一種耐熱鋼熔體凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐熱鋼熔體凈化方法，該方法采用感應爐熔煉耐熱鋼，采用爐內(nèi)沉淀脫氧、擴散脫氧和澆注鋼包加稀土及結(jié)合鋼包底部透氣塞吹氬氣，實現(xiàn)耐熱鋼熔體凈化。本發(fā)明采用沉淀脫氧、擴散脫氧和鋼包中加稀土及吹氬方式熔煉耐熱鋼，耐熱鋼氧含量和夾雜物含量大幅降低，可明顯提高耐熱鋼性能，值提高18.5%-30%，使用壽命提高20%。
【專利說明】一種耐熱鋼熔體凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熔體凈化【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于電力、建材、冶金、石化裂解等工業(yè)設備上的噴火嘴、篦板、篦條、裂解管等一系列耐熱易損件制備過程中熔體凈化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合金材料耐熱鋼熔煉凝固過程中，存在氮、氫、氧以及夾雜物，尤其耐熱鋼含鎳高，這種現(xiàn)象更嚴重。存在熔體中的氮、氫、氧隨著熔體溫度降低，在隨后的冷卻及凝固過程中溶解度降低，達到飽和狀態(tài)以氣體形式存在；夾雜物來源分內(nèi)夾雜物和外夾雜物。外夾雜物可以通過控制原材料質(zhì)量、熔體鋼包、流道槽所用耐火材料質(zhì)量以及使用方法盡可能降低；內(nèi)夾雜物如Fe0、Fe203、Mn0、Si02等，以及他們的復合物,這是氧和脫氧元發(fā)生化學反應形成的脫氧產(chǎn)物，大部分上浮進入鋼渣，尚有小部分來不及上浮排出而殘留在鋼中。因此耐熱鋼潔凈化工作主要是圍繞脫氧和排除以及由此產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物去除。
[0003]國內(nèi)外關(guān)于鋼鐵熔體潔凈化發(fā)明開展了大量的研究工作，尤其在大型鋼鐵企業(yè)(如包鋼、武鋼、寶鋼等)取得了良好效果。目前，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)熔體潔凈化常采用爐內(nèi)熔體潔凈化結(jié)合爐外精煉法，爐外精煉法有真空爐精煉法、AOD爐法、BOD爐法、KF爐法、RH爐法等。這些方法的使用對于脫氧、脫氣、去除夾雜物等效果顯著，但成本高、工序復雜、投資大。電磁潔凈化是近年來在國內(nèi)外受到普遍關(guān)注的除雜新方法，在鋁加工行業(yè)也已獲得了成功應用。電磁凈化基于電磁分離原理，主要影響因素是磁場和電流，根據(jù)導電率不同的物質(zhì)在磁場中受到的電磁作用力大小不同，利用金屬熔體與非金屬熔體(夾雜物)的電導率的差別，實現(xiàn)純金 屬和非金屬夾雜物的分離，鋼鐵科技工作者也在開展將電磁凈化方法應用到鋼鐵熔煉中，但由于耐熱鋼熔體溫度高(1550~1650°C )，比鋁熔體(650-800°C )高，還面臨許多如過濾器溫度耐受度、磁場精確控制、熔體溫度嚴格控制等問題，目前難以解決,而且成本也較高。
[0004]中國發(fā)明專利申請說明書CN102031384A公開了《一種對鎂合金熔體進行凈化的方法》，該發(fā)明專利采用片狀或塊狀泡沫多孔陶瓷過濾鎂合金熔體中固體夾渣物，實現(xiàn)凈化鎂合金，但不能除去溶于熔體中的氧、氬、氮等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種耐熱鋼熔體凈化方法，其是通過對爐渣脫氧和鋼包內(nèi)稀土結(jié)合吹氬相結(jié)合，實現(xiàn)耐熱鋼高效潔凈化，生產(chǎn)工藝簡單。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]這種耐熱鋼熔體凈化方法，采用感應爐熔煉耐熱鋼，采用爐內(nèi)沉淀脫氧、擴散脫氧和澆注鋼包加稀土及結(jié)合鋼包底部透氣塞吹氬氣，實現(xiàn)耐熱鋼熔體凈化。
[0008]進一步，以上至少三次造洛，按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入1%的Mn-Fe、S1-Fe預脫氧，先加Mn-Fe ;加鋼水質(zhì)量分數(shù)0.15%的Al終脫氧，在出鋼水溫度1620 V -1650 V保持5min_10mino[0009]進一步，上述擴散脫氧是將爐渣點破，將脫氧劑均勻地加在渣層上，脫氧劑包括S1-Fe粉、S1-Ca粉,脫氧劑粒度lmm-3mm。
