專利名稱：用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉成釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法。
背景技術(shù)：
目前，在熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼時(shí)，需用釩鐵作為合金的添加劑，而釩鐵由含釩生鐵或海綿鐵經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹成釩渣，釩渣經(jīng)鈉法焙燒、加水、酸浸沉淀得V2O5，再由V2O5經(jīng)熔煉后成釩鐵，工藝復(fù)雜，成本較高。而目前感應(yīng)爐或電弧爐煉鋼的鋼料都用低碳鋼、工業(yè)純鐵、返回料或廢鋼，配加純金屬或鐵合金合金料，沒有用生鐵或海綿鐵熔煉成鋼，因?yàn)樯F需要氧化掉許多雜質(zhì)，而要用感應(yīng)爐或電弧爐氧化到鋼的程度很難達(dá)到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉成釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，該方法工藝簡單，成本低。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，該方法包括以下步驟1)裝料先在爐底裝入全部渣料，然后裝入含釩生鐵或海綿鐵，最后裝入低碳鋼；當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中含釩量低于所煉鋼種的含釩量時(shí)，在裝入低碳鋼前先裝入合金鋼；2)熔化；3)氧化加入V2O5或鐵礦石脫碳；4)精煉加入Si或Al脫氧劑中地一種或一種以上脫氧；加入合金剛精煉；5)澆注。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明在感應(yīng)爐或電弧爐內(nèi)采用含釩生鐵或海綿鐵氧化法直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼，一方面大大縮短了工藝流程，另一方面由于利用含釩生鐵或海綿鐵中的釩代替釩鐵進(jìn)行合金化，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
海綿鐵可以通過將釩鈦磁鐵精礦還原而制成。其還原步驟為用煤作還原劑，煤與CO2反應(yīng)生成CO，在煤基回轉(zhuǎn)窯內(nèi)反應(yīng)溫度為1100℃，礦石(Fe2O3)呈固態(tài)，CO還原Fe2O3，使礦石內(nèi)部失氧，出現(xiàn)許多微孔，形成海綿鐵。
本發(fā)明采用含釩生鐵或海綿鐵作爐料，兩者相比，海綿鐵更具有優(yōu)越性，因?yàn)楹＞d鐵中有害元素Sn、Sb、As、Bi、S和P含量低，對提高含釩鈦合金鋼質(zhì)量有利；另一方面，海綿鐵可采用冷裝或熱裝兩種方法，冷裝時(shí)由于海綿鐵為蜂窩狀組織，熔化時(shí)受熱面積大，縮短了熔化時(shí)間，熱裝時(shí)可大大減少冶煉電耗。
本發(fā)明采用感應(yīng)爐或電弧爐熔煉含釩生鐵或海綿鐵。
含釩生鐵或海綿鐵中釩以VC、V2C和V4C3形式存在，當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵熔化為鐵水時(shí)，釩從三種碳化物中分解出來，并溶于鐵水中。
