一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法，采用抽锭式结晶器进行电渣熔炼；在冶炼过程中，在渣池中下部均布一圈的位置向渣池内吹入0.1～0.5L/min不参与反应的高纯气体。本方法所述渣池会在高纯气体泡的搅动下加速对流循环，这会有效增加渣子对电极端面的冲刷作用，迫使金属熔滴不能自然长大，只会在较小尺寸下脱离电极；同时，熔滴在下落过程中，会被渣流和高纯气体泡不断冲击破碎，进一步减少了熔滴尺寸、增加熔滴的比表面积，这会显著增加渣金接触界面，加快反应进程。本发明专利技术突能大幅减少金属熔滴尺寸、显著降低熔滴下落速度，从而增加渣金反应时间、提高去夹杂效率。通过本方法冶炼的超洁净钢，夹杂物、硫含量比传统的电渣重熔低50%以上。电渣重熔低50%以上。电渣重熔低50%以上。

【技术实现步骤摘要】
一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法


[0001]本专利技术涉及一种电渣重熔方法，尤其是一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法。

技术介绍

[0002]电渣冶金是20世纪特种冶金技术的重大突破之一。自1940年，美国人霍普金斯获得了电渣专利以来，电渣冶金得到了蓬勃的发展。目前，电渣钢广泛用于航空、航天、电力等工业领域。然而，一些对有害杂质成分要求较高的高端材料，如部分高温合金、耐蚀合金和超洁净钢，目前需采用真空感应熔炼+电渣重熔+真空自耗三联工艺生产。
[0003]采用三联工艺生产超洁净钢不仅成本高，生产周期也长，工艺难度也大，有诸多缺点。所以，各国冶金工作者都试图改进电渣冶炼工艺，力求获得更加高效的去除夹杂物和硫的方法。
[0004]不难得知，电渣脱除硫及夹杂物主要集中在金属熔滴形成、下落两个阶段。熔炼过程中，自耗电极在接触熔渣的一端沿表面逐层熔化，形成薄膜和熔滴，进行渣金反应，脱除一部分杂质；在熔滴下落时，金属穿越渣层也会与熔渣反应，去除夹杂。显而易见，在这两个过程中，接触面积和作用时间是影响夹杂物去除效率的最关键因素。
[0005]众所周知，渣金接触面积与熔滴尺寸呈指数关系。熔滴尺寸越小，比表面积越大，接触面积也越大，反之亦然。一粒一定质量的金属熔滴，破碎成相同质量的两粒，比表面积增加了2.17倍。所以，电渣过程中控制得到较小的金属熔滴是非常有利于脱除杂质的。
[0006]另一方面，渣金作用时间与熔滴下落时间呈反比。金属熔滴离开电极开始下落，将受到渣子浮力、粘滞力（相当于摩擦力）和重力的共同作用。其中，渣浮力、粘滞力是阻力，越大，越有利于减缓下落速度，延长停留时间，就越有利于增加渣金反应程度。所以，从脱除夹杂物角度出发，应设法控制重熔过程中增加渣浮力和粘滞力。
[0007]在减小熔滴尺寸和增加渣浮力、粘滞力方面，冶金工作者做了很多研究。归纳起来，较有成效的工作主要集中在工艺参数优化、渣系成分改进两个方面，但是，这些工作有利也有弊。比如，提高电流的确会减少熔滴尺寸，提高渣洗效果，但同时也会增加熔速，造成金属凝固偏析和组织不均；另外，增加渣子密度、粘度会增加浮力和粘滞力，提高去夹杂效果，但同时也会使渣皮增厚，钢渣分离困难而致铸锭表面质量下降。
[0008]综上所述，目前还没有特别有效的技术手段解决电渣重熔冶炼超洁净钢的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种减少金属熔滴尺寸、降低熔滴下落速度的电渣重熔超洁净钢的冶炼方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：采用抽锭式结晶器进行电渣熔炼；在冶炼过程中，在渣池中下部均布一圈的位置向渣池内吹入0.1～0.5L/min不参与反应的高纯气体。
[0011]本专利技术所述高纯气体水平吹入渣池内。
[0012]本专利技术所述高纯气体在渣池中下部的两侧对称吹入。
[0013]本专利技术所述高纯气体为高纯氦气。
[0014]本专利技术所述高纯气体的温度200～300℃、压力0.06～0.08MPa。
[0015]本专利技术的工艺思路是：首先，渣池会在高纯气体泡的搅动下加速对流循环，这会有效增加渣子对电极端面的冲刷作用，迫使金属熔滴不能自然长大，只会在较小尺寸下脱离电极。同时，熔滴在下落过程中，会被渣流和高纯气体泡不断冲击破碎，进一步减少了熔滴尺寸、增加熔滴的比表面积，这会显著增加渣金接触界面，加快反应进程。