[0010]進一步,上述S1-Fe粉加入量為鋼水質(zhì)量分數(shù)的0.3% ;所述S1-Ca粉的加入量為鋼水質(zhì)量分數(shù)的0.2%。
[0011 ] 進一步，在鋼包脫氧時，澆注鋼包烘烤，溫度大于800°C，鋼水注入前按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.2%-0.3%的釔基稀土，粒度lmm-3mm，注入鋼水，鋼渣混出；鋼包底部透氣塞采用陶瓷材料制作，吹氬量為每噸鋼水吹150升-250升，吹氬壓力為1.0kg/ m2 -2.0kg/ m%吹氬時間為 5min_10min。
[0012]進一步，耐熱鋼熔煉時造三次渣，爐底按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入加1%石灰,加合金材料，送電，見鋼水加造渣材料，爐料熔畢后，扒渣，再造渣，分別按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.2%的Mn-Fe和Si_Fe，先加Mn-Fe再加Si_Fe，取爐前樣分析，加入回爐料，根據(jù)爐前樣分析結(jié)果，加合金調(diào)整成分，按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.5%錳鐵，待熔化均勻后，再按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.5%硅鐵，熔化均勻后，取爐后樣，扒渣，造新渣，爐后樣分析結(jié)果達到成分要求后，同時將爐洛點破，在爐渣中加0.2%硅-鈣粉，保溫5min-10min，根據(jù)鋼水質(zhì)量分數(shù)加0.15%的Al終脫氧。
[0013]上述娃-丐粉粒度為lmin-3mm。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明采用沉淀脫氧、擴散脫氧和鋼包中加稀土及吹氬方式熔煉耐熱鋼，耐熱鋼氧含量和夾雜物含量大幅降低，可明顯提高耐熱鋼性能，O11If值提高18.5%-30%，使用壽命提聞20%ο
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明的耐熱鋼熔體凈化方法式針對中小企業(yè)采用低成本感應爐熔煉耐熱鋼，采用爐內(nèi)沉淀脫氧、擴散脫氧和澆注鋼包加稀土及結(jié)合鋼包底部透氣塞吹氬氣，實現(xiàn)耐熱鋼熔體凈化。該方法至少三次造渣，按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入1%的Mn-Fe、S1-Fe預脫氧，先加Mn-Fe。加鋼水質(zhì)量分數(shù)0.15%的Al終脫氧，在出鋼水溫度1620 °C -1650 °C保持5min-10min。將脫氧劑均勻地加在渣層上，脫氧劑包括S1-Fe粉(按鋼水質(zhì)量分數(shù)0.3%加入)、S1-Ca粉(按鋼水質(zhì)量分數(shù)0.2%加入),脫氧劑粒度lmm-3mm。
[0017]在鋼包脫氧時，澆注鋼包烘烤，溫度大于800℃，鋼水注入前按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入
0.2%-0.3%的釔基稀土，粒度lmm-3mm，注入鋼水，鋼渣混出；鋼包底部透氣塞采用陶瓷材料制作，吹氬量為每噸鋼水吹150升-250升,吹気壓力為1.0kg/ m2 -2.0kg/ m2,吹気時間為5min_10mino
[0018] 耐熱鋼熔煉時造三次渣，爐底按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入加1%石灰,加合金材料,送電，見鋼水加造渣材料，爐料熔畢后，扒渣，再造洛，分別按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.2%的Mn-Fe和S1-Fe，先加Mn-Fe再加Si_Fe，取爐前樣分析，加入回爐料，根據(jù)爐前樣分析結(jié)果，加合金調(diào)整成分，按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.5%錳鐵，待熔化均勻后，再按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.5%硅鐵，熔化均勻后5分鐘，取爐后樣，扒渣，造新渣，爐后樣分析結(jié)果達到成分要求后，同時將爐渣點破，在爐洛中加0.2%娃-鈣粉(粒度lmin-3mm),保溫5min-10min,根據(jù)鋼水質(zhì)量分數(shù)加
