CN115838891A - 用回炉料生产高锰钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，包括如下步骤：S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，排出所述电弧炉内空气；S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液；S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。高锰钢回炉料在氮气与氩气环境里熔化，有效避免了钢水浇铸后得到的铸件出现大量气孔，采用该冶炼方法得到的含氮高锰钢铸件其加工硬化能力和耐磨性得到提升；通入炉内的一部分氩气被电弧电离后进入钢液，对钢液起到一定的精炼作用，降低了铸件中的非金属夹杂物含量，铸件力学性能得到提高，效益良好。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，特别地，涉及一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法。
背景技术
自1882年Hadfield发明高锰钢材料以来100多年里，这种材料以其优异的耐磨性及韧性，迄今为止仍然是最重要的抗磨材料，被大量应用于铁路道岔、矿山机械、工程装备等领域，随着机械加工技术的发展，其应用范围不断拓宽。在保持主要化学成分基本不变的前提下，近年来出现了微合金化的高锰钢材料，材料性能得到进一步提高。
一直以来，高品质高要求的锰钢产品一般在电弧炉中采用氧化法冶炼工艺获得，浇注产品后形成的浇冒口、废品等高锰钢的废料(也称为高锰钢回炉料)的回收使用存在一定的问题。高锰钢回炉料中含有超过10％的锰元素，此外，部分回炉料具有一定成分的铬、镍等元素含量，因此对高锰钢回炉料的回收再冶炼具有较大的经济效益，受到科研工作者高度重视。
由于高锰钢回炉料中含有10％以上的锰元素，目前无法在电弧炉中实施氧化脱碳净化处理，只能按“不氧化”工艺进行冶炼，由此获得的钢水杂质含量偏高，产品性能低影响到使用寿命。使用电弧炉冶炼高锰钢回炉料时，因其中锰元素含量过高，使得炉料熔化过程中极易氧化吸气。在电弧炉中，钢料熔化及钢液升温是靠电弧的高温来完成的。电弧是一种高温高速的气体射流，这种强大的电弧射流会将其四周大量的气体吸入弧柱中，在电弧的高温作用下，多原子气体被分解为单原子状态并大量溶解于钢液，这些气体元素以离子态存在于钢液中，最终在钢液浇注冷却成铸件后因其溶解度降低而使铸件出现严重的气孔缺陷，这种气孔呈大面积密集状，难以被完全修复，严重影响铸件的力学性能，因此很容易造成废品。
发明内容
本发明提供了一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，以解决高锰钢回炉料使用电弧炉熔炼后获得的铸件出现严重气孔缺陷的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，包括如下步骤：
S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，排出所述电弧炉内空气；
S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液；
其中，在通气过程中测量钢液中的氮元素含量，根据氮元素含量调整混合气体中氮气与氩气的比例及供气压力，使氮元素含量接近预设值；
S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。
进一步地，步骤S1中，氮气的供气压力为0.15～0.20Mpa。
进一步地，步骤S1中，当检测到电弧炉炉顶溢出氮气时，再持续供气至少1分钟。
进一步地，步骤S2中，钢液中氮元素含量的预设值为总钢液质量的0.05～0.10％。
进一步地，步骤S2中将通入所述电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，此时氮气占比为45～55％；混合气体供气压力为3000～5000Pa。
进一步地，步骤S2中，当熔化量为总质量的60％～80％时，检测钢液中的氮元素的含量，并按照以下方法进行调节：
当氮含量低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为60～70％，混合气体供气压力调整为5000～6000Pa；
当氮含量不低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为20～30％，混合气体供气压力调整为2000～3000Pa。
进一步地，步骤S2中，当熔化量为总质量的70％～80％时，检测钢液中的氮元素的含量，并按照以下方法进行调节：
当氮含量低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为60％，混合气体供气压力调整为5500-6000Pa；
当氮含量不低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为30％，混合气体供气压力调整为2500-3000Pa。