[0016]其次，破碎的熔滴由于质量减少，可随渣池做对流运动，大大延长滴落路径，增加停留时间，使渣金反应充分进行。
[0017]经前述分析得知，熔滴尺寸和作用时间，正是电渣冶金脱除夹杂物和硫等杂质的两个最关键参数，所以，本专利技术能有效地提高去夹杂效率。
[0018]另外，选择氦气作为吹入介质，也与它的物理化学性质有关。氦气是一种惰性气体，不与金属反应，作为吹入介质不会引起成分变化；同时，它的密度比氩气还小，吹入渣层会急剧膨胀而快速上浮，不会残留在钢中；再者，氦气充入前经过脱水、升温、稳压处理，不会增H，也不会降低渣温而增加操作难度，工艺适应性好。它的使用量也较小，仅0.1～0.5L/min，经济实用。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术突破传统的方式方法，借助“外力”干涉电渣冶炼过程，能大幅减少金属熔滴尺寸、显著降低熔滴下落速度，从而增加渣金反应时间、提高去夹杂效率。本专利技术电渣后无需再次熔炼，所冶炼的超洁净钢中的夹杂物、硫含量比传统的电渣重熔低50%以上。
附图说明
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0021]图1是本专利技术所述电渣重熔装置的结构示意图。
[0022]图中：1―自耗电极；2―结晶器；3―吹气孔；4―钢锭；5―金属熔池；6―渣池；7―高纯气体泡。
具体实施方式
[0023]本电渣重熔超洁净钢的冶炼方法适用于电渣钢，例如GCr15、GH4169、W18Cr4V、NS333等超洁净钢，采用抽锭式结晶器，尤其适用于Φ300mm及以上抽锭式结晶器；所述抽锭式结晶器在渣池中下部设置有吹气孔，吹气孔至少为两个、在渣池周边的同一平面上均匀布置；吹气孔最好为两个，对称设置在渣池的两侧；所述对抽锭式结晶器需要进行改进，可采用下述抽锭式结晶器结构：图1所示，在结晶器2中间部位中心对称穿2个细孔，平行焊接铜制导管，接口处打磨光滑，导管内径0.12～0.16mm，所述导管即为吹气孔3；所述吹气孔3水平设置；结晶器其余部分与常规的抽锭式结晶器结构相同。
[0024]采用下述工艺：（1）选用抽锭式结晶器，底水箱上放置引弧剂，引弧剂周围放置渣料；安装结晶器2、自耗电极1、保护罩，通入氩气；（2）接通熔炼电源，引燃起弧，加入渣料，待渣温升至1700～1800℃时进入正常熔炼阶段；所述渣料加入前进行烘烤，最好在600～650℃加热炉烘烤8～12h；所述渣料熔化形
成渣池6，自耗电极1熔化形成的金属液滴沉入渣池6底部，逐渐累积形成金属熔池5；金属熔池4冷却凝固，形成钢锭4；（3）所述正常熔炼阶段，待渣层漫过吹气孔3时开始吹气，吹气孔位置位于渣层中下部时开始抽锭，直至熔炼结束。所述吹气孔3向渣池中下部水平吹入总流量0.1～0.5L/min不参与反应的高纯气体，所述高纯气体最好为高纯氦气。所述高纯氦气通入结晶器前经脱水、加热、稳压处理，进入结晶器时气体含水量≤0.0001vol%、温度200～300℃、压力0.06～0.08MPa。所述吹气孔3吹气过程中在渣池6内形成高纯气体泡7，熔滴在下落过程中被渣流和高纯气体泡7不断冲击破碎，从而减少熔滴尺寸、增加熔滴的比表面积、延长滴落路径，进而加快反应进程、使渣金反应充分进行。
[0025]（4）熔炼结束，停止吹入氦气，30～120min后脱模。
[0026]实施例1：本电渣重熔超洁净钢的冶炼方法采用下述具体工艺。
[0027]电渣冶炼GCr15。具体包括：抽锭式结晶器规格：Φ300
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法，其特征在于：采用抽锭式结晶器进行电渣熔炼；在冶炼过程中，在渣池中下部均布一圈的位置向渣池内吹入0.1～0.5L/min不参与反应的高纯气体。2.根据权利要求1所述的一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法，其特征在于：所述高纯气体水平吹入渣池内。3.根据权利要求1所述的一种电渣重熔超洁净钢的冶炼方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福利，侯自兵，郭瑞华，齐紫阳，李瑞杰，张灿，郭福在，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：