0.15%的Al終脫氧。[0019]將鋼包烘烤，包內(nèi)溫度不低于800°C，包內(nèi)放釔基稀土，按鋼水重量的0.2%-0.3%加入，粒度lmin-3mm，爐內(nèi)鋼水倒入鋼包中，鋼渣混出，鋼水出鋼溫度1620°C -1650°C。
[0020]開啟氬氣沖氣裝置，吹氬量按鋼包鋼水量每噸鋼水吹150升-250升，吹氬壓力為
1.0kg/ m2 -2.0kg/ m2，吹気時間為 5min_10min。
[0021]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明:
[0022]實施例1
[0023]用500kg中頻感應爐熔煉耐熱鋼，熔煉爐清理干凈，爐底加5kg石灰，加入低碳碳素廢鋼、廢不銹鋼、低碳鉻鐵、鎳板等原材料，送電，見鋼水加造渣劑，爐料熔畢后扒渣，加入造渣材料，造新渣，加入Ikg錳鐵，隨后加Ikg硅鐵，取爐前樣分析，加入回爐料。根據(jù)爐前樣分析結(jié)果調(diào)整合金成分，加2.5kg猛鐵，隨后加2.5kg娃鐵,熔化均勻后5min后取爐后樣，扒渣，造新渣，加Ikg鋁，插入爐中至爐膛深度一半深度，同時將爐渣點扒開，加入0.5kg硅-鈣粉，粒度lmm-3mm，保持8min。將鋼包烘烤，用紅外測溫儀測溫850°C，包底放置Ikg釔基稀土，粒度爐內(nèi)鋼水倒入鋼包中，鋼洛混出，開啟吹気裝置，吹気量90升，吹気8min,壓力1.5kg/m2。IS氣吹完后,關(guān)閉吹IS裝置,靜置3min后燒注。經(jīng)測試耐熱鋼中氧含量20ppm，夾雜物含量僅0.02%,與不進行凈化處理的相比σ -^°°°由IOMPa提高到13MPa，提高了 30%。用HP40做乙烯裂解管使用壽命經(jīng)凈化處理后提高了 20%。
[0024]實施例2
[0025]用1000kg中頻感 應爐熔煉耐熱鋼ZG4tlCr25Ni2tl,熔煉爐清理干凈，爐底加IOkg石灰，加入低碳碳素廢鋼、廢不銹鋼、低碳鉻鐵、鎳板等原材料，送電，見鋼水加造渣劑，爐料熔畢后扒渣，加入造渣材料，造新渣，加入2kg錳鐵，隨后加2kg硅鐵，取爐前樣分析，加入回爐料。根據(jù)爐前樣分析結(jié)果調(diào)整合金成分，加5kg猛鐵,隨后加5kg娃鐵,熔化均勻5min后取爐后樣，扒渣，造新渣，加2kg鋁，插入爐中至爐膛深度一半深度，同時將爐渣點扒開，加入0.5kg硅-鈣粉，粒度1_-3_，保持8min。將鋼包烘烤，用紅外測溫儀測溫850°C，包底放置Ikg乾基稀土,粒度爐內(nèi)鋼水倒入鋼包中，鋼洛混出，開啟吹気裝置，吹気量90升,吹気8min,壓力1.5kg/m2。気氣吹完后，關(guān)閉吹気裝置,靜置3min后燒注。經(jīng)測試ZG4tlCr25Ni2tl耐熱鋼中氧含量18ppm，夾雜物含量僅0.02%,與不進行凈化處理的相比σ -/°°由10.5MPa提高到12.5MPa，提高了 19%。用ZG4tlCr25Ni2tl耐熱鋼制備水泥篦冷機篦板經(jīng)凈化處理后使用壽命提聞了 20%。
[0026]實施例3
[0027]用1500kg中頻感應爐熔煉耐熱鋼ZG4tlCr25Ni2tl,熔煉爐清理干凈，爐底加15kg石灰，加入低碳碳素廢鋼、廢不銹鋼、低碳鉻鐵、鎳板等原材料，送電，見鋼水加造渣劑，爐料熔畢后扒渣，加入造渣材料，造新渣，加入3kg錳鐵，隨后加3kg硅鐵，取爐前樣分析，加入回爐料。根據(jù)爐前樣分析結(jié)果調(diào)整合金成分，加7.5kg錳鐵，隨后加7.5kg硅鐵，熔化均勻后5min后取爐后樣，扒渣，造新渣，加3kg鋁，插入爐中至爐膛深度一半深度，同時將爐渣點扒開,加入1.5kg娃-韓粉,粒度保持8min。將鋼包烘烤,用紅外測溫儀測溫850°C,包底放置3kg乾基稀土,粒度爐內(nèi)鋼水倒入鋼包中，鋼洛混出，開啟吹IS裝置，吹気量270升,吹気8min,壓力1.5kg/m2。気氣吹完后,關(guān)閉吹気裝置,靜置3min后燒注。經(jīng)測試ZG4tlCr25Ni2tl耐熱鋼中氧含量15ppm，夾雜物含量僅0.018%，與不進行凈化處理的相比σ !OOO1000由13.5MPa提高到16MPa，提高了 18.5%。用ZG4tlCr25Ni2tl耐熱鋼制作火電廠噴火嘴，經(jīng)凈化處理后使用壽命提高了 20%。