进一步地，所述检测钢液中的氮元素含量的方法包括：在电弧炉的熔池中心及二分之一半径附近取钢液检测。
进一步地，步骤S2所得钢液中氧含量小于25ppm；氢含量小于2ppm。
进一步地，步骤S3所得铸件经一次预硬化处理后的布氏硬度为340～410HBW。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用电弧炉熔炼高锰钢回炉料，在电弧炉通电熔化前向其中通入氮气，将炉内空气排空；在电弧炉通电熔化时，向电弧炉内通入氮、氩混合气体，上述两种气体均为惰性气体，输入氮气起到对钢液增氮的作用，从而获得一定含氮量的高锰钢钢液；通入氩气起到对钢液精炼的作用，降低回炉料熔化后钢水中的杂质含量，减少铸件中的非金属夹杂物，提升铸件力学性能。
本发明的冶炼方法在通气过程中根据钢液中氮元素的含量，对混合气体中氮气与氩气的比例及供气压力进行实时调节，确保氮元素含量接近预设值，使最终获得的铸件中的氮含量满足要求。两种气体还同时起到将炉料与空气隔绝，避免吸入氧、氢等有害元素，避免铸件中出现气孔，从而提升铸件性能，并使电弧炉的石墨电极在无氧的环境里起弧供热，起到降低电极消耗、稳定电弧降低噪音的效果。由于炉料熔化期间一直处于无氧的环境里，各种合金元素的烧损将有所降低，进一步提高生产效益。
相比常规的冶炼工艺，采用本发明的冶炼工艺时，钢液在熔化期的氧化程度显著降低，因此无需在还原期进行长时间的脱氧、还原操作，脱氧剂用量减少30％以上，还原时间减少40％以上，从而节约电能并降低石墨电极和耐火材料消耗，炼钢总成本节约超过15％。本发明的冶炼工艺获得的钢液具有低成本、高质量、高收益的特点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是氮、氩混合气体汇流装置的结构示意图；
图2是混合气体输送装置的结构示意图；
图3是电弧炉与混合气体输送装置整体结构示意图。
图例说明：
1、氮气瓶；2、氩气瓶；3、汇流管；4、单向阀；5、流量计；6、流量调节阀；7、一级减压表；8、二级减压表；9、连接管；10、混合气管；101、输气装置；11、输气软管；12、气管快接插头；13、黄铜管；14、冷却水箱；15、普通钢管；16、支柱；17、底盘；18、电弧炉炉门；19、炉门观察孔；20、电弧炉炉体；21、电弧炉炉盖；22、石墨电极；23、出钢槽。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种及以上，“一个或多个”中的“多个”的含义是两个及以上。
本申请的实施例提供一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，包括如下步骤：
S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，排出电弧炉内空气；
S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液；
其中，在通气过程中测量钢液中的氮元素含量，根据氮元素含量调整混合气体中氮气与氩气的比例及供气压力，使氮元素含量接近预设值；
S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。
本发明在炉料的熔化期向钢液中加氮的优势：因电弧是一种高温高速的气体射流，这种气体射流会将其四周大量的气体吸入弧柱并将其电离后溶入钢液中，在本发明中，在电弧的高温作用下，双原子的氮气被分解为氮离子并溶解于钢液，这种利用电弧电离的增氮方式主要好处是增氮效率较高，成本较低，可控性较强。
本发明在电弧炉中炉料的熔化期通入氩气的好处：①高锰钢回炉料完全在惰性气体环境里熔化，避免了氧、氢等有害元素进入钢水，和常规冶炼方法相比提高了钢液的纯度。②高锰钢回炉料熔化过程中，部分氩气被电弧电离后进入钢液，然后再聚集成气态溢出钢液，这样就对钢液起到一定的精炼作用，从而去除钢液中的部分杂质。③石墨电极在无氧的环境中发生电弧，使电极的烧损降低；④惰性气体使弧流稳定，因此降低了频繁断弧-起弧而产生的噪音(熔化期噪音最大分贝值降低＞10％)，有效降低电弧噪声对人员健康的影响；由于电弧稳定，因此电流水平有所下降，节约了电能。⑤高锰钢回炉料在惰性气体环境里熔化，使其氧化烧损降低，进一步增加了生产效益。⑥高锰钢回炉料在无氧的环境中熔化，相对于常规的电弧炉炼钢工艺，减少了NO、NO2、SO2等有害气体的排放，降低了环境污染。
可见，本发明的实施例提供的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法具有如下效果：
(1)高锰钢回炉料完全在惰性气体环境里熔化，避免了氧、氢等有害元素进入钢水，避免钢水浇铸后得到的铸件出现大量气孔。该方案采用100％的高锰钢废料生产高品质钢水，较好地解决了高锰钢废料的回收利用问题。
(2)高锰钢回炉料熔化过程中，通入炉内的一部分氩气被电弧电离后进入钢液，对钢液起到一定的精炼作用，去除钢液中的部分杂质。
(3)电弧炉的石墨电极在无氧的环境中发生电弧，使电极的烧损降低；惰性气体使弧流稳定，因此降低了频繁断弧-起弧而产生的噪音；由于电弧稳定，因此电流水平有所下降，节约了电能。
(4)高锰钢回炉料在惰性气体环境里熔化，使其氧化烧损降低，进一步增加了生产效益。
