣中主要以CaS形式存在，表示为(CaS)，其中小括号()表示在渣中，脱硫过程为：⑴钢液中硫化物向渣中转移：[FeS]→(CaS)；⑵渣中的硫化铁与游离的CaO相互作用：(FeS)+(CaO)＝(CaS)+(FeO)；脱硫的总反应可写成：[FeS]+(CaO)＝(CaS)+(FeO),反应平衡常数为
Ks＝(CaS)*(FeO)/[FeS]*(CaO)
CaS不溶于钢液，随着脱硫反应的进行，渣中(FeS)减少，根据分配定律，渣中(FeS)减少，钢液中[FeS]又扩散转入炉渣与(CaO)化合，由此逐渐降低钢液的硫含量。
影响钢中脱硫、脱氧的主要因素为；
⑴炉渣碱度(CaO/SiO2)：脱硫反应是通过炉渣进行的，炉渣成分对其有着重要的影响，对脱硫起决定性作用的是碱度(CaO/SiO2)，CaO是脱硫反应的首要条件，提高炉渣碱度，渣中CaO的有效浓度增加，根据质量作用定律，脱硫反应将朝着降硫的反向发展，但碱度过高，炉渣流动性将会下降，反而降低脱硫效果。
⑵脱氧：(FeO)对脱硫的影响趋势依其在渣中的浓度而变化，渣中的脱氧元素(C、Si等元素)可以降低(FeO)的浓度，根据质量作用定律能使反应向着降硫的方向进行，同时这些脱氧元素可提高[FeS]的钢渣界面的转移速度，有利于脱硫。
⑶炉渣的流动性：萤石(CaF2)是炉渣的良好稀释剂，能提高炉渣的流动性，有利于脱硫。此外，CaF2能与S形成易发挥的SF6,有直接脱硫作用，同时，它的加入不影响炉渣的碱度，但用量不宜过多，以免炉渣稀释过度及侵蚀炉底。
⑷温度：脱硫反应是吸热量不大的吸热反应，温度的变化对反应平衡常数(Ks)没有显著的影响，但提高温度有利于改善炉渣和钢液的流动性，可以促进钢中[FeS]向钢渣界面的转移，同时增加(CaS)离开反应区的速度，从而使反应向着脱硫的方向发展，因此脱硫应在高温下进行。
⑸渣量：随着脱硫反应的进行，(CaS)浓度逐渐提高，脱硫阻力逐渐增大。增加渣量(CaS)浓度降低，根据质量作用定律，对脱硫有利。另外渣量增加时，(FeS)浓度冲淡，根据分配定律又促使钢中的[FeS]向钢渣界面转移，也是有利于脱硫反应的，但渣量不能过大，否则会延长还原时间，增加热量损耗，也有害于炉衬的寿命。
中频感应炉多渣法冶炼精密合金和特殊合金材料的脱硫、氧工艺所包括的二次或二次以上的重复造新渣，每次造新渣的石灰和萤石的加入量、成分和特性；造新渣后，采用的扩散脱氧剂和沉淀脱氧剂的加入量、加入时期和加入方法以及冶炼过程中的炉料熔清后的钢液升温期、精炼期及出钢期各项工艺要求都是按照上述影响钢水中脱硫、脱氧的五个主要因素：炉渣碱度、脱氧、流动性、温度及渣量设法达到预定要求来控制确定的，这五个主要因素控制在预定要求的范围内，方能充分发挥每次造渣的作用。综合二次或二次以上的重复造新渣，每次造新渣后按规定要求的脱氧和冶炼过程中的各项控制，足以将钢水中的硫、氧含量降低到较低的水平。
2、每次重复造新渣前或出钢前，要扒清熔池表面结壳渣的原因
中频感应炉与电弧炉、电阻炉等不同，反映到冶炼过程上也就具有它本身固有的特点，电能通过电磁转换为热能的原理，用以冶炼金属。在感应炉炉渣中，不能产生感应电流，其熔化和加热完全依靠金属对它的传导热，因此炉渣的温度相对较低，特别是与大气接触的表面一层炉渣容易结块，这层结壳渣氧化物含量高且无流动性，不利于钢渣界面上的脱硫、氧反应，所以必须将其扒除，方能重新造好新渣。
3、中频感应炉中必须按规定的时期和方法，分批进行沉淀和扩散脱氧。
⑴沉淀脱氧
这种脱氧方法的原理是向钢液中加入对氧的亲和力比铁更大的元素，如块状的Al、Ti、Si、Mg及其他的合金，使溶解于钢液中的氧化铁等氧化物还原，如分式所示：
X[FeO]+Y[E]＝(EyOx)+X[Fe]
公式中E表示为沉淀脱氧元素，中括号[]表示为在钢中，小括号()表示在渣中。这样沉淀脱氧，其主要任务有两个，其一，按要求除去以氧化铁等氧化物形成溶解于钢中的过剩氧；其二，把生成的脱氧产物从钢液中排到炉渣中。总之，沉淀脱氧的目的是要从钢液中去除各种形式存在的氧。
⑵扩散脱氧
扩散脱氧一般可用以下公式表示
[FeO]＝(FeO)
(FeO)+[E]＝(EO)+[Fe]
公式中E表示为扩散脱氧剂元素，中括号[]表示为钢中，小括号()表示在渣中。
依靠炉渣来抽取[FeO]，可以达到所要求的脱氧程度。因为扩散过程的速度一般很慢，达到平衡要相当长的时间，因此扩散脱氧的速度是很慢的。
⑶加快沉淀和扩散脱氧的途径
中频感应炉的炉内钢水在电磁力的作用下有一定的搅拌能力，但与电弧炉，AOD炉相比其搅拌力要微弱得多，特别是AOD炉中吹O2、Ar及N2产生的搅拌力，可使钢渣充分搅拌混合。这里结合本发明专利所要说明的问题，研讨中频感应炉加快沉淀和扩散脱氧的途径：
对沉淀脱氧来说，可通过搅拌和提高钢渣温度，加强脱氧元素和脱氧产物的扩散速度，同时提高炉渣碱度和流动性，减少渣中氧化物含量以及沉淀脱氧剂直接插入或拔渣加入炉内钢水，可避免沉淀脱氧剂在大气中的氧化，加快脱氧速度，如沉淀脱氧时，Al在炉料熔清后的钢液升温期的一开始就一次插入炉内钢液，以后的Si-Ca块在分批脱氧时，每批都需先拔渣，将Si-Ca块直接加入炉内钢液内，这样可加快并充分发挥沉淀脱氧剂的作用。
在二次或二次以上的重复造渣中，每次加入的合适成分的沉淀脱氧剂Si-Ca块是基于硅对钢水良好的脱氧作用及钙具有改变脆性夹杂物Al2O3的形状，结构等性质，并使Al2O3易于上浮，最终使钢中氧的含量及夹杂物评定中脆性夹杂物B级的评定级别下降，其加工性能得到改善。