本發(fā)明的方法有以下兩種情況，現(xiàn)分別闡述。
一、當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中的含釩量高于所煉鋼種的含釩量的生產(chǎn)方法。
脫碳的目的在于碳氧化反應(yīng)的產(chǎn)物是一氧化碳?xì)怏w，該氣體的放出劇烈地?cái)嚢杞饘偃鄢睾蜖t渣，這有助于強(qiáng)化鋼液的熱傳導(dǎo)，加速反應(yīng)物質(zhì)的擴(kuò)散傳遞，排除熔池中有害氣體和鋼液中的非金屬夾雜物以使鋼液成分均勻化，另外，脫碳還可以使鋼液中的碳降至所煉鋼種碳含量的要求。
為促進(jìn)脫碳反應(yīng)，可以采用吹氧的方法，也可以加入鋼中合金元素的氧化物的方法，但合金元素Mn、Si、Cr、Mo和V與氧的親和力均大于Fe，也就是說氧化鐵最容易氧化鋼中碳，因此，本發(fā)明采用鐵礦石來脫碳。
在脫氧時(shí)不但要脫掉鋼水中的氧，還要還原因含釩生鐵或海綿鐵中釩被鐵礦石氧化生成的釩氧化物。
渣中釩氧化物的還原有二種方法，一種是借助鐵水中的碳還原，即。這種化學(xué)反應(yīng)是依靠鐵水中的碳擴(kuò)散到鐵渣界面處后與渣中V2O5相互作用而進(jìn)行的。由于碳在鐵水中擴(kuò)散速度慢，使反應(yīng)進(jìn)行困難，一般要在熔煉溫度很高時(shí)才能加快反應(yīng)，由此冶煉電耗大，坩堝壽命低。另一種還原方法是向渣中加入Si、Al脫氧劑進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，這種脫氧反應(yīng)主要在渣中進(jìn)行，因此在通常條件下反應(yīng)也快。所以本發(fā)明采用第二種還原方法。
還原時(shí)會(huì)遇到Si、Al還原劑同時(shí)還原FeO和V2O5情況。V2O5比較穩(wěn)定，難還原，F(xiàn)eO不夠穩(wěn)定易還原，在用Si、Al作還原劑還原它們時(shí)，雖都同時(shí)被還原，但是它們的還原程度是不同的。易還原的FeO還原程度大，較難還原的V2O5還原程度較小，而且它們還原的程度是按一定比例的比值K＝V2O5的還原程度/FeO的還原程度。比值K是隨Si、Al還原劑的用量增加和還原溫度的增加而增大的。
在還原時(shí)剛加入Si、Al還原劑時(shí)，因還原劑量少，F(xiàn)eO的還原程度大，V2O5還原程度小，即此時(shí)K值較小。當(dāng)多批加入還原劑后，由于還原劑用量增加，比值K隨之增大，此時(shí)FeO還原程度增加，V2O5還原程度也增大，而且增大的程度后者比前者更大。所以增加還原劑用量，有利于氧化物的還原，尤其是難還原氧化物的還原。
提高還原溫度，K值變大，即隨還原溫度的提高，難還原的V2O5還原程度的增大比易還原的FeO還原程度的增加更大。
本發(fā)明的熔煉方法包括裝料、熔化、氧化、精煉和澆注五個(gè)步驟。
1、裝料
渣料的重量百分比組成為CaO50～70％、CaF220～30％、MgO5～20％，用量為爐料裝入量的1.5～4.0％。
裝料時(shí)首先在爐底裝入全部渣料，然后裝入含釩生鐵或海綿鐵，最后裝入低碳鋼。
2、熔化
熔化期的主要任務(wù)是使?fàn)t料迅速熔化和脫硫。為使鐵液良好脫硫，最好使熔化溫度在1520℃以上，以利于鐵水中FeS擴(kuò)散至鐵渣界面和渣中CaO擴(kuò)散至渣鐵界面。
3、氧化
氧化期的主要任務(wù)是去碳沸騰使碳含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)減少鋼液中的氣體和非金屬夾雜物含量；調(diào)節(jié)金屬的氧化程度以利于還原的進(jìn)行。
