CN114293090B - 一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，将工业纯铁，铁合金，干燥后放入真空感应炉坩埚中；将硅铁、铝粒装入同一料斗中，铝按照钢种的上限控制，金属锰、钛铁分别装入两个料斗中；炉内真空度在2.7kPa～3.5kPa送电加热坩埚；按照高钛钢成分加入合金料；待脱氧反应结束后加入金属锰，熔化后加入钛铁；在浇注过程不破空，浇注温度控制在1480～1520℃。优点是：选用使用炉数超过3炉以上的坩埚，为了炉料在熔化过程中充分去气和正常熔化，不发生大喷溅，根据钢液中锰挥发机理和实际生产经验，控制真空度在2.7kPa～3.5kPa，保证金属锰的收得率≥95％。

Description

一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法

技术领域

本发明涉及一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法。

背景技术

钛是钢中重要的合金元素之一，可以固定钢液中游离的C和N原子，使其转变为TiN和Ti(C,N)，起到第二相粒子的钉扎效应，控制晶粒生长；在轧制过程中，通过应变诱导，析出的碳氮化钛沉淀在晶界和位错上，起钉扎作用，从而阻止了再结晶和位错的运动，抑制再结晶过程的进行；从控制成本考虑，钛代铌的高强钢开发也已经成为重点。

锰是钢中五大元素之一，当钢中锰含量达到一定成分之后，中锰钢表现出超高的强度和韧性，并且具有良好的低温力学性能，目前随着中锰钢的开发，用锰来代替昂贵的镍也逐步实现。

但是含锰钢在真空冶炼过程中面临锰挥发的难题，当锰含量大于2.0％，真空度小于100Pa时，钢中锰的损耗在0.3％左右，并且随着锰含量的增加，锰的挥发也会加重。从节约成本和锰含量精准控制角度来看都是极为不利的。现有的真空感应炉冶炼钢水控制锰含量的方法主要有两种，一种是在精炼末期加入金属锰或电解锰，这种方法的不足之处是不能使用含锰废钢作为炉料，增加冶炼成本；另一种是使用含锰钢，再在精炼末期补加锰，原料中锰的挥发损失较大，最高可达80％，而且挥发量与原料中锰含量、原料成分、熔炼温度及真空度等诸多因素有关，原料中锰元素收得率小于50％，成品锰很难精确控制。

因此需要改进现有生产方法提高高钛钢中锰元素(锰含量大于2.0％)的收得率，精准控制钢液中锰含量，提高锰的收得率。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，实现精准控制钢液中锰含量，提高高钛钢中锰元素(锰含量大于2.0％)的收得率。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，包括以下步骤：

1)装入冶炼原料

将工业纯铁，铁合金，干燥后放入真空感应炉坩埚中；将硅铁、铝粒装入同一料斗中，铝按照钢种的上限控制，金属锰、钛铁分别装入两个料斗中；

2)抽真空加热

真空感应炉抽真空15～20min，炉内真空度在2.7kPa～3.5kPa时，送电加热坩埚中工业纯铁和铁合金，熔化速度40～50kg/h；

3)精炼合金化

装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，合金化过程中温度不低于1650℃；

4)浇注

熔炼结束后，采用直接浇注出钢；在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度控制在1480～1520℃。

所述的含钛钢按质量百分比计包括以下化学成分：

C 0.3％～0.35％，Si 0.2％～0.3％，Mn 2％～5％，P<0.02％，S<0.02％，Ti0.45％～0.6％，Al 0.02％～0.03％，Ni 0.5％～0.6％，Mo 0.3％～0.4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述的铁合金为钼铁和镍铁。

所述的坩埚为烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明选用使用炉数超过3炉以上的坩埚，为了炉料在熔化过程中充分去气和正常熔化，不发生大喷溅，根据钢液中锰挥发机理和实际生产经验，控制真空度在2.7kPa～3.5kPa，控制熔化速度在40～50kg/h，钢在熔化过程中保持炉内压强，充分去除气体。先加入铝、硅脱氧，为保证脱氧彻底，铝含量按照成分计的中、上限控制，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁。在浇注过程中不破空，避免钢液中锰元素被氧化，将钢液浇入钢锭模内。保证金属锰的收得率≥95％。

具体实施方式

下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，适用于冶炼钛含量在0.45％～0.6％，锰含量在2％～5％的高钛钢。使用该方法锰的收得率大于95％，该含钛钢按质量百分比计包括以下化学成分：

C 0.3％～0.35％，Si 0.2％～0.3％，Mn 2％～5％，P<0.02％，S<0.02％，Ti0.45％～0.6％，Al 0.02％～0.03％，Ni 0.5％～0.6％，Mo 0.3％～0.4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

生产时使用的原料成分见表1。

表1原料成分表(wt％)

