CN112746215A

CN112746215A - 一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法

Info

Publication number: CN112746215A
Application number: CN202011564377.1A
Authority: CN
Inventors: 张文娟; 郑晓丹; 杨庆松; 尤同吉
Original assignee: BEIJING SHOUGANG GITANE NEW MATERIALS CO LTD
Current assignee: BEIJING SHOUGANG GITANE NEW MATERIALS CO LTD
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-05-04

Abstract

本发明特别涉及一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，属于钢铁冶炼技术领域，方法包括：获取炼钢原料；将炼钢原料进行炉前冶炼，获得冶炼钢液；将冶炼钢液进行精炼，精炼过程中，冶炼钢液温度为1550℃‑1650℃时，分至少3批次加入合金进行合金化，获得含合金元素的钢液；将含合金元素的钢液进行浇铸，获得钢锭；控制冶炼钢液温度，保证合金在沸点附近加入到冶炼钢液，提高了元素的回收率，且分至少3批次加入合金进行合金化，有效的降低了反应喷溅程度。

Description

一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法。

背景技术

生产含有铅和铋等低熔点高密度的合金材料，需要在化钢炉或中间包内加入该元素通过合金化手段使该元素熔化并均匀扩散到钢液中。针对电渣冶金工艺冶炼含超易切削不锈钢材料，目前的技术方案为：

(1)炉前冶炼停电后出钢至中间精炼钢包。中间钢包装置做好吹氩精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中，陆续向包中钢水中下部插入铁桶中的铋合金或铅块，其中铋合金或铅块分为两部分分别放入两个铁桶内插入钢水中。

(3)在中间包中吹氩搅拌时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

(4)吹氩完毕后测温值1580-1590度，往中间包渣液面加少许稻壳后立即吊运中间包去浇铸钢锭。

(5)钢水精炼吹氩搅拌均匀成分后，在浇铸致钢锭冒口后及时取样进行全元素化验成分。

发明内容

申请人在发明过程中发现：采用目前的方式进行生产，生产过程中，中间包插入铁桶中的铋合金或铅块时的钢水温度高于铅或铋的沸点造成该类元素烧损量大，使铅或铋元素回收率降低，同时，由于铅或铋元素密度大，在精炼结束后浇铸过程中两种元素不易溶解在钢中造成元素扩散不均，产生较为严重的成分偏析。

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法。

本发明实施例提供了一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，所述方法包括：

获取炼钢原料；

将所述炼钢原料进行炉前冶炼，获得冶炼钢液；

将所述冶炼钢液进行精炼，精炼过程中，冶炼钢液温度为1550℃-1650℃时，分至少3批次加入合金进行合金化，获得含合金元素的钢液；

将所述含合金元素的钢液进行浇铸，获得钢锭。

可选的，所述将所述炼钢原料进行炉前冶炼中，控制冶炼钢液温度在合金沸点以上145℃-155℃。

可选的，所述将所述炼钢原料进行炉前冶炼中，控制冶炼钢液温度为1650℃-1750℃。

可选的，所述将所述冶炼钢液进行精炼中，所述精炼为吹氩搅拌精炼，加入合金后，吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟。

可选的，所述将所述冶炼钢液进行精炼中，精炼结束时，含合金元素的钢液的温度控制在1560℃-1580℃。

可选的，所述将所述含合金元素的钢液进行浇铸中，浇铸的同时进行吹氩弱搅拌。

可选的，所述合金包括铅和铋中的任意一种。

可选的，所述分至少3批次加入合金进行合金化，具体包括，分至少3批次加入置于铁容器中的合金进行合金化。

可选的，所述分至少3批次加入合金进行合金化中，合金的加入次数为3次。

可选的，所述将所述含合金元素的钢液进行浇铸，具体包括：向所述含合金元素的钢液液面添加稻壳后进行浇铸。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，所述方法包括：获取炼钢原料；将所述炼钢原料进行炉前冶炼，获得冶炼钢液；将所述冶炼钢液进行精炼，精炼过程中，冶炼钢液温度为1550℃-1650℃时，分至少3批次加入合金进行合金化，获得含合金元素的钢液；将所述含合金元素的钢液进行浇铸，获得钢锭；控制冶炼钢液温度，保证合金在沸点附近加入到冶炼钢液，提高了元素的回收率，且分至少3批次加入合金进行合金化，有效的降低了反应喷溅程度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：申请人在发明过程中发现：采用目前的方式进行生产，生产过程中，中间包插入铁桶中的铋合金或铅块时的钢水温度高于铅或铋的沸点造成该类元素烧损量大，使铅或铋元素回收率降低，同时，由于铅或铋元素密度大，在精炼结束后浇铸过程中两种元素不易溶解在钢中造成元素扩散不均，产生较为严重的成分偏析；为此，本申请意在提出一种冶炼合金成分均匀的钢的方法