对扩散脱氧来说，可通过钢水中氧化物扩散到钢渣界面，经脱氧反应后，脱氧产物扩散到渣中，还原的铁元素返回钢水。因此脱氧元素与钢水中氧化物在钢渣界面上的紧密接触快速反应，脱氧元素及钢水中的氧化物快速扩散到钢渣界面以及脱氧后氧化脱氧产物以及还原的铁元素快速扩散离开钢渣界面是加快扩散脱氧的重要途径，以下方面是实现这一途径的关键因素：
①中频感应炉的电磁搅拌力，从动力学上加强了扩散作用。
②二次或二次以上重复造新渣，其实质是结果增加了渣量，提高渣的碱度，降低渣中FeO的含量，从热力学上使钢中的FeO加快朝着被还原的方向进行反应，净化了钢液。
③每次重复造新渣前，扒清炉渣表面结壳渣，以致清除旧渣中FeO等的氧化物，有利于造好有合适碱度的新渣，从而从热力学上促进钢中氧化物的还原。
④扩散脱氧时，分批加入扩散脱氧剂，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批次加入时间相隔2-3分钟，每批点渣3次，所谓点渣就是将操作棒点住渣面上的扩散脱氧剂，然后将脱氧剂压入钢渣界面，这是为了使扩散脱氧剂和钢液中氧化物，在钢渣界面上充分接触，加强脱氧反应，在点渣后，用操作棒在钢渣之间进行一定程度的适当搅拌，这在此动力学上都是有利于充分发挥扩散脱氧剂作用的有效措施。
4、出钢期，炉内钢水在高温下保持的时间不得大于15分钟。
出钢期，炉内钢水较高，一般在1600℃以上，长时间停留在耐火材料的炉衬内，会发生耐火材料的严重侵蚀，其侵蚀下来的氧化物进入钢水，使钢水质量恶化，故限定保持时间不得大于15分钟。
5、用作原料的纯铁，切割成4-6支棒材，装入炉内。
用作原材料的纯铁棒材，总横截面积为炉底面积的55-75％，以垂直于炉底的方向插入炉内，棒材的高度高于顶部感应圈的1000-1300mm，随着熔化向下沉入，这样的纯铁装料方法符合紧密装料原则，能充分利用电能通过电磁感应转换为的热能，加快纯铁的熔化速度，避免原先单支纯铁插入炉内或块状纯铁散装入炉时，不但造成电磁感应转换的热能不能充分利用，而且单支纯铁长时间熔化，使炉内钢水在高温下，长时间的暴露在大气中，吸收气体，恶化钢液质量，延长熔炼时间。
6、出钢时，钢渣齐出
在出钢期前的炉料熔清后的钢液升温期，精炼期已重复造了二次新渣，钢水得到了净化，这时出钢期所造的新渣碱度较高，渣中氧化夹杂物少，所以出钢时，仅需扒除表面结壳渣，不流部分渣液，将剩余的渣都留在炉内，要求钢渣齐出是为了使新造的炉渣与钢在出钢过程中，能充分混合搅拌，从而进一步降低钢水中硫、氧含量。
7、出钢后，盛钢桶吹Ar搅拌
盛钢桶吹Ar搅拌，除了使钢中成分均匀化外，还可使钢中氧化夹杂物充分上浮，使钢水得到良好的脱氧效果，但吹Ar时间不宜过长，以免钢水温度下降过大，吹Ar压力也必须控制在一定范围内，以免过大压力使钢水翻出渣层，暴露在空气中，造成二次氧化。
8、钢水在专门的Ar气保护装置的吹Ar保护下浇注
专门的Ar气保护装置是由上下两只由φ25-30mm的不锈钢管弯成的圆圈所组成的支架，和盛钢桶的下面插入一只Φ25-Φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈相结合所组成的装置；其中支架下面的一只圆圈在其钢管上面，支架上面的一只圆圈也在其钢管的上面，盛钢桶下面插入的一只圆圈在其钢管的下面，三只圆圈的这三个部位，都钻成一圈Φ2-Φ3mm的圆孔，孔间距20mm，三只弯成的圆圈直径均为Φ350mm，开通Ar气后，Ar气从钢管的钻孔中吹出，形成以Ar气密封的圆筒形屏障，比目前有的企业使用的单只圆圈更为明显有效地保护钢水，以免大气中的气体被钢液流注吸入，同时，因圆筒形屏障中的O2、N2、H2气体的分压力较低，这也有利于钢液中气体的逸出。
9、单渣法和三次及以上造渣的多渣法的含义
所谓单渣法就是在整个冶炼过程中，直至冶炼完毕出钢，不重新造渣，只造一次渣；所谓重复造新渣就是扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层覆盖熔池钢液面的薄渣层，再加入一次造渣所需石灰和萤石的总量重新造新渣；冶炼开始的第一次造渣称为初渣，以后如重复造新渣一次，包括初渣在内为二次的造渣，这种造渣法一般称为双渣法，如重复造新渣二次或二次以上，包括初渣在内为三次或三次以上的造渣，这种造渣法成功总称为多渣法。
本发明在炉料熔化过程期的初渣的造渣过程中，一次造渣所用的石灰和萤石的总量分二次加入，中间虽进行了扒除表面结壳渣，再加入一次造渣石灰和萤石的总量扣除第一次造渣所用石灰和萤石用量后的余量，这样的初渣的造渣过程仍称作一次造渣。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特殊合金脱硫、氧工艺的工艺流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
中频感应炉炉容量≤6吨，最佳炉容量≤4吨。