金屬的氧化在熔化期已開始。當(dāng)鋼液中加入鐵礦石后，F(xiàn)eO與Si、Mn、C等元素相互作用。由于FeO與Si、Mn反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此在氧化初期由于爐溫相對較低，有利于上述放熱反應(yīng)的進(jìn)行。鋼液中的Si不斷被氧化，以至Si的含量被完全氧化為止。反應(yīng)生成的SiO2與FeO相化合，生成的硅酸鹽幾乎不溶于鋼液，因此飄浮到渣內(nèi)。與Si同時(shí)氧化的Mn生成的MnO也與SiO2反應(yīng)，生成的硅酸錳不溶于鋼水，因此也浮入渣內(nèi)。隨著爐溫的提高，有利于C與FeO脫碳這種吸熱反應(yīng)的進(jìn)行，這就形成鋼液的沸騰，實(shí)現(xiàn)鋼的脫碳。釩與FeO反應(yīng)生成的V2O5也浮入渣中。氧化期的關(guān)鍵在于控制好脫碳的速度。
脫碳的速度與下列因素有關(guān)爐渣中游離的FeO越多、爐渣流動(dòng)性越好、爐溫越高、鋼水中碳含量越高，則脫碳速度越快。但為了提高脫碳速度，一次過多加入鐵礦石，會(huì)使熔池驟冷，反而降低脫碳速度。隨后當(dāng)熔池溫度升高后，碳的氧化速度會(huì)突然猛烈地增加，這樣會(huì)造成爐渣及鋼水外溢。因此鐵礦石加入量一次不要太多，最好分批加入，每批加入量最好不超過爐子裝入量的2％。為避免鋼液溫度過低，操作時(shí)應(yīng)等待第一批鐵礦石作用完畢后且鋼液溫度達(dá)到1520℃以上時(shí)，才加入第二批鐵礦石，這樣有利于到脫碳速度平穩(wěn)下降。
4、精煉
精煉期的主要作務(wù)是完成脫氧及鋼液合金化，使鋼的化學(xué)成分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，還要使鋼液溫度達(dá)到出鋼溫度。
精煉期需要脫氧的原因一方面由于隨熔煉的進(jìn)行，鋼液溫度逐步升高，鋼水中的氧含量提高，使鋼質(zhì)變壞。另一方面是為了使含釩生鐵或海綿鐵中的釩被鐵礦石氧化成的V2O5，能從渣中還原成釩進(jìn)入鋼中。
要使鋼液脫氧良好，最好調(diào)整好爐渣的流動(dòng)性并且熔煉溫度為1520～1600℃。增加爐渣流動(dòng)性的方法是在渣中加入螢石8～12Kg。脫氧劑的使用最好先用Si脫氧劑擴(kuò)散脫氧，隨后用脫氧能力很強(qiáng)的Al脫氧劑。Si脫氧劑可選用Si-Ca粉、Si鐵和碳粉中的一種或一種以上。Al脫氧劑可選用鋁石灰、鋁碳和鋁中的一種或一種以上。Si-Ca粉使用前最好經(jīng)200～300℃烘烤四小時(shí)以上，使水份含量低于0.5％。Si鐵使用前最好也進(jìn)行烘烤。鋁石灰使用前最好經(jīng)700℃下烘烤八小時(shí)以上，使水份低于0.3％。脫氧劑使用總量為爐料重量的0.8～2％，脫氧劑一般分6～9批加入。
最終合金化是通過加入鐵合金將鋼液的成分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。合金元素添加順序的原則是由元素難氧化的到易氧化的。
5、澆注
脫氧完畢后出鋼澆注。
實(shí)施例1、用含釩生鐵熔煉熱作模具鋼4Cr5MoSi
1、鋼種成分(重量百分比)
2、爐料成分(重量百分比)
3、鐵礦石成分(重量百分比)
4、合金元素回收率(％)
5、熔煉2.7噸鋼必須有的合金元素重量m的確定