[0028]本發(fā)明爐內(nèi)脫氧除氣采用沉淀脫氧和擴散脫氧相結(jié)合的方法實現(xiàn)爐高效脫氧。沉淀脫氧產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物上浮至爐渣中，鋼液中的氧向爐渣轉(zhuǎn)移，隨著沉淀脫氧的進行，爐渣量增加，金屬液與爐渣界面氧濃度增加，建立了鋼液和爐渣中氧的平衡，會影響后續(xù)脫氧產(chǎn)物的吸收，沉淀脫氧效率低。向爐渣中加入擴散脫氧劑，脫去爐渣中的氧，破壞了鋼水中和爐洛中氧的平衡，使鋼液中的氧逐漸向爐洛中轉(zhuǎn)移，建立新的平衡，從而有利于脫氧，提高了脫氧效率。爐內(nèi)完成脫氧，在鋼水從爐內(nèi)倒入鋼包的過程中，由于與空氣中的氧接觸，會產(chǎn)生二次氧化，因此采用鋼包中加入稀土進一步脫氧，同時采用吹氬氣，迅速將鋼包中鋼水中夾雜物帶到爐渣中，從而獲得高的冶金質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，采用感應爐熔煉耐熱鋼，采用爐內(nèi)沉淀脫氧、擴散脫氧和澆注鋼包加稀土及結(jié)合鋼包底部透氣塞吹氬氣，實現(xiàn)耐熱鋼熔體凈化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，至少三次造渣，按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入1%的Mn-Fe、S1-Fe預脫氧，先加Mn-Fe ;加鋼水質(zhì)量分數(shù)0.15%的Al終脫氧，在出鋼水溫度1620°C -1650°C保持5min_10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，所述擴散脫氧是將爐渣點破，將脫氧劑均勻地加在渣層上，脫氧劑包括S1-Fe粉、S1-Ca粉，脫氧劑粒度lmm-3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，所述S1-Fe粉加入量為鋼水質(zhì)量分數(shù)的0.3% ;所述S1-Ca粉的加入量為鋼水質(zhì)量分數(shù)的0.2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，在鋼包脫氧時，澆注鋼包烘烤，溫度大于800°C，鋼水注入前按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.2%-0.3%的釔基稀土，粒度1_-3_，注入鋼水，鋼渣混出；鋼包底部透氣塞采用陶瓷材料制作，吹氬量為每噸鋼水吹150 升-250 升，吹氬壓力為 1.0kg/ m2 -2.0kg/ m2，吹氬時間為 5min_10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，耐熱鋼熔煉時造三次渣，爐底按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入加1%石灰,加合金材料,送電,見鋼水加造渣材料,爐料熔畢后，扒洛，再造洛，分別按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.2%的Mn-Fe和Si_Fe，先加Mn-Fe再加Si_Fe，取爐前樣分析，加入回爐料，根據(jù)爐前樣分析結(jié)果，加合金調(diào)整成分，按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.5%錳鐵，待熔化均勻后，再按鋼水質(zhì)量分數(shù)加入0.5%硅鐵，熔化均勻后，取爐后樣，扒渣，造新渣，爐后樣分析結(jié)果達到成分要求后，同時將爐渣點破，在爐渣中加0.2%硅-鈣粉，保溫5min-10min，根據(jù)鋼水質(zhì)量分數(shù)加0.15%的Al終脫氧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所 述的耐熱鋼熔體凈化方法，其特征在于，所述硅-鈣粉粒度為lmin-3mm0
【文檔編號】C21C7/06GK103882182SQ201410109652
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】鄭開宏, 高義民, 皇志富, 邢建東, 李燁飛, 徐靜 申請人:廣州有色金屬研究院, 西安交通大學