在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的表面清洁、干燥、无油污、水锈和氧化皮的金属原材料，包括纯铁、镍极、重熔锰、铬铁、金属铬；纯铁切割成4-6支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内，当炉料熔化20-25％时，加入少量造渣用石灰3-5公斤及萤石1-2公斤，以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣总用量，即：石灰4.5-6公斤/吨钢水及萤石1.8-2.5公斤/吨钢水扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。在炉料熔化过程期，熔清后的钢液升温期、精炼期的每个时期的结束端，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料用量：石灰4.5-6公斤/吨钢水及萤石1.8-2.5公斤/吨钢水，炉渣碱度为3-3.6，重复造新渣总共3次，出钢前10分钟不得加入新渣料和调整成分用的其他附加金属料；出钢时，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C≤0.2％，S<0.025％，CaO≥92％，烧损率≤0.75％，活性度(在盐酸滴定时)≥350。石灰的烘烤制度为：850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧剂采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si≥55％，Ca：1.6-20％，Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.25-0.3公斤/吨钢水及2.-2.5公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.3-0.65公斤/吨钢水及1-1.4公斤/吨钢水。沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端拔渣，一次性插入总用量的Al块。其余的Si-Ca块、Si-Ca粉及Al粉的总用量合在一起，平均分成9-12批的分配量，在各个冶炼时期加入炉内，其操作为：每批扩散脱氧剂加入炉内前，先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后，将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉及Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期加入5-7批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1570℃-1590℃，然后取熔清样；精炼期加3-4批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1590℃-1610℃，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢期加入1-2批，脱氧后经充分搅拌，测温，出钢温度控制为1610-1630℃.
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌时间≥3分钟，静置时间≥2分钟，吹Ar压力0.2-0.4Mpa，浇注温度控制为1515-1540℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，Ar压力为0.2-0.4Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
实施例所涉及到的三种精密合金材料及三种特殊合金材料
三种精密合金材料：Ni22Cr3、4J36、4J42
三种特殊合金材料：EQ308、EQ347、EQ316L
下表1为上述三种精密合金材料及三种焊接材料的化学成分：
Figure BDA0002578276010000191
实施例1
冶炼Ni22Cr3中频感应炉容量为4吨。
在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的表面清洁、干燥、无油污、水锈和氧化皮的金属原材料，其中纯铁铸成6支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内。在炉料熔化过程期，当炉料熔化20-25％时，加入石灰4公斤，萤石1.5公斤以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣所用渣料总用量：石灰4.5公斤/吨钢水及萤石1.8公斤/吨钢水，扣除上述当炉料熔化20.-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。随后在熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的每个时期的进入前，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料总用量，即：石灰4.5公斤/吨钢水及萤石1.8公斤/吨钢水，炉渣碱度3-3.6，重复造新渣总共3次。出钢前10分钟未加入新渣料和调整成分用的其他金属料，出钢时扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C：0.2％，S：0.025％，CaO：93％，烧损率0.72％，活性度(在盐酸滴定时)为350。