(5)高锰钢回炉料在无氧的环境中熔化，相对于常规的电弧炉炼钢工艺，减少了NO、NO2、SO2等有害气体的排放，降低了环境污染。
(6)采用较廉价的氮气作为高锰钢的增氮材料，成本较低。
综合来看，氮氩复合气体的应用起到了提高钢水品质、钢水合金化、减少铸件中的气孔缺陷，提升铸件质量；减少铸件中非金属夹杂物含量，提升铸件力学性能，还可以降低工艺过程中的电极消耗、减少合金元素烧损、降低噪音、减少环境污染等效果，工艺方案易于实施，效益良好。
在本发明的实施例中，步骤S1中，氮气的供气压力为0.15～0.20Mpa。在电炉通电熔化之前，为了将炉内的空气排除干净，采用了较高的供气压力，有利于减少后期钢水中的杂质含量。
在本发明的实施例中，步骤S1中，当检测到电弧炉炉顶溢出氮气时，再持续供气至少1分钟，以使所述电弧炉内空气全部排出。
在本发明的实施例中，步骤S2中，钢液中氮元素含量的预设值为总钢液质量的0.05～0.10％。高锰钢的结晶组织为单一的奥氏体，加入的氮元素将固溶于奥氏体晶格中，起到固溶强化的作用。氮含量低于上述含量时固溶强化作用不明显；氮元素在奥氏体中有一定的溶解度，超过溶解度时将会使产品出现气孔缺陷。
在本发明的实施例中，步骤S2中将通入所述电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，此时氮气占比为45～55％；供气压力为3000～5000Pa。选择上述比例和压力值的可控制氮含量增加的速度，使回炉料全部熔化后氮含量接近目标值。
在本发明的实施例中，步骤S2中，当熔化量为总质量的60％～80％时，检测钢液中的氮元素的含量，并按照以下方法进行调节：
当氮含量低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为60～70％，混合气体供气压力调整为5000～6000Pa；
当氮含量不低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为20～30％，混合气体供气压力调整为2000～3000Pa。
根据本发明的实施例选择上述方式对熔化过程中钢水中的氮含量进行实时检测与调整，使钢水在全部熔化前氮元素含量接近预设值。
在一些实施例中，步骤S2中，当熔化量为总质量的70％～80％时，检测钢液中的氮元素的含量，并按照以下方法进行调节：
当氮含量低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为60％，混合气体供气压力调整为5500～6000Pa；
当氮含量不低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为30％，混合气体供气压力调整为2500～3000Pa。
根据本申请的实施例，以上调节方法可更精确地调整钢水中的氮元素含量。在本发明的实施例中，所述检测钢液中的氮元素含量的方法包括：在电弧炉的熔池中心及二分之一半径附近取钢液检测。
此时，炉料熔化60-80％，熔化后的钢液中夹杂着很多未熔的固态料，无法对钢液进行搅拌使其成分均匀，因此在电弧炉的熔池中心及二分之一半径处取样，对分析的结果取平均值，这样得到的数据结果更准确。
在本发明的实施例中，步骤S2所得钢液中氧含量小于25ppm；氢含量小于2ppm。铸件中的杂质含量与前期钢水中的杂质含量密切相关，本申请通过在钢水熔化过程中的改进，将钢液中氧含量控制在小于25ppm；氢含量控制在小于2ppm，为获得杂质含量少的铸件提供良好条件。
在本发明的实施例中，步骤S3所得铸件经过一次预硬化处理的布氏硬度为340～410HBW。
根据本申请的实施例，一方面，由于高锰钢的金相组织为奥氏体，将氮元素加入后对奥氏体进行固溶强化并使高锰钢的晶粒细化；另一方面，在炉料熔化期通入高纯氮氩混合气体，既避免了空气对钢水的污染，又对钢水起到一定的精炼作用，最终获得钢水的纯净度较高。以上两个方面使高锰钢的加工硬化能力提升，从而提高了预硬化之后的硬度。
上述对高锰钢铸件进行一次预硬化处理的方法是在产品的表面粘贴塑性炸药后起爆，采用爆炸的冲击力使高锰钢的表层硬度提高。
在本发明的实施例中，在步骤S1和S2中，向所述电弧炉中通入气体的装置如图1～3所示，图1为氮、氩混合气体汇流装置的结构示意图；图2为混合气体输气装置的结构示意图；图3为电弧炉与混合气体输气装置的整体结构示意图。
如图1所示，氮气瓶1和氩气瓶2中的气体经汇流管3汇合后，流经单向阀4，以及流量计5、流量调节阀6、一级减压表7和二级减压表8后，再经连接管9和混合气管10接入输气装置101。单向阀4的作用是防止因两种气体的压力差导致气体回流；流量调节阀6的作用是控制两种气体的压力和流量，使两种气体的压力及混合比例等有关参数符合预先制定的冶炼工艺要求。
如图2所示，混合气管10连接输气软管11，再经气管快接插头12与黄铜管13连接，黄铜管13经过冷却水箱14，黄铜管13与冷却水箱14焊接为一体，气体经过冷却水箱14后用普通钢管15引入电弧炉内部。输气装置101用底盘17和支柱16置于电弧炉炉前的适合位置，支柱16的高度根据炉门观察孔19的高度确定。炼钢过程中，电弧炉中的热量使普通钢管15、黄铜管13升温，通过在冷却水箱14中加入冷却水的方式使其降温，避免气管快接插头12之后的部件温升过大。
