CN113444892A - 一种高硅钢的电渣重熔生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高硅钢的电渣重熔生产方法，电渣重熔过程渣系组成为，按重量计，CaF₂ 55%～59%、Al₂O₃ 26%～30%、CaO 7%～10%、SiO₂ 1%～9%，所述高Si钢，按重量计，钢中含有Si 0.5%～2.0%，Al 0.01％～0.05％。采用本专利设计的渣系成分配比，保护气氛电渣的情况下，可有效控制Si含量0.5‑2.0%的高Si钢电渣过程不增铝。

Description

一种高硅钢的电渣重熔生产方法

技术领域

本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种高硅钢的电渣重熔生产方法。

背景技术

保护气氛电渣重熔的主要任务是减少钢锭成份横向偏析、去除钢中硫化物和硅酸盐夹杂，防止氧化物夹杂总量增加。保护气氛电渣重熔可有效控制过程中气体的增加，因选用的渣系为高Al₂O₃渣系，造成电渣后增Al严重，因此电渣还有一个防止增Al的任务。

钢中的气体含量在一定情况下代表着夹杂物含量，钢中总氧含量在一定情度上可作为钢的洁净指数。模具钢的质量差距，归根结底是气体含量控制的差距。压铸模最常见也最难解决的问题为冲刷，主要原因是钢中夹杂物在使用过程中的剥落造成。降低钢中氧含量，可大幅降低钢中夹杂物。模具钢中的氧含量主要是在电渣过程中产生，现阶段普遍采用保护气氛电渣，以降低钢中氧含量，但对Si含量0.5-2.0%的高Si钢进行保护气氛电渣，若重熔渣系成分控制不当，钢锭出现增Al的问题，电渣锭底部增Al量可达到0.08%左右，甚至0.10%以上，补缩端增Al量可达到0.02%左右，对产品成分及性能均造成一定影响。

公布号CN102796882A的中国专利公开了一种电渣钢残余铝的控制方法，其重熔渣系组成为：CaO 28-40%，Al₂O₃ 10-15%，MnO 0.2-0.5%，CaF₂ 15-25%，余量为Al₂(SiO₃)₃，控制重熔渣中FeO的含量不大于0.5%。其实施例表明，此渣系仅适用于30Cr2Ni4MoV、00Cr17Ni14Mo2等Si含量、Al含量较低的钢种，且其电渣钢Al含量控制在0.005-0.008%之间，不适用于高Si钢及Al含量≥0.010%的钢种，具有较大的局限性。

公布号CN102407321B的中国专利公开了一种电渣重熔渣及其制备方法，该重熔渣的成分为：CaO 30-35%，Al₂O₃ 30-35%，CaF₂ 28-38%，MgO 0.1-0.5%，并满足：CaO/Al₂O₃ =0.98-1.02，SiO₂≤0.01%，P₂O₅≤0.01%，S≤0.01%，TC≤0.01%。不足之处是：重熔渣系稳定性差，重熔过程中金属熔池易发生增铝，电渣钢中残余铝难以控制，电渣钢质量差。其实施例表明，此渣系仅适用于Si含量≤0.30%的低Si钢种。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种高硅钢的电渣重熔生产方法，能够有效避免或者减少高Si钢的电渣重熔过程增铝。

经试验研究发现，电渣重熔过程，若渣系成分控制不当，则电渣锭底部增Al量可达到0.08%左右，甚至0.10%以上，补缩端增Al量可达到0.02%左右。同时电渣过程是否加Al脱氧的制度对电渣锭底部增Al的变化量影响很小，对补缩端增Al的变化量影响较大。保护气氛电渣炉，加Al脱氧的情况下，Si基本不烧损；不加Al脱氧的情况下，Si烧损在0.03%-0.07%；电渣过程气体未增加；电渣重熔渣系中的Al₂O₃量在减少，SiO₂以及C含量在增加，且渣中的氧化性在减弱，FeO的浓度在下降；钢中Al含量达到0.05%以上，对冲击功影响较大。

以H13为试验钢材，电渣过程可能存在的增Al反应如下：

3[Ca]+(Al₂O₃)=2[Al]+3(CaO) (1)