石灰的烘烤制度为850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si：55％，Ca：20％。Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.25公斤/吨钢水及2公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.38公斤/吨钢水及1公斤/吨钢水。Si-Ca块、Al粉、Si-Ca粉的总量合在一起平均分成12批，在各个冶炼时期分批加入炉内，其操作为：沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端，新渣形成后，钢液温度升高至1580℃先拨渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在炉内渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣三次，其中头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期7批，脱氧后经充分搅拌、测温、钢液温度控制为1580℃，然后取熔清样；精炼期加入3批，脱氧后经充分搅拌、测温，钢水温度控制为1590℃，并根据熔清样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢加入2批，脱氧后，经充分搅拌、测温，出钢温度控制在1610℃。
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌3.5分钟，静置2分钟，吹Ar压力0.3Mpa，浇注温度为1515℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，吹Ar压力为0.3Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
成品钢的硫、氧含量及非金属夹杂物评级情况如下表2所示：
Figure BDA0002578276010000211
实施例2
冶炼4J36，中频感应炉容量4吨。
在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的表面清洁、干燥、无油污和氧化皮的金属原材料，其中，纯铁铸成4支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内。当炉料熔化20-25％时，加入石灰3公斤及萤石1.5公斤，以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣所用渣料总用量，即：石灰5公斤/吨钢水及萤石1.5公斤/吨钢水扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。随后在熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的每个时期的进入前，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料用量：石灰5公斤/吨钢水及萤石1.5公斤/吨钢水，炉渣碱度为3-3.4，重复造新渣3次，出钢前10分钟未加入新渣料和调整成分用的其他附加金属料；出钢时，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C：0.18％，S：0.025％，CaO：92％，烧损率:0.74％，活性度(在盐酸滴定时)360。石灰的烘烤制度为：850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si：58％，Ca：18％，Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.3公斤/吨钢水及2公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.4公斤/吨钢水及1.3公斤/吨钢水。Si-Ca块、Al粉、Si-Ca粉合在一起平均分成10批，在各个冶炼时期分批加入炉内，其操作为：沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端新渣形成后，钢液温度升高至1570℃，先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在炉内渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期加入6批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1570℃，然后取熔清样；精炼期加2批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1590℃，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢期加入2批，脱氧后经充分搅拌，测温，出钢温度控制为1620℃.