如图3所示，将输气装置101末端的普通钢管15插入电弧炉炉门18中部的炉门观察孔19，向电弧炉炉内通入设定压力和设定比例的混合气体，通气前对电弧炉炉门18及出钢槽23等位置进行必要的密封。
在一些实施例中，用回炉料生产高锰钢的冶炼方法的工艺参数设计如下：
①炉料比例：100％高锰钢回炉料。
②加料要求：加料前确认已完成补炉操作，将炉底、炉坡等处的炉渣扒除干净；用链条底板式料罐装料，厚大料置于电炉中心区中高位，顶部装10％轻薄碎料。
③供气准备：加料前对出钢口进行密封，加料后关闭炉门，将炉门与炉门框之间的缝隙填塞封堵；安装连接好输气装置，将输气管插入炉门观察孔。
④供气工艺：全部使用高纯气体；加料后以100％高纯氮气，压力0.15-0.20MPa供气，用仪器检测到炉顶溢出氮气时再供气1分钟，确保将炉内的空气排空；电炉通电熔化，同时将混合气比例(按流量计示值)调整为50％氮气、50％氩气，压力3000-5000Pa；炉料熔化60％-80％时将输气装置移去，并取样分析氮元素含量，根据分析结果调整混合气比例、流量、压力等参数，当氮含量达到目标值的50％以上时，将混合气比例调整为20％氮气、80％氩气，压力调整为2000-3000Pa；当氮含量不足目标值的50％时，将混合气比例调整为60％氮气、40％氩气，压力调整为5000-6000Pa。然后关闭炉门继续熔化炉料，安装好输气装置继续向炉内供气；炉料熔化90％以上时将输气装置移去，打开炉门取样分析钢水成分，然后推料助熔使炉料全部熔化。炉料熔化过程中不能向炉内吹氧。
⑤熔化期结束后的冶炼工艺按常规炼钢工艺操作。
在一些实施例中，用回炉料生产高锰钢的冶炼方法过程如下：
1、熔化期：S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料；S2、向电弧炉中通入高纯氮气，将炉内空气排空；S3、电弧炉通电熔化，持续通入氮氩混合气体；S4、炉料熔化70％以上时在熔池中心及1/2半径处取样分析氮元素，根据氮元素含量调整输气参数；S5、电炉通电使炉料完全熔化；S6、充分搅拌钢水，取样分析氮含量，并扒除全部熔渣，通入氮气向钢液中补加氮元素至规格要求；2、还原期：S1、造还原渣，加入还原剂还原；S2、补加合金调整钢液成分；S3、调整钢液温度；3、出钢。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
本实施例提供一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法：
S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，将所述电弧炉内空气排空；氮气的供气压力为0.15Mpa；S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液。
其中，①冶炼钢水材质牌号ZGMn13，采用高锰钢回炉废料，在熔化期向炉内输入氮氩混合气体，熔化初期比例50％氮气、50％氩气，压力3500Pa；炉料熔化70％时，取钢水样检测到钢液中的氮元素的含量，氮含量大于预设值的50％，将混合气比例调整为20％氮气、80％氩气，压力调整为2500Pa；②成品钢水氮含量0.072％；③成品钢水的有害气体元素含量：氧23.3ppm、氢1.6ppm。
S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。
④热处理后金相组织：非金属夹杂物等级(2A，2B级)、晶粒度5级；⑤铸造试件内部致密无缺陷；⑥对铸造试件的测试面机加工后进行爆炸预硬化处理，硬度达到346HBW。
实施例2
S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，将所述电弧炉内空气排空；氮气的供气压力为0.18Mpa；S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液。
①冶炼钢水材质牌号ZGMn13Cr2，采用高锰钢回炉废料，在熔化期向炉内输入氮氩混合气体，熔化初期比例50％氮气、50％氩气，压力3500Pa；炉料熔化70％时，取钢水样检测到钢液中的氮元素的含量，氮含量大于预设值的50％，将混合气比例调整为30％氮气、70％氩气，压力调整为2500Pa；②成品钢水氮含量0.09％；③成品钢水的有害气体元素含量：氧24.1ppm、氢1.9ppm。
S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。
④热处理后金相组织：非金属夹杂物等级(2A，1B级)、晶粒度6级；⑤铸造试件内部致密无缺陷；⑥对铸造试件的测试面机加工后进行爆炸预硬化处理，硬度达到395HBW。
实施例3
S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，将所述电弧炉内空气排空；氮气的供气压力为0.18Mpa；S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液。