計(jì)算后得(Kg)C＝10.8、Si＝30、Mn＝9.95、V＝10.5、Mo＝32.73、Cr＝137.76。
6、配料計(jì)算
(1)需含釩生鐵量
帶入量(kg)C＝80.77、Si＝4.04、Mn＝6.06、S＝2.02、P＝0.61、V＝10.5、Ti＝8.08。
(2)需鉬鐵量
帶入量(kg)C＝0.12、Si＝0.60、S＝0.06、P＝0.018、Mo＝32.37、Cu＝0.30。
(3)需中碳鉻鐵量
帶入量(kg)C＝1.65、Si＝5.51、S＝0.08、P＝0.14、Cr＝137.76。
(4)需硅鐵量式中10.39是含釩生鐵和鉻鐵帶入Si量。
帶入量(kg)Mn＝0.104、S＝0.03、P＝0.05、Cr＝0.10、Si＝19.58。
(5)需鐵礦石量由氧化釩及氧化碳所需氧含量來確定。
(a)氧化釩所需氧含量
(b)氧化碳所需氧含量90％的碳氧化成為CO，10％的碳氧化成為CO2。
碳氧化成CO需氧量式中2.0是中碳鉻鐵等帶入碳量。
碳氧化成CO2需氧量
共需氧量8.24+86.36+19.19＝113.79(Kg)
因?yàn)殍F礦石還原為鐵的百分?jǐn)?shù)約80％，還原為FeO的約20％，那么一公斤鐵礦石所能提供的氧量為
由Fe2O3還原為Fe，鐵礦石所提供的氧量式中0.91是鐵礦石中Fe2O3的含量為91％。
由Fe2O3還原為FeO，鐵礦石所提供的氧量
故一公斤鐵礦石所提供的總氧量0.218+0.0364＝0.2544(Kg)
因此為了脫碳及氧化含釩生鐵中鐵所需鐵礦石量式中0.70是熔煉時(shí)鐵礦石氧化能力占70％，爐氣氧化能力占30％。
由鐵礦石還原為鐵的量
(6)需10鋼量2700-2019.23-59.5-275.52-26.1-197.3＝122.35(Kg)，帶入量(Kg)C＝0.12、Si＝0.31、Mn＝0.49、S＝0.02、P＝0.03、Ni＝0.37、Cu＝0.31、Cr＝0.18
7、2700Kg爐料配料計(jì)算平衡表
8、熔煉步驟為
1)裝料
渣料的重量百分比組成為CaO50％、CaF230％、MgO20％，用量為爐料裝入量的1.5％。
裝料時(shí)首先在感應(yīng)爐的爐底裝入全部渣料，然后裝入含釩生鐵，最后裝入10鋼。
2)熔化
熔化溫度為1530℃。
3)氧化
分批加入鐵礦石脫碳，每批加入量為爐子裝入量的2％，待第一批鐵礦石作用完畢并鋼液溫度為1520℃時(shí)，加入第二批鐵礦石，以此類推，一直加完。
4)精煉
在渣中加入螢石8Kg，當(dāng)熔煉溫度為1550℃，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。脫氧劑先用Si-Ca粉，隨后用鋁石灰。兩種脫氧劑使用總量為爐料重的1％，脫氧劑分6批加入。
具體加入方法是加入Si-Ca粉1批后加鉬鐵、鉻鐵，加完Si-Ca粉使渣白發(fā)泡時(shí)加入硅鐵，最終加鋁石灰脫氧。
⑤澆注
脫氧完畢后出鋼澆注。
實(shí)施例2用含釩生鐵熔煉冷作模具鋼9Mn2V
1、鋼種成分(重量百分比)
2、爐料成分(重量百分比)
3、鐵礦石成分(重量百分比)
4、合金元素回收率(％)
5、熔煉2.7噸鋼必須有的合金元素重量M的確定
計(jì)算后得(Kg)C＝24.3、Si＝7.5、Mn＝52.58、V＝5.7
6、配料計(jì)算同實(shí)施例1
7、2700Kg爐料配料計(jì)算平衡表
8、熔煉步驟為
1)裝料
渣料的重量百分比組成為CaO60％、CaF225％、MgO15％，用量為爐料裝入量的2％。
裝料時(shí)首先在感應(yīng)爐的爐底裝入全部渣料，然后裝入含釩生鐵，最后裝入10鋼。