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌时间4分钟，静置时间2分钟，吹Ar压力0.2Mpa，浇注温度控制为1530℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，Ar压力为0.2-0.4Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，吹Ar压力为0.2Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
成品钢的硫、氧含量及非金属夹杂物评级情况如下表3所示：
Figure BDA0002578276010000231
实施例3
冶炼4J42，中频感应炉容量4吨。
在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的、表面清洁、干燥、无油污和氧化皮的金属原材料，其中，纯铁铸成4支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内。当炉料熔化20-25％时，加入石灰5公斤及萤石2公斤，以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣所用渣料总用量，即：石灰6公斤/吨钢水及萤石2.5公斤/吨钢水扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。随后在熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的每个时期的进入前，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料用量：石灰6公斤/吨钢水及萤石2公斤/吨钢水，炉渣碱度为3.5，重复造新渣3次，出钢前10分钟未加入新渣料和调整成分用的其他附加金属料；出钢时，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C：0.2％，S：0.023％，CaO：94％，烧损率:0.72％，活性度(在盐酸滴定时)350。石灰的烘烤制度为：850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si：56％，Ca：18％，Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.25公斤/吨钢水及2.3公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.5公斤/吨钢水及1.2公斤/吨钢水。Si-Ca块、Al粉、Si-Ca粉合在一起平均分成11批，在各个冶炼时期分批加入炉内，其操作为：沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端新渣形成后，钢液温度升高至1570℃，先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在炉内渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期加入7批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1580℃，然后取熔清样；精炼期加3批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1610℃，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢期加入1批，脱氧后经充分搅拌，测温，出钢温度控制为1630℃.
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌时间4分钟，静置时间3分钟，吹Ar压力0.3Mpa，浇注温度控制为1520℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，Ar压力为0.3Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
成品钢的硫、氧含量及非金属夹杂物评级情况如下表4所示：
Figure BDA0002578276010000251
实施例4
冶炼EQ308，中频感应炉容量4吨，在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的、表面清洁、干燥、无油污和氧化皮的金属原材料，其中，纯铁铸成4支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内。当炉料熔化20-25％时，加入石灰3.5公斤及萤石1公斤，以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣所用渣料总用量，即：石灰5公斤/吨钢水及萤石1.8公斤/吨钢水扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。随后在熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的每个时期的进入前，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料用量：石灰5公斤/吨钢水及萤石1.8公斤/吨钢水，炉渣碱度为3.3，重复造新渣3次，出钢前10分钟未加入新渣料和调整成分用的其他附加金属料；出钢时，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C：0.19％，S：0.020％，CaO：93％，烧损率:0.73％，活性度(在盐酸滴定时)370。石灰的烘烤制度为：850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si：57％，Ca：17％，Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.3公斤/吨钢水及2.3公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.3公斤/吨钢水及1.3公斤/吨钢水。Si-Ca块、Al粉、Si-Ca粉合在一起平均分成11批，在各个冶炼时期分批加入炉内，其操作为：沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端新渣形成后，钢液温度升高至1570℃，先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在炉内渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期加入5批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1590℃，然后取熔清样；精炼期加4批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1600℃，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢期加入2批，脱氧后经充分搅拌，测温，出钢温度控制为1620℃。