实施例1

设备采用200kg真空感应炉。冶炼一炉含Ti＝0.55％的高钛钢，所用原料见表2，冶炼120kg高钛钢。

表2所用原料，kg

	纯铁	70钛铁	硅铁	钼铁	铝粒	镍豆	金属锰	增碳剂
									数量	113.82	0.94	0.43	0.6	0.05	0.67	3.02	0.39

本实施例例按照以下步骤操作：

(1)挑选坩埚

优质镁砂打结的坩埚，烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。

(2)准备原料

按照冶炼高钛钢中各元素成分配料，称重。

(3)装料

将准备好的工业纯铁、钼铁、镍豆等经表面清洁干燥后放入真空感应炉坩埚中。将用于合金化的原料硅铁、铝粒装入1号料斗中，为保证脱氧彻底，铝含量按照钢种的中、上限控制，金属锰装入2号料斗，钛铁装入3号料斗中。

(4)抽真空加热

关闭炉盖。抽真空18分钟，保证炉内真空度在2.8kPa时，送电加热炉料，熔化速度45kg/小时。

(5)精炼合金化

装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，精炼温度为1658℃。

(8)浇注

熔炼结束后，采用直接浇注出钢。为了保证防止氧化，在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度1490℃。成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率见表5。

实施例2

设备采用200kg真空感应炉。冶炼一炉Ti＝0.58％的高钛钢，所用原料见表3冶炼100kg高钛钢。

表3所用原料，kg

	纯铁	70钛铁	硅铁	钼铁	铝粒	镍豆	金属锰	增碳剂
									数量	94.24	0.84	0.35	0.58	0.036	0.55	3.66	0.34

本实施例按照以下步骤操作：

(1)挑选坩埚

优质镁砂打结的坩埚，烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。

(2)准备原料

按照冶炼高钛钢中各元素成分配料，称重。

(3)装料

将准备好的工业纯铁、钼铁、镍豆等经表面清洁干燥后放入真空感应炉坩埚中。将用于合金化的原料硅铁、铝粒装入1号料斗中，为保证脱氧彻底，铝含量按照钢种的中、上限控制，金属锰装入2号料斗，钛铁装入3号料斗中。

(4)抽真空加热

关闭炉盖。抽真空16分钟，保证炉内真空度在2.9kPa时，送电加热炉料，熔化速度42kg/小时。

(5)精炼合金化

装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，精炼温度为1660℃。

(8)浇注

熔炼结束后，采用直接浇注出钢。为了保证防止氧化，在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度1506℃。成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率见表5。

实施例3

设备采用200kg真空感应炉，冶炼一炉含Ti＝0.54％的高钛钢，所用原料见表4，冶炼110kg高钛钢。

表4所用原料，kg

	纯铁	70钛铁	硅铁	钼铁	铝粒	镍豆	金属锰	增碳剂
									数量	102.7	0.87	0.48	0.7	0.04	0.67	4.94	0.4

本实施例按照以下步骤操作：

(1)挑选坩埚

优质镁砂打结的坩埚，烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。

(2)准备原料

按照冶炼高钛钢中各元素成分配料，称重。

(3)装料

将准备好的工业纯铁、钼铁、镍豆等经表面清洁干燥后放入真空感应炉坩埚中。将用于合金化的原料硅铁、铝粒装入1号料斗中，为保证脱氧彻底，铝含量按照钢种的中、上限控制，金属锰装入2号料斗，钛铁装入3号料斗中。

(4)抽真空加热

关闭炉盖。抽真空20分钟，保证炉内真空度在2.7kPa时，送电加热炉料，熔化速度45kg/小时。

(5)精炼合金化

装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，精炼温度为1655℃。

(8)浇注

熔炼结束后，采用直接浇注出钢。为了保证防止氧化，在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度1497℃。

成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率见表5。

表5成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率wt，％

Claims (2)

1.一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）装入冶炼原料

将工业纯铁，铁合金，干燥后放入真空感应炉坩埚中；将硅铁、铝粒装入同一料斗中，铝按照钢种的上限控制，金属锰、钛铁分别装入两个料斗中；所述的坩埚为烧结后炼钢不少于3炉的坩埚；

2）抽真空加热

真空感应炉抽真空15～20min，炉内真空度在2.7kPa～3.5kPa时，送电加热坩埚中工业纯铁和铁合金，熔化速度40～50kg/h；

3）精炼合金化

装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，合金化过程中温度不低于1650℃；

4）浇注

熔炼结束后，采用直接浇注出钢；在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度控制在1480～1520℃；

所述的含钛钢按质量百分比计包括以下化学成分：

C 0.3%～0.35%，Si 0.2%～0.3%，Mn 2%～5%，P<0.02%，S<0.02%，Ti 0.45%～0.6%，Al0.02%～0.03%，Ni 0.5%～0.6%，Mo 0.3%～0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，其特征在于，所述的铁合金为钼铁和镍铁。