2)熔化
熔化溫度為1520℃。
3)氧化
加入鐵礦石脫碳。
4)精煉
在渣中加入螢石10Kg，當(dāng)爐渣流動(dòng)性良好，熔煉溫度為1570℃，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。脫氧劑先用Si鐵，隨后用脫氧能力強(qiáng)的鋁。兩種脫氧劑使用總量為爐料重的1％，脫氧劑分7批加入。
具體加入方法是加入Si鐵2批后加錳鐵，最終加鋁作沉淀脫氧。
5)澆注
脫氧完畢后出鋼澆注。
實(shí)施例3用海綿鐵熔煉含釩鈦結(jié)構(gòu)鋼12Cr3MoVSiTiB
1、配料成分(重量百分比)
2、爐料成分(重量百分比)
3、鐵礦石成分(重量百分比)
4、合金元素回收率(％)
5、熔煉2.7噸鋼必須有的合金元素重量m的確定
計(jì)算后得(Kg)C＝3.24、Si＝19.5、Mn＝16.48、V＝10.5、Cr＝74.39、Mo＝28.64、Ti＝10.74、B＝0.217。
6、配料計(jì)算同實(shí)施例1
7、2700Kg爐料計(jì)算平衡表
8、熔煉步驟為
1)裝料
渣料的重量百分比組成為CaO70％、CaF220％、MgO10％，用量為爐料裝入量的4.0％。
裝料時(shí)首先在電弧爐的爐底裝入全部渣料，然后裝入海綿鐵，最后裝入10鋼。
2)熔化
熔化溫度為1570℃。
3)氧化
加入鐵礦石，每批加入量不超過爐子裝入量的2％，第一批鐵礦石作用大部分完畢并鋼液達(dá)1540℃高溫時(shí)，加入第二批鐵礦石。
4)精煉
在渣中加入螢石12kg，調(diào)整爐渣流動(dòng)性。脫氧劑先用碳粉，隨后用脫氧能力強(qiáng)的鋁石灰、鋁碳和鋁。脫氧劑使用總量為爐料重的1％，脫氧劑分9批加入。
碳粉分3批加完后，加鉬鐵、微碳鉻鐵、中碳錳鐵，再加鋁石灰2批后，使渣白發(fā)泡時(shí)加入硅鐵，隨后加3批鋁碳，最后加鋁作沉淀脫氧，在出鋼前加硼鐵。
5)澆注
脫氧完畢后出鋼澆注。
二、當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中含釩量低于所煉鋼種的含釩量的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明采用的脫碳方法是在一定條件下，將V2O5加入爐渣中脫去含釩生鐵或海綿鐵中的碳。此方法在含釩生鐵中釩不發(fā)生氧化的情況下，既能脫碳又能用V2O5合金化，達(dá)到一舉兩得的目的。
由于釩與氧的親和力很大，這種方法能否成功就決定于下列反應(yīng)能否進(jìn)行
從理論上分析，自由能ΔG0值是判斷標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下諸物質(zhì)之間反應(yīng)進(jìn)行方向和限度的準(zhǔn)則。反應(yīng)只能朝著自由能ΔG0為負(fù)值的方向進(jìn)行。若反應(yīng)自由能ΔG0為正值，則反應(yīng)逆向進(jìn)行。ΔG0＝0的情況表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物之間達(dá)到平衡，這時(shí)反應(yīng)就不再進(jìn)行了。
根據(jù)上述原理，必須計(jì)算上列V2O5脫碳反應(yīng)的自由能ΔG0，為計(jì)算方便，作定性分析時(shí)，將反應(yīng)中的物質(zhì)示為純物質(zhì)。因此反應(yīng)自由能等于反應(yīng)生成物中化合物生成自由能減去反應(yīng)物中化合物生成自由能，則V2O5脫碳反應(yīng)的自由能而ΔG0＝ΔH0-TΔS0。