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌时间4分钟，静置时间3分钟，吹Ar压力0.4Mpa，浇注温度控制为1535℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，Ar压力为0.4Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
成品钢的硫、氧含量及非金属夹杂物评级情况如下表5所示：
Figure BDA0002578276010000261
实施例5
冶炼EQ347，中频感应炉容量4吨。
在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的表面清洁、干燥、无油污和氧化皮的金属原材料，其中，纯铁铸成5支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内。当炉料熔化20-25％时，加入石灰5公斤及萤石2公斤，以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣所用渣料总用量，即：石灰6公斤/吨钢水及萤石1.75公斤/吨钢水扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。随后在熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的每个时期的进入前，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料用量：石灰6公斤/吨钢水及萤石2.5公斤/吨钢水，炉渣碱度为3-3.6，重复造新渣3次，出钢前10分钟未加入新渣料和调整成分用的其他附加金属料；出钢时，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C：0.18％，S：0.025％，CaO：0.92％，烧损率:0.73％，活性度(在盐酸滴定时)360。石灰的烘烤制度为：850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si：55％，Ca：17％，Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.3公斤/吨钢水及2.4公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.5公斤/吨钢水及1.4公斤/吨钢水。Si-Ca块、Al粉、Si-Ca粉合在一起平均分成9批，在各个冶炼时期分批加入炉内，其操作为：沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端新渣形成后，钢液温度升高至1570℃，先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在炉内渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，各批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期加入5批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1590℃，然后取熔清样；精炼期加3批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1600℃，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢期加入1批，脱氧后经充分搅拌，测温，出钢温度控制为1620℃.
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌时间3分钟，静置时间2分钟，吹Ar压力0.4Mpa，浇注温度控制为1525℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，Ar压力为0.4Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
成品钢的硫、氧含量及非金属夹杂物评级情况如下表6所示：
Figure BDA0002578276010000281
实施例6
冶炼EQ316L，中频感应炉容量4吨。
在中频感应炉中装入块度大小满足下紧上松的紧密装料原则的表面清洁、干燥、无油污和氧化皮的金属原材料，其中，纯铁铸成5支棒材，以垂直于炉底的方向插入炉内。当炉料熔化20-25％时，加入石灰4公斤及萤石1公斤，以覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按一次造渣所用渣料总用量，即：石灰5公斤/吨钢水及萤石1.5公斤/吨钢水扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量，直至熔清。随后在熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的每个时期的进入前，均为下一个时期按如下操作要求进行造渣：扒清熔池表面结壳渣，流掉部分液态渣，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的渣料用量：石灰5公斤/吨钢水及萤石1.8公斤/吨钢水，炉渣碱度为3-3.4，重复造新渣3次，出钢前10分钟未加入新渣料和调整成分用的其他附加金属料；出钢时，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。上述石灰和萤石颗粒度为20-30mm，石灰的成分和特性为：C：0.20％，S：0.025％，CaO：93％，烧损率:0.72％，活性度(在盐酸滴定时)360。石灰的烘烤制度为：850℃*4小时，在红热状态下使用，萤石的烘烤制度为400℃*4小时，在干燥状态下使用。
脱氧采用沉淀脱氧剂：Al块，Si-Ca块及扩散脱氧剂：Al粉，Si-Ca粉；Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，Si-Ca块(粉)的成分为Si：56％，Ca：19％，Al块和Si-Ca块的总用量相应分别为：0.3公斤/吨钢水及2.5公斤/吨钢水；Al粉和Si-Ca粉的总用量相应分别为0.65公斤/吨钢水及1.35公斤/吨钢水。Si-Ca块、Al粉、Si-Ca粉合在一起平均分成11批，在各个冶炼时期分批加入炉内，其操作为：沉淀脱氧剂Al块，在炉料熔清后的钢液升温期的开始端新渣形成后，钢液温度升高至1570℃，先拔渣，一次性插入总用量的Al块，随后每批扩散脱氧剂加入前，先拔渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，然后将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在炉内渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间间隔2-3分钟。
各冶炼时期，各批量加入脱氧剂的具体分配批数、测温、搅拌、取样及钢液温度控制为：炉料熔清后的钢液升温期加入6批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1580℃，然后取熔清样；精炼期加4批，脱氧后经充分搅拌，测温，钢水温度控制为1610℃，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。出钢期加入1批，脱氧后经充分搅拌，测温，出钢温度控制为1630℃.