根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，方法包括：

S1.获取炼钢原料；

S2.将炼钢原料进行炉前冶炼，获得冶炼钢液；

S3.将冶炼钢液进行精炼，精炼过程中，冶炼钢液温度为1550℃-1650℃时，优选1600℃，分至少3批次加入合金进行合金化，具体操作时，一般选择合金的加入次数为三次，获得含合金元素的钢液；

S4.将含合金元素的钢液进行浇铸，获得钢锭。

控制冶炼钢液温度为1550℃-1650℃，保证合金在沸点附近加入到冶炼钢液，提高了元素的回收率，在电渣冶金中钢温是由渣温决定的，冶炼过程中渣温过高容易侵蚀炉衬，炉渣成分发生变化不利于去除钢中的夹杂和气体。钢水温度偏低会影响元素的熔化和扩散甚至造成元素偏析，容易造成低温浇注出现事故；，且分至少3批次加入合金进行合金化，有效的降低了反应喷溅程度，优选加入次数为3次，原因在于降低元素反应强度，杜绝发生喷溅情况。使元素陆续平稳的熔化并均匀扩散在钢液中。

作为一种可选的实施方式，将炼钢原料进行炉前冶炼中，控制冶炼钢液温度在合金沸点以上145℃-155℃。

控制冶炼钢液加入铅或铋时的温度在合金沸点以上145℃-155℃的目的在于为中间包钢水精炼时间提供温度支撑，在此温度区间内元素回收率最高，保证浇注时温度要大于钢的熔点80-100度，在钢水精炼过程中每分钟温降约20度精炼时间要达到2.5分钟。在电渣冶金中钢温是由渣温决定的，冶炼过程中渣温过高容易侵蚀炉衬，炉渣成分发生变化不利于去除钢中的夹杂和气体；钢水温度偏低会影响元素的熔化和扩散甚至造成元素偏析，容易造成低温浇注出现事故。

具体而言，当合金为铅或铋时，控制冶炼钢液温度为约1700℃，一般而言控制在1650℃-1750℃。

作为一种可选的实施方式，将冶炼钢液进行精炼中，精炼为吹氩搅拌精炼，加入合金后，吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟，且控制吹氩气的流量为25-30L/min。

在钢液浇铸的同时进行底吹氩气，使钢液中的铋和铅元素在氩气的作用下，向钢液的上部运动，阻碍合金元素由于比重大而自然下沉，以促进合金元素在钢液中更均匀，减轻钢液凝固后的合金偏析问题。控制底吹氩气搅拌流量和时间，是为了均匀钢液的成分和温度。底吹氩气流量不可过大，否则会使渣面翻滚，液面裸露；底吹氩气流量不可过小，否则精炼时间过长，效率低。

作为一种可选的实施方式，将冶炼钢液进行精炼中，精炼结束时，含合金元素的钢液的温度控制在1560℃-1580℃。

控制含合金元素的钢液在精炼结束时的温度为1560℃-1580℃的原因在于申请人发现在此温度能最大程度保证顺利浇注，该温度取值过大的不利影响在于元素烧损增加，钢水冲刷模具，过小的不利影响在于钢水流动性变差，不利于降低气体和夹杂物，容易出现浇注事故。

作为一种可选的实施方式，将含合金元素的钢液进行浇铸中，浇铸的同时进行吹氩弱搅拌。

在钢水精炼和浇铸过程中始终进行吹氩搅拌，特别是在浇铸过程中进行吹氩弱搅拌防止了铅或铋元素在钢中凝固后产生偏析。

作为一种可选的实施方式，分至少3批次加入合金进行合金化，具体包括，分至少3批次加入置于铁容器中的合金进行合金化。

在钢液液面覆盖有一层精炼渣，如果直接将合金投入，合金会先经过精炼渣，会增加合金的损失。因此，采用将合金置于铁容器的方式，加入到钢液面以下进行合金化，可以提高合金的收得率。选择铁容器是考虑，其以铁为主，不会给钢液带来污染。铁容器可以是但不限于铁桶。

作为一种可选的实施方式，将含合金元素的钢液进行浇铸，具体包括：向含合金元素的钢液液面添加稻壳后进行浇铸。

向含有合金元素的钢液面添加稻壳，可以提高炉渣的流动性，防止渣面结壳。向地模内的钢液面添加保护渣可以避免钢液裸露发生二次氧化。

综上，整个冶炼过程包括：

(1)炉前冶炼出钢时控温至铅或铋的沸点以上150度约1700度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1600度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铋合金或铅块，其中铋合金或铅块分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铋合金或铅块后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

(3)吹氩精炼结束测温值1560-1580度，往中间包渣液面加少许稻壳后立即吊运中间包去浇铸钢锭。

(4)钢水精炼吹氩搅拌均匀成分后继续进行吹氩弱搅拌，杜绝铅或铋在钢水中自然下沉。边搅拌边浇铸，在浇铸致钢锭冒口后及时取样进行全元素化验成分。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法进行详细说明。

实施例1

(1)炉前冶炼出钢时控温至铅的沸点以上145度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1550度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铅块，其中铅块分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铅块后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