則ΔG0＝(-28600-19.85T)-1/5(-346500+75.83T)設(shè)T＝1700°K，代入上式得ΔG0＝-18800(卡)，則反應(yīng)向正方向進(jìn)行。設(shè)T＝9480K(V2O5熔點(diǎn))，代入上式得ΔG0＝7505(卡)，則反應(yīng)逆向進(jìn)行。令ΔG0＝O，即(-28600-19.85T)-1/5(-346500+75.83T)＝0，求得T＝1163℃。
計(jì)算表明當(dāng)熔煉溫度高于1163℃時(shí)，反應(yīng)向正向進(jìn)行，即碳能還原V2O5。當(dāng)熔煉溫度低于1163℃時(shí)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，即碳不能還原V2O5。
所以本發(fā)明的關(guān)鍵在于爐溫的控制，要使熔煉溫度盡可能高，這不但能進(jìn)行鐵水的脫碳增釩，還有利于減低爐渣粘度，從而增大化學(xué)反應(yīng)速度。
本發(fā)明的熔煉方法包括裝料、熔化、氧化、精煉及澆注五個(gè)步驟。
1、裝料
渣料的重量百分比組成為CaO50～70％、CaF220～30％、MgO5～20％，用量為爐料裝入量的1.5～4.0％。
裝料時(shí)最好首先在爐底裝入渣料和5～10kg脫氧劑鋁石灰，然后依次裝入含釩生鐵或海綿鐵、合金鋼和低碳鋼。加底渣的作用是熔化后及時(shí)復(fù)蓋在爐料面上，減少合金元素氧化，并起脫硫作用。加鋁石灰是及時(shí)防止含釩生鐵中釩的氧化。
2、熔化
為了減少熔化期合金元素(尤其是釩)的氧化損失，最好在渣中加入3～5kg強(qiáng)脫氧劑鋁石灰。
熔化期的脫硫是因鐵水中的FeS擴(kuò)散到鐵渣界面后與渣中CaO相互作用，形成不溶于鐵水中的硫化鈣，熔煉結(jié)束時(shí)經(jīng)排渣實(shí)現(xiàn)脫硫。
為使鐵液良好脫硫，最好使熔化溫度為1520℃以上，以利于鐵水中FeS擴(kuò)散到鐵渣界面和渣中CaO擴(kuò)散到渣鐵界面而發(fā)生脫硫反應(yīng)。
3、氧化
氧化期的主要任務(wù)是去碳沸騰以減少鋼液中的氣體和非金屬夾雜物含量，調(diào)節(jié)金屬的氧化程度以利于還原期的進(jìn)行以及將金屬加熱到出鋼溫度。
本發(fā)明采用V2O5脫碳的方法，由于釩與氧的親和力比鐵與氧的親和力大得多，即V2O5比FeO穩(wěn)定得多，那么用V2O5脫碳比用FeO脫碳困難得多，因此為了促使V2O5的脫碳反應(yīng)，最好控制較高的鐵水溫度，爐渣粘度盡可能小。因此當(dāng)鐵水中鐵合金全熔化后，將溫度提高至1520℃以上，調(diào)整爐渣成分，如果渣干時(shí)可加3～7kgCaF2，使其流動(dòng)性良好的情況下，向渣中加入V2O5，V2O5使用前最好在450～500℃烘烤10小時(shí)以上。V2O5最好分批加入，每批量最好加入15～25Kg，防止加入量過多，使渣溫過低，不利于脫碳反應(yīng)的進(jìn)行。加入每批V2O5后待鋼溫達(dá)到1520℃以上時(shí)，加入下一批V2O5。
4、精煉
精煉期的主要任務(wù)是完成脫氧及鋼液合金化，使鋼的化學(xué)成分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，還要使鋼液溫度達(dá)到出鋼溫度。