①冶炼钢水材质牌号ZGMn18，采用高锰钢回炉废料，在熔化期向炉内输入氮氩混合气体，熔化初期比例50％氮气、50％氩气，压力3500Pa；炉料熔化70％，取钢水样检测到钢液中的氮元素的含量，氮含量小于预设值的50％，将混合气比例调整为60％氮气、40％氩气，压力调整为5000Pa；②成品钢水氮含量0.092％；③成品钢水的有害气体元素含量：氧22.4ppm、氢1.8ppm。
S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。
④热处理后金相组织：非金属夹杂物等级(2A，2B级)、晶粒度5级；⑤铸造试件内部致密无缺陷；⑥对铸造试件的测试面机加工后进行爆炸预硬化处理，硬度达到381HBW。
对比例1
采用高锰钢回炉废料按现有的返回法冶炼工艺：1、熔化期：S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料；S2、电弧炉通电熔化炉料；S3、炉料大部分熔化时向炉料吹氧气助熔使炉料全部熔化。2、还原期：S1、造还原渣，加入还原剂还原；S2、补加合金调整钢液成分；S3、调整钢液温度。3、出钢。其中，①冶炼钢水材质牌号ZGMn13；②成品钢水氮含量0.021％；③成品钢水的有害气体元素含量：氧97.2ppm、氢16.7ppm；④热处理后金相组织：非金属夹杂物等级(5A，4B级)、晶粒度4级；⑤在铸造试件的厚大部位存在较严重的气孔缺陷；⑥对铸造试件的测试面机加工后进行爆炸预硬化处理，硬度达到288HBW。
可见，本申请实施例提供的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法得到的铸件内部致密无缺陷，杂质含量少，爆炸预硬化处理后的硬度较对比例高50HBW以上。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、向电弧炉中加入高锰钢回炉料，通入氮气，排出所述电弧炉内空气；
S2、将通入电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，电弧炉通电，使所述高锰钢回炉料熔化，得到钢液；
其中，在通气过程中测量钢液中的氮元素含量，根据氮元素含量调整混合气体中氮气与氩气的比例及供气压力，使氮元素含量接近预设值；
S3、调整所得钢液的成分和温度，合格后进行精炼和浇铸，得到铸件。
2.根据权利要求1所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，氮气的供气压力为0.15～0.20Mpa。
3.根据权利要求1所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，当检测到电弧炉炉顶溢出氮气时，再持续供气至少1分钟。
4.根据权利要求1所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，钢液中氮元素含量的预设值为总钢液质量的0.05～0.10％。
5.根据权利要求1所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中将通入所述电弧炉中的气体改为氮气与氩气的混合气体，此时氮气占比为45～55％；混合气体供气压力为3000～5000Pa。
6.根据权利要求5所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，当熔化量为总质量的60％～80％时，检测钢液中的氮元素的含量，并按照以下方法进行调节：
当氮含量低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为60～70％，混合气体供气压力调整为5000～6000Pa；
当氮含量不低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为20～30％，混合气体供气压力调整为2000～3000Pa。
7.根据权利要求6所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，当熔化量为总质量的70％～80％时，检测钢液中的氮元素的含量，并按照以下方法进行调节：
当氮含量低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为60％，混合气体供气压力调整为5500～6000Pa；
当氮含量不低于预设值的50％时，将混合气中氮气比例调整为30％，混合气体供气压力调整为2500～3000Pa。
8.根据权利要求6或7所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，所述检测钢液中的氮元素含量的方法包括：在电弧炉的熔池中心及二分之一半径附近取钢液检测。
9.根据权利要求1所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2所得钢液中氧含量小于25ppm；氢含量小于2ppm。
10.根据权利要求1所述的用回炉料生产高锰钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S3所得铸件经过一次预硬化处理的布氏硬度为340～410HBW。
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