钢水倒入盛钢桶后，吹Ar搅拌时间3.5分钟，静置时间2.5分钟，吹Ar压力0.2-0.4Mpa，浇注温度控制为1540℃。
模注在专门的Ar气保护装置下进行浇注，Ar压力为0.4Mpa，并在盛钢桶下取成品样。
成品钢的硫、氧含量及非金属夹杂物评级情况如下表7所示：
Figure BDA0002578276010000301
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：中频感应炉容量小于等于6吨，在采用金属、返回料及其他附加料冶炼一炉钢的过程中，重复造新渣的总次数达二次或二次以上，每次造渣需扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，并留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入新渣料，重新造新渣；造新渣后，采用沉淀脱氧剂和扩散脱氧剂，按规定分批进行沉淀和扩散脱氧；出钢前，扒清熔池表面结壳渣，出钢温度控制为1620℃-1640℃，钢水兑入盛钢桶，然后浇注成钢锭。
2.如权利要求1所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：所述中频感应炉容量小于等于4吨。
3.如权利要求2所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：各种熔炼用的金属原材料，包括：纯铁、纯镍板、重熔锰、铬铁、金属铬的表面状况必须清洁、干燥、无锈、无油污，并且块度大小满足下紧上松的紧密装料原则，装不进的大块料要破碎和剪切后，方可使用。
4.如权利要求3所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在冶炼一炉钢时，将作为原材料的纯铁切割成4-6支棒材，以垂直炉底的方向插入炉内，棒材的总横截面积为炉底面积的55-75％，棒材高度高出顶部感应圈1000-1300mm。
5.如权利要求4所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：所述造渣的渣料是石灰和萤石，所述石灰的成分和特征为：C≤0.2％，S≤0.025％，CaO≥92％，烧损率≤0.75％，活性度≥350，所述石灰和萤石的颗粒度为20-30mm，所述石灰的烘烤制度为：在850℃下，保温4-5小时，红热状态下使用，所述萤石烘烤制度为：在300℃-400℃，保温3-4小时，并在保温或干燥状态下使用。
6.如权利要求5所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在一炉钢的冶炼过程中，在所需造渣的各个冶炼时期，一次造渣所需石灰的总用量均为4.5-6公斤/吨钢水，萤石总用量为1.8-2.5公斤/吨钢水。
7.如权利要求6所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在一炉钢的冶炼过程中，重复造渣三次，包括炉料熔化过程中的初渣在内，共造渣四次，分别在四个时期，炉料熔化过程期造的初渣，以及炉料熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期的各时期的进入前，各重复造渣一次。
8.如权利要求7所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在炉料熔化过程期，初渣的造渣操作为：当炉料熔化20-25％时，加入造渣用石灰3-5公斤及萤石1-2公斤以能覆盖钢液面为准，当炉料熔化60-70％时，扒清熔池表面结壳渣，再及时加入按规定一次造渣所需石灰和萤石总用量扣除上述当炉料熔化20-25％时所加入的石灰和萤石用量后的余量。
9.如权利要求8所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：炉料熔清后，扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入按规定一次造渣的石灰和萤石的用量，并进入炉料熔清后的钢液升温期操作。
10.如权利要求9所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在一炉钢的冶炼过程中的炉料熔清后的钢液升温期、精炼期及出钢期三个时期采用沉淀脱氧剂和扩散脱氧剂对钢液进行脱氧操作。
11.如权利要求10所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：所述沉淀脱氧剂采用Al块，Si-Ca块，所述扩散脱氧剂采用Al粉，Si-Ca粉，所述沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Si-Ca粉的成分均为：Si含量≥55％，Ca含量16-20％，所述沉淀脱氧剂Si-Ca块的颗粒度为20-30mm，所述沉淀脱氧剂Al块及扩散脱氧剂Al粉的烘烤制度100℃*4小时，保温或干燥状态下使用，所述沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Si-Ca粉的烘烤制度为：在300℃-400℃下，保温3-4小时，保温或干燥状态下使用。