3[Ti]+2(Al₂O₃)=4[Al]+3(TiO₂) (2)

3[Mn]+(Al₂O₃)=2[Al]+3(MnO) (3)

3[Si]+2(Al₂O₃)=4[Al]+3(SiO₂) (4)

上述H13电渣锭母材化学成份及其重量百分含量如表1，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

表1

H13试验钢材电渣锭母材Ca含量为0.0001%、Ti含量为0.0015%-0.0017%，电渣锭母材Ca、Ti含量较低，电渣过程增Al量0.02%-0.10%，因含量相差较大，故反应（1）、反应（2）不成立。电渣后取样检测钢中Mn含量无明显变化，故反应（3）不成立。检测电渣后试样，电渣过程Si烧损在0.03%-0.07%。钢中Si含量降低，且渣中Si含量升高，增Al的机理为反应（4），钢中Si还原渣中Al，导致电渣过程钢中Al增加。

基于以上发现，本发明采取的技术方案为：一种高硅钢的电渣重熔生产方法，电渣重熔过程渣系组成为，按重量计，CaF₂ 55%～59%、Al₂O₃ 26%～30%、CaO 7%～10%、SiO₂ 1%～9%，所述高Si钢，按重量计，钢中含有Si 0.5%～2.0%，Al 0.01％～0.05％。

进一步的，渣量按照公式1控制，公式1为G_渣=a*G_锭重，其中G_渣为电渣重熔用渣量，G_锭重为电渣重熔得到的钢锭重量，系数a取值为4%～5%。

进一步的，重熔速度按照公式2计算得到，公式2为V_熔=b*D_结，其中V_熔为重熔速度，D_结为结晶器上口直径，系数b取值为0.7～0.85。

电渣重熔过程，熔速过快，熔池太深，造成成份偏析；熔速过慢，生产成本上升。基于成分偏析和生产成本的考虑，按照公式2确定合适的重熔速度。

进一步的，在电渣重熔之前，对电极坯进行抛凡或扒皮处理。目的是防止氧化皮中的氧进入钢中。

进一步的，电极坯表面没有大于电极坯长度三分之二的纵向裂纹，且裂纹内部没有铁屑、渣、砂等异物，目的是避免在熔炼过程中掉入熔池形成外来夹杂。本发明所述电极坯纵向裂纹为沿电极坯长度方向的表面裂纹。

进一步的，电渣重熔采用铁屑作为引弧剂，使用之前引弧剂用火焰枪进行烘烤，烘烤过程快速移动火焰枪，烘烤至表面无油烟为止。

采用同钢种钢屑作为引弧剂，目的是防止底部采用传统焦碳引弧剂而造成的底部增碳。引弧剂用火焰枪进行烘烤，烘烤至表面无油烟为止，同时烘烤过程，快速移动火焰枪，目的是防止铁屑高温氧化，造成钢中氧含量增加。

进一步的，通入氩气将结晶器内的空气排尽，控制氩气流量27～45m³/h，起弧后2小时内将结晶器内氧浓度降到体积分数0.15％以下。

所述高Si钢，以重量计还含有Cr 4.5%～5.5%、Mo 1.0%～3.0%、V 0.3%～1.2%、Mn0.2%～1.0%，其余为铁及不可避免的杂质元素

进一步的，重熔结速后，钢锭在炉内进行置冷，然后钢锭依次进行脱模、空冷、退火，

所述炉内置冷，置冷时间与结晶器上口直径D_结满足如下关系：如果500mm≤D_结≤900mm，置冷时间为80～100min；如果900mm＜D_结≤1200mm，置冷时间为100～120min；如果D_结＞1200mm，置冷时间为130～150min；

所述空冷，空冷时间与环境温度T满足如下关系：如果T≥25℃时，空冷时间不超过3h；如果T＜25℃时，空冷时间不超过2h。

上述空冷时间的制定，目的是防止钢锭在冷却过程中应力过大，造成炸裂。

本发明所述电极坯，指电渣重熔所用的钢坯。本发明所述电渣锭，指电渣重熔得到的钢锭。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

