底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺制造技术

本发明专利技术为底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺，把低碳废钢和铁合金作为感应炉的冶炼原料，待全部熔化并升温到一定温度后将氧气和惰气的混合气体吹入炉内，根据不同的碳含量区间采用不同的混合气体比例，通过吹气时间、温度和混合气体比例及流量的控制使钢中的碳含量达到目标水平，脱碳结束后向熔池加入还原剂，可以使铬等元素保持较高的收得率。本发明专利技术的特点是工艺简单，脱碳效果明显，可用于冶炼［％Ｃ］≤０．０８，最低［％Ｃ］＝０．０１的低及超低碳高铬合金钢，使普通感应炉由简单的熔化装置变成具备脱碳能力的精炼装置。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于冶金领域，它适用于冶金，铸造和机械制造工业的中小型企业，使用感应炉冶炼超低碳高铬合金钢.目前，高铬钢的冶炼主要有两条基本工艺路线电弧炉-炉外精炼(例如EF-AOD，EF-VOD，EF-CLU等)和顶底复吹转炉-炉外精炼，这两种工艺主要适用于大工业生产，对于一些小型冶金厂，铸造厂等广泛使用的是把感应炉作为冶炼设备，但常规感应炉冶炼过程的脱碳能力很低，要生产优质的低碳或超低碳高铬合金钢时，只能使用价格十分昂贵的低(微)碳原材料和纯金属，这极大地增加了生产成本，也限制了普通感应炉的产品范围，也有使用真空感应氧脱碳炉作为冶炼设备的，但这种设备庞大，复杂，投资大，冶炼成本高.基于上述不足，本专利技术通过向感应炉吹入氧-惰性混合气体，利用惰性气体稀释脱氧产物，提高氧脱碳能力，可以稳定地生产含＜＝0.03%(最低0.01%)的超低碳高铬合金钢，合金元素的收得率可以保持在较高的水平(其中铬收得率＞95%).理论研究结果表明铬铁熔体中的碳铬的平衡与一氧化碳分压Pco和反应温度T有关，即21g-1.5-21gPco+0.46+0.0237-0.0476＝24300/T-16.07式中，，分别为铁液中碳，铬，镍的百分含量.T为反应温度，Pco为一氧化碳的分压.据上式，要在几乎保持铬镍元素不氧化的条件下，极大地降低钢中碳含量只有两个途径，即降低一氧化碳分压(Pco)和提高反应温度，普通感应炉冶炼条件下，Pco＝1，此时冶炼超低碳高铬合金钢的反应温度高达约两千度，否则铬先于碳氧化，显然普通感应炉炉体是不能承受如此高温的，难于冶炼超低碳高铬合金钢.因而只能采用降低CO分压的方法，降低CO分压的常用方法是采用真空，然而真空感应炉设备复杂，投资巨大，冶炼成本高.若再增加吹氧脱碳设备，使设备和冶炼工艺更为复杂，也是不可取的.为了有效地脱碳保铬，本专利技术向炉内供入一定比例的氩氧混合气体，利用混和气体中惰性气体稀释脱碳反应产物一氧化碳，从而使Pco降低，这样不需使用真空装置，避免了高温操作，有效地实现了脱碳保铬的目标，得到超低碳高铬合金钢.冶炼所用原料是低碳废钢和高.中.低碳铁合金，合金元素的配入量和常规工艺相同.本专利技术用于脱碳冶炼超低碳高铬合金钢工艺为原料全部熔化并达到理论计算的脱碳保铬临界温度后(1550-1700摄氏度)，开始吹入氧-惰性混和气体.不同碳含量时的脱碳保铬，需要不同的Pco.因而不同脱碳阶段采用氧-惰性混合气体比例分别为(3-0)∶(1-3)等.还原阶段吹入纯惰性气体，根据炉容量和碳含量的不同，各阶段的时间为5-40min不等;对于30-1000′Kg感应炉，气体流量范围1.0-30m3/h.t，压强为0.12-1.0MPa.为提高合金收得率，还原期加入硅铁.锰铁.硅钙.铝等还原剂1-10Kg/t.进一步调整成分后出钢.本专利技术工艺可用于生产含碳＜＝0.08%的低碳和含碳＜＝0.03%的超低碳高铬＝15-35)合金钢.为降低冶炼成本，本专利技术使用的惰性气体(Ar)可以部分或全部由氮气代替，形成氧-氮混吹或前期氧-氮后期氧-氩混吹，这样，既达到了脱碳的目的，又可降低气体成本，防止钢液增氮。采用本专利技术，使感应炉生产低(超低)碳高铬合金钢成为可能，拓宽感应炉冶炼产品范围，使用廉价金属原料大幅度降低了生产成本，节省了耐火材料消耗，提高了合金收得率，降低电耗，尽管惰性气体有一定量的消耗，但总的经济效益十分可观.小炼钢炉钢水的精炼至今是冶金界的难题，本工艺在一定程度上解决了这个工艺难题，使普通感应炉由简单的熔化装置变成具备脱碳功能的精炼设备.