(3)吹氩精炼结束测温值1560度，往中间包渣液面加少许稻壳后立即吊运中间包去浇铸钢锭。

(4)钢水精炼吹氩搅拌均匀成分后继续进行吹氩弱搅拌，杜绝铅在钢水中自然下沉。

实施例2

(1)炉前冶炼出钢时控温至铅的沸点以上155度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1650度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铅块，其中铅块分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铅块后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

(3)吹氩精炼结束测温值1580度，往中间包渣液面加少许稻壳后立即吊运中间包去浇铸钢锭。

实施例3

(1)炉前冶炼出钢时控温至铅的沸点以上150度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1600度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铅块，其中铅块分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铅块后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

(3)吹氩精炼结束测温值1570度，往中间包渣液面加少许稻壳后立即吊运中间包去浇铸钢锭。

实施例4

(1)炉前冶炼出钢时控温至铋的沸点以上145度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1550度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铋合金，其中铋合金分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铋合金后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

(4)钢水精炼吹氩搅拌均匀成分后继续进行吹氩弱搅拌，杜绝铋在钢水中自然下沉。

实施例5

(1)炉前冶炼出钢时控温至铋的沸点以上155度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1650度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铋合金，其中铋合金分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铋合金后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

实施例6

(1)炉前冶炼出钢时控温至铋的沸点以上150度，停电后出钢至中间精炼钢包。中间包装置做好精炼搅拌的准备工作。

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中测温达到1600度后向包中钢水中下部插入铁桶中的铋合金，其中铋合金分为三部分分别放入三个铁桶内插入钢水中。在中间包中加入的铋合金后吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

对比例1

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中，陆续向包中钢水中下部插入铁桶中的铅块，其中铅块分为两部分分别放入两个铁桶内插入钢水中。

(3)在中间包中吹氩搅拌时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

对比例2

(2)出钢后立刻进入精炼期，在中间包吹氩气搅拌过程中，陆续向包中钢水中下部插入铁桶中的铋合金，其中铋合金分为两部分分别放入两个铁桶内插入钢水中。

(3)在中间包中吹氩搅拌时间不低于2分钟后再进行浇铸钢锭。

实验例：

将实施例1-6和对比例1-2制得的钢锭锻造成1m×0.12m×0.12m的方坯坯料，在方坯的头部、中间和尾部位置，与方坯横截面平行方向取3块钢块，在每个钢块上再分别取6个样品，横向取样3块，从左到右依次命名为1号样、2号样和3号样；纵向取样3块，从上到下依次命名为1号样、2号样和3号样。对上述的样品经过表面机械处理后采用光谱直读仪检验样品中铅和铋元素的含量。测试结果如下表所示。

方坯的头部对应钢锭的头部，方坯的尾部对应钢锭的尾部，由表中数据可知：通过本实施例提供的方法制得的样品无论是横向或纵向各点位偏析小于0.01％，而通过对比例数据可知，对比例样品无论是横向或纵向各点位偏析都大于0.01％。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本发明实施例提供的冶炼方法，通过增加出钢控温手段，为中间包钢水精炼时间提供温度支撑；

(2)本发明实施例提供的冶炼方法，通过增加精炼过程中测温保证铅或铋在沸点附近加入到钢水中提高了元素回收率；

(3)本发明实施例提供的冶炼方法，通过采用三批次以上加入铅或铋降低反应喷溅程度；

(4)本发明实施例提供的冶炼方法，通过在钢水精炼和浇铸过程中始终进行吹氩搅拌，特别是在浇铸过程中进行吹氩弱搅拌防止了铅或铋元素在钢中凝固后产生偏析。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括：

获取炼钢原料；

将所述炼钢原料进行炉前冶炼，获得冶炼钢液；

将所述含合金元素的钢液进行浇铸，获得钢锭。

2.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述将所述炼钢原料进行炉前冶炼中，控制冶炼钢液温度在合金沸点以上145℃-155℃。

3.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述将所述炼钢原料进行炉前冶炼中，控制冶炼钢液温度为1650℃-1750℃。

4.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述将所述冶炼钢液进行精炼中，所述精炼为吹氩搅拌精炼，加入合金后，吹氩搅拌精炼时间不低于2分钟。

5.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述将所述冶炼钢液进行精炼中，精炼结束时，含合金元素的钢液的温度控制在1560℃-1580℃。

6.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述将所述含合金元素的钢液进行浇铸中，浇铸的同时进行吹氩弱搅拌。

7.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述合金包括铅和铋中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述分至少3批次加入合金进行合金化，具体包括，分至少3批次加入置于铁容器中的合金进行合金化。

9.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述分至少3批次加入合金进行合金化中，合金的加入次数为3次。

10.根据权利要求1所述的成分均匀的含低熔点高密度元素钢的冶炼方法，其特征在于，所述将所述含合金元素的钢液进行浇铸，具体包括：向所述含合金元素的钢液液面添加稻壳后进行浇铸。