精煉期脫氧的原因是由于隨熔煉的進(jìn)行，鋼液的氧化和鋼液溫度逐步升高，鋼水中的氧含量提高，使鋼質(zhì)變壞，另一方面是為了使渣中V2O5徹底還原，進(jìn)一步提高釩和加入其它合金元素的回收率。
要使鋼液脫氧良好，最好調(diào)整爐渣成分，使流動(dòng)性好。改善爐渣流動(dòng)性的方法是在爐渣中加入3～7kg螢石。當(dāng)爐渣流動(dòng)性良好，熔煉溫度達(dá)到1520～1600℃時(shí)，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。脫氧劑的使用最好先用Si脫氧劑擴(kuò)散脫氧，隨后用脫氧能力很強(qiáng)的Al脫氧劑。Si脫氧劑可選用Si-Ca粉、Si鐵和碳粉中的一種或一種以上。Al脫氧劑可選用鋁石灰、鋁碳和鋁中的一種或一種以上。Si-Ca粉使用前最好經(jīng)200-300℃烘烤四小時(shí)以上，使水份含量低于0.5％。Si鐵使用前最好也進(jìn)行烘烤。鋁石灰使用前最好經(jīng)700℃下烘烤八小時(shí)以上，使水份低于0.3％。脫氧劑使用總量為爐料重量的0.8～2％，脫氧劑一般分6～9批加入。
在精煉期補(bǔ)加合金鋼是為了補(bǔ)充熔煉中的合金元素?fù)p失，如果熔煉中合金元素?zé)o太大損失，能滿足鋼種的成分要求，就不需要再補(bǔ)加合金鋼。
5)澆注
脫氧完畢后出鋼澆注。
實(shí)施例4高速工具鋼CW6MO5Cr4V31
1、鋼種成分(重量百分比)
2、爐料成分(重量百分比)
3、合金元素回收率(％)
4、熔煉2.7噸鋼必須有合金元素重量m的確定
計(jì)算后得W＝141.8、Mo＝136.4、Cr＝110.2、V＝90、Mn＝7.10、Si＝9.0、C＝32.4
5、配料計(jì)算
(1)需鎢鐵量141.8/0.70＝202(Kg)
帶入量(Kg)C＝0.40、Si＝1.00、Mn＝0.50、S＝0.16、P＝0.08、Cu＝0.30
(2)需鉬鐵量136.4/0.55＝248(Kg)
帶入量(Kg)C＝0.50、Si＝2.48、S＝0.25、P＝0.07、Cu＝1.24
(3)需碳素鉻鐵量110.2/0.60＝183.7(Kg)
帶入量(Kg)C＝11.00、Si＝5.50、S＝0.07、P＝0.13
(4)需熔化V2O5量因含釩生鐵中配入純釩為9.52Kg，則V2O5中需配純釩V＝90-9.52＝80.48(Kg)。按所用熔化V2O5中的V2O5成分為90％計(jì)算，則需配入熔化V2O5＝80.48÷0.90÷0.56＝159.68(Kg)帶入量(Kg)S＝2.40、P＝0.08。
(5)需含釩生鐵量從需帶入碳量考慮
(a)還原V2O5需碳量還原反應(yīng)還原一個(gè)重量單位V2O5需
則還原159.68Kg V2O5需C＝159.68×0.33＝52.69(Kg)。
(b)本鋼號(hào)含C＝1.20％，需C＝2700×1.20％＝32.40(Kg)。則熔煉時(shí)共需C＝52.69+32.40＝85.09(Kg)，碳素鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵帶入C＝11.90(Kg)，
帶入量(Kg)C＝3.40-11.90＝20.50、Si＝3.66、Mn＝3.66、S＝1.83、P＝0.55、V＝9.52、Ti＝7.32.
(6)需10鋼量2700-(202+248+183.7+159.68+1830)＝76.62(Kg)帶入量(Kg)C＝0.08、Si＝0.19、Mn＝0.31、S＝0.02、P＝0.02、Cu＝0.19、Ni＝0.23、Cr＝0.11.