下面是30kg感应炉冶炼00 Cr21Ni10应用本专利技术的实施举例(1)装料，熔化.1650℃开始吹气;(2)第一阶段O2∶Ar＝3∶1，流量0.12m3/h.时间5分钟;(3)第二阶段O2∶Ar＝1∶1时间20分钟;(4)第三阶段O2∶Ar＝1∶3时间10分钟;(5)加还原剂铝粉100g，吹氩2min后出钢.冶炼过程中的成分变化为熔清＝0.17，＝0.3，＝0.67，＝22.1出钢＝0.02，＜0.3.＝0.65，＝21.5底吹气流量0.066m3/h.t，压强0.15MPa.采用本专利技术工艺，在30分钟内熔清碳可由0.15-0.20%降到≤0.03%，铬的收得率＞95%.权利要求1.感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺，在大气条件下，应用氩氧混合气体，稀释降低一氧化碳分压，其特征在于有底吹供气元件的感应炉，以低碳废钢，高铬返回钢，高.中.低碳铬铁合金为原料，熔清后，钢液含碳0.1--0.5%，含铬15--35%，当钢液温度达1550--1700摄氏度时，吹入氧--惰性混合气体，其氧气和惰性气体(氩或氮)混合比为(3--0)∶(1--3)，流量相应为1.0--30m3/h.t，压强为0.12--1.0MPa，各阶段吹炼时间相应为5--40min，加还原剂硅钙.硅铁.锰铁.铝粉1--10Kg/t，进一步调整成分后出钢，本专利技术用于普通感应炉冶炼超低碳高铬合金钢的成分为＜=0.03(最低0.01)，=15--35。2.根据权利要求1所述的冶炼超低碳高铬钢工艺，其特征在于用氧-氩混合气体吹炼，可用氮气部分或全部代替氩气，形成全程吹氮或前期吹氮后期吹氩的氧-惰性气体混合吹炼的工艺。3.根据权利要求1所述的冶炼超低碳高铬合金钢工艺，其特征在于在30Kg感应炉内冶炼00Cr21Ni10焊条钢，熔清钢液成分为＝0.17，＝22.1，＝0.67，＝0.3，温度达1650摄氏度，开始吹入氧氩混合气体，第一阶段氧氩比3∶1，时间5min;第二阶段氧氩比1∶1，时间20min;第三阶段氧氩比1∶3，时间10min;脱碳阶段流量为0.66m3/h.t，压力为0.15MPa，加入铝脱氧剂4Kg/t吹炼2min，钢的最终成分＜＝0.03，＝21.5，适当补加合金，出钢.全文摘要本专利技术为底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺，把低碳废钢和铁合金作为感应炉的冶炼原料，待全部熔化并升温到一定温度后将氧气和惰气的混合气体吹入炉内，根据不同的碳含量区间采用不同的混合气体比例，通过吹气时间、温度和混合气体比例及流量的控制使钢中的碳含量达到目标水平，脱碳结束后向熔池加入还原剂，可以使铬等元素保持较高的收得率。本专利技术的特点是工艺简单，脱碳效果明显，可用于冶炼≤0.08，最低＝0.01的低及超低碳高铬合金钢，使普通感应炉由简单的熔化装置变成具备脱碳能力的精炼装置。文档编号C21C5/02GK1085605SQ9310925公开日1994年4月20日 申请日期1993年8月10日 优先权日1993年8月10日专利技术者林纲, 郑宝茹, 顾燕如, 马绍弥, 何润杰, 范垂孚, 李士琦, 苏山 申请人:北京科技大学, 首钢总公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺，在大气条件下，应用氩氧混合气体，稀释降低一氧化碳分压，其特征在于：有底吹供气元件的感应炉，以低碳废钢，高铬返回钢，高．中．低碳铬铁合金为原料，熔清后，钢液含碳０．１－－０．５％，含铬１５－－３５％，当钢液温度达１５５０－－１７００摄氏度时，吹入氧－－惰性混合气体，其氧气和惰性气体（氩或氮）混合比为（３－－０）∶（１－－３），流量相应为１．０－－３０ｍ３／ｈ．ｔ，压强为０．１２－－１．０ＭＰａ，各阶段吹炼时间相应为５－－４０ｍｉｎ，加还原剂硅钙．硅铁．锰铁．铝粉１－－１０Ｋｇ／ｔ，进一步调整成分后出钢，本专利技术用于普通感应炉冶炼超低碳高铬合金钢的成分为：［％Ｃ］＜＝０．０３（最低０．０１），［％Ｃｒ］＝１５－－３５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：林纲，郑宝茹，顾燕如，马绍弥，何润杰，范垂孚，李士琦，苏山，
申请(专利权)人：北京科技大学，首钢总公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]