12.如权利要求11所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在冶炼过程中，沉淀脱氧剂Al块的总加入量为0.25-0.3公斤/吨钢水，Si-Ca块总加入量为2-2.5公斤/吨钢水，扩散脱氧剂Al粉的总加入量为0.3-0.65公斤/吨钢水，Si-Ca粉总加入量为1-1.4公斤/吨钢水，除沉淀脱氧剂Al块外，其他脱氧剂总共分成9-12批，分别在炉料熔清后的钢液升温期、精炼期、出钢期按各自规定的批数，分批加入炉内。
13.如权利要求12所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在炉料熔清后的钢液升温期，新渣形成后，测温，当钢液温度升高至1570℃-1590℃的情况下，先拨渣一次性将Al块总加入量插入钢水进行沉淀脱氧，然后将沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉相结合分5-7批进行脱氧，在每批扩散脱氧剂加入炉内前，先拨渣，加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，再将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉及Si-Ca粉点渣3次，其中，头两批加入时间相隔3-4分钟，以后各批加入时间相隔2-3分钟。
14.如权利要求13所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在炉料熔清后的钢液升温期操作结束后，钢水经充分搅拌，待渣色显白色后，取熔清试样分析化学成分，然后扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入一次造渣的石灰和萤石的用量，并进入精炼期。
15.如权利要求14所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在精炼期，新渣形成后，测温，当钢液温度控制为1590℃-1610℃的情况下，将沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉相结合的脱氧剂分2-4批进行脱氧，每批脱氧方法为：先拨渣加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，再将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对每批撒在渣面上的Al粉及Si-Ca粉点渣3次，两批之间相隔时间为2-3分钟，并根据熔清试样报出的化学成分，调整钢水成分，再取样分析。
16.如权利要求15所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：精炼期操作结束后，扒清熔池表面结壳渣，流渣部分，留下一层能使覆盖钢液面的薄渣层，再及时加入一次造渣的石灰和萤石的用量，并进入出钢期。
17.如权利要求16所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在出钢期，新渣形成后，沉淀脱氧剂Si-Ca块及扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉相结合，分1-2批进行脱氧，每批脱氧方法为：先拨渣加入沉淀脱氧剂Si-Ca块，再将扩散脱氧剂Al粉和Si-Ca粉撒在渣面上，并对撒在渣面上的Al粉和Si-Ca粉点渣3次，两批之间间隔时间为2-3分钟。
18.如权利要求17所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：在出钢期，新渣形成后，炉内钢水在高温下，保持的时间不得大于15分钟，白渣应保持10分钟以上，出钢前10分钟内不得加新的渣料，调整成分的少量合金附加料，必须在离出钢前10分钟内加完，出钢前，最终钢水温度控制为1610℃-1630℃，出钢前，扒清熔池表面结壳渣，然后钢渣齐出，将钢水倒入盛钢桶。
19.如权利要求18所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：出钢后，盛钢桶进行吹Ar搅拌，吹Ar搅拌时间≥3分钟，并采用专门的Ar气保护装置，钢水在吹Ar保护装置的吹Ar保护下浇注成钢锭，盛钢桶吹Ar搅拌及Ar保护装置的吹Ar保护的Ar气压力均为0.2-0.4Mpa，浇注温度控制为1515℃-1540℃。
20.如权利要求19所述的一种中频感应炉多渣法冶炼精密或特种合金脱硫、氧工艺，其特征在于：所述专门的Ar气保护装置是由上下两只Φ25-Φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈所组成的支架和盛钢桶的下面插入一只Φ25-Φ30mm的不锈钢管弯成的圆圈相结合所组成的装置；其中支架下面的一只圆圈在其钢管上面，支架上面的一只圆圈也在其钢管的上面，盛钢桶下面插入的一只圆圈在其钢管的下面，三只圆圈的这三个部位，都钻成一圈Φ2-Φ3mm的圆孔，孔间距20mm；三只弯成的圆圈直径均为Φ350mm，钢水浇注时，将装有两圆圈的支架，放在以中注管的漏斗砖为中心的部位，开通Ar气后，Ar气从三只圆圈的钢管的钻孔中吹出，形成用Ar气密封的圆筒形屏障，使盛钢桶下的钢水流注在Ar气保护下将钢水注入钢锭模，并在盛钢桶下取成品试样。
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