6、2700Kg爐料配料計(jì)算平衡表
7、熔煉步驟為
1)裝料
渣料的重量百分比組成為CaO65％、CaF225％、MgO10％，用量為爐料裝入量的2.5～4.0％。
裝料時(shí)首先在感應(yīng)爐的爐底裝入渣料和脫氧劑鋁石灰，然后裝入含釩生鐵、鎢鐵、鉬鐵、鉻鐵，最后裝入10鋼。
2)熔化
在渣中加入3kg強(qiáng)脫氧劑鋁石灰，溶化溫度是1530℃。
3)氧化
當(dāng)鐵水中鐵合金全熔化后，將溫度提高至1520℃時(shí)，向渣中分批加入V2O5，在加入每批V2O5后待鋼溫達(dá)到1520℃時(shí)，再加入下一批V2O5。
4)精煉
在爐渣中加入3kg螢石，當(dāng)爐渣流動(dòng)性良好，熔煉溫度達(dá)到1520℃時(shí)，加入鋁石灰進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，鋁石灰用量為爐料裝入量的1％，鋁石灰分6批加入。
5)澆注
脫氧完畢后出鋼澆注。
上述實(shí)施例中低碳鋼所舉的例子都是10鋼，其他低碳鋼如15鋼、20鋼、25鋼等都可以用于本發(fā)明的方法。
權(quán)利要求
1、用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，該方法包括以下步驟1)裝料先在爐底裝入全部渣料，然后裝入含釩生鐵或海綿鐵，最后裝入低碳鋼；當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中含釩量低于所煉鋼種的含釩量時(shí)，在裝入低碳鋼前先裝入合金鋼；2)熔化；3)氧化加入V2O5或鐵礦石脫碳；4)精煉加入Si或Al脫氧劑中的一種或一種以上脫氧；加入合金剛精煉；5)澆注。
2、如權(quán)利要求1所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于步驟1所述渣料的重量百分比組成為CaO50～70％、CaF220～30％、MgO5～20％。
3、如權(quán)利要求1所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于步驟2所述熔化的溫度在1520℃以上。
4、如權(quán)利要求1所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于所述步驟2當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中含釩量低于所煉鋼種的含釩量時(shí)，在渣中加入3～5kg鋁石灰。
5、如權(quán)利要求1所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于所述步驟3當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中含釩量低于所煉鋼種的含釩量時(shí)，加入V2O5脫碳；反之加入鐵礦石脫碳。
6、如權(quán)利要求1或5所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于步驟3所述鐵礦石分批加入，每批加入量不超過爐子裝入量的2％，第一批鐵礦石作用完畢后且鋼液溫度達(dá)到1520℃以上時(shí)，加入第二批鐵礦石；所述V2O5分批加入，V2O5每批量加入15～25Kg，加入V2O5后且鋼液溫度達(dá)到1520℃以上時(shí)，加入第二批V2O5。
7、如權(quán)利要求6所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于所述V2O5使用前在450～500℃烘烤10小時(shí)以上。
8、如權(quán)利要求1所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于所述步驟4在渣中加入螢石8～12Kg改善爐渣流動(dòng)性。
9、如權(quán)利要求1所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于步驟4所述Si脫氧劑選用Si-Ca粉、Si鐵和碳粉中的一種或一種以上，Al脫氧劑選用鋁石灰、鋁碳和鋁中的一種或一種以上。
10、如權(quán)利要求9所述的用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，其特征在于步驟4所述Si-Ca粉使用前經(jīng)200-300℃烘烤四小時(shí)以上，使水份含量低于0.5％，Si鐵使用前進(jìn)行烘烤，鋁石灰使用前經(jīng)700℃下烘烤八小時(shí)以上，使水份低于0.3％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用含釩生鐵或海綿鐵直接熔煉成釩合金鋼或釩鈦合金鋼的方法，該方法包括以下步驟1)裝料先在爐底裝入全部渣料，然后裝入含釩生鐵或海綿鐵，最后裝入低碳鋼；當(dāng)含釩生鐵或海綿鐵中含釩量低于所煉鋼種的含釩量時(shí)，在裝入低碳鋼前先裝入合金鋼；2)熔化；3)氧化加入V2O5或鐵礦石脫碳；4)精煉加入Si或Al脫氧劑中的一種或一種以上脫氧；加入合金鋼精煉；5)澆注。由于本發(fā)明在感應(yīng)爐或電弧爐內(nèi)采用含釩生鐵或海綿鐵氧化法直接熔煉釩合金鋼或釩鈦合金鋼，一方面大大縮短了工藝流程，另一方面由于利用含釩生鐵或海綿鐵中的釩代替釩鐵進(jìn)行合金化，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1786227SQ20051002219
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者潘明忠, 鐘鑫園, 潘東, 潘峰 申請人:攀枝花慧泰金屬新材料有限公司