采用本专利设计的渣系成分配比（CaF₂ 55-59%、Al₂O₃ 26-30%、CaO 7-10%、SiO₂1-9%），保护气氛电渣的情况下，可有效控制Si含量0.5-2.0%的高Si钢电渣过程不增铝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明生产方法适用于钢中Si 、Al含量为Si 0.5%～2.0%，Al 0.01％～0.05％的高硅钢。

实施例1－8

电渣重熔前的电极坯和其相应的电渣重熔后电渣锭Si、Al含量见表2。在电渣重熔之前，对电极坯进行抛凡或扒皮处理，处理后表面无明显氧化皮，电极锭纵向裂纹内部没有铁屑、渣、砂等异物，表面最长的纵向裂纹长度见表3，电渣重熔采用同钢种钢屑作为引弧剂，使用之前引弧剂用火焰枪进行烘烤，烘烤过程快速移动火焰枪，烘烤至表面无油烟为止。起弧前0.5小时通入氩气将结晶器内的空气排尽，同时氩气也能起到干燥的作用，氩气流量见表3，起弧后2小时时结晶器内氧浓度见表3。

电渣重熔过程在保护气氛下进行，渣组成见表4，渣量按照公式1：G_渣=a*G_锭重计算得到，G_锭重和G_渣见表3，公式1中系数a取值见表3。重熔速度按照公式2：V_熔=b*D_结计算得到，V_熔、D_结见表3，系数b取值见表3。

重熔结束后，钢锭在炉内进行置冷，然后钢锭依次进行脱模、空冷、退火，结晶器上口直径、置冷时间见表5，空冷过程环境温度和空冷时间见表5。

表2

表3

表4

表5

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种高硅钢的电渣重熔生产方法，电渣重熔过程渣系组成为，按重量计，CaF₂ 55%～59%、Al₂O₃ 26%～30%、CaO 7%～10%、SiO₂ 1%～9%，所述高Si钢，按重量计，钢中含有Si 0.5%～2.0%，Al 0.01％～0.05％。

2.根据权利要求1所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，渣量按照公式1控制，公式1为G_渣=a*G_锭重，其中G_渣为电渣重熔用渣量，G_锭重为电渣重熔得到的钢锭重量，系数a取值为4%～5%。

3.根据权利要求1所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，重熔速度按照公式2计算得到，公式2为V_熔=b*D_结，其中V_熔为重熔速度，D_结为结晶器上口直径，系数b取值为0.7～0.85。

4.根据权利要求1所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，在电渣重熔之前，对电极坯进行抛凡或扒皮表面处理。

5.根据权利要求1所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，电极坯表面没有大于电极坯长度三分之二的纵向裂纹，且裂纹内部没有铁屑、渣、砂等异物。

6.根据权利要求1所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，电渣重熔采用同钢种钢屑作为引弧剂，使用之前引弧剂用火焰枪进行烘烤，烘烤过程快速移动火焰枪，烘烤至表面无油烟为止。

7.根据权利要求1所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，通入氩气将结晶器内的空气排尽，控制氩气流量27～45m³/h，起弧后2小时内将结晶器内氧浓度降到体积分数0.15％以下。

8.根据权利要求1－7任一项所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，所述高Si钢，以重量计还含有Cr 4.5%～5.5%、Mo 1.0%～3.0%、V 0.3%～1.2%、Mn 0.2%～1.0%，其余为铁及不可避免的杂质元素。

9.根据权利要求8所述的一种高硅钢的电渣重熔生产方法，其特征在于，重熔结速后，钢锭在炉内进行置冷，然后钢锭依次进行脱模、空冷、退火，

所述炉内置冷，置冷时间与结晶器上口直径D_结满足如下关系：

如果500mm≤D_结≤900mm，置冷时间为80～100min；如果900mm＜D_结≤1200mm，置冷时间为100～120min；如果D_结＞1200mm，置冷时间为130～150min；

所述空冷，空冷时间与环境温度T满足如下关系：如果T≥25℃时，空冷时间不超过3h；如果T＜25℃时，空冷时间不超过2h。