专利名称：一种增碳用碳铁合金及其制造方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种真空感应炉冶炼实验钢增碳用的碳铁合金及制造方法。
背景技术：
我国是世界钢产量第一的钢铁大国，但钢材品种、质量与国外先进水平还有相当大的差距，仍有相当数量的钢材需要进口。现代化的钢材产品研 发过程，研发人员期望用几百公斤，几十公斤，甚至十几公斤重量的试样代替几十吨重的钢坯，需要建设并依托这样一个小规模的冶轧中试实验创新平台进行新产品研发，以小试样，在严格控制的实验条件下，进行模拟工业条件的冶轧中试实验。通过冶轧中试实验创新平台开展冶炼、热轧、冷轧和深加工工序的试验模拟，不仅能够有效规避风险，做到产品研发低成本、高效率，还有利于深入开展前沿、重大、共性、基础技术研究，提升原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力，切实打造一批核心技术和拳头产品。冶轧中试实验创新平台，主要由炼钢、轧钢、后处理等部分构成，是多功能、组合型的中试实验研究设备，模拟和再现现代化冶炼、轧制及深加工过程，超越现有轧制过程的中试研究平台，为“板、管、轨、线”钢材新产品的开发模拟轧制板状试样，保证轧制技术、装备和产品研发实验结果的可控性和可靠性。冶轧中试实验创新平台对钢铁企业生产流程优化、产品升级和市场竞争力提高起着重要的基础性支撑作用，这既是钢铁企业科技创新中一项具有普适性、基础性的工作，也是事关钢铁企业效率、质量、成本的共性研究课题，对提高企业的竞争力意义重大。在冶炼过程中，由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因，有时造成钢或铁中碳含量没有达到预期的要求，这时要向钢或铁液中增碳。通常用来增碳的主要物质有无烟煤粉、增碳生铁、电极粉、石油焦粉、浙青焦、木炭粉和焦炭粉。对增碳剂的要求是，固定碳含量越高越好，灰分、挥发分及硫等有害杂质含量越低越好，以免污染钢。钢的冶炼使用含杂质很少的石油焦经过高温培烧后的优质增碳剂，这是增碳工艺中最重要的环节。增碳剂的质量好坏决定了钢液质量的好坏，也决定了能否获得好的增碳效果。增碳剂的加入时间若过早，容易使其附着在炉底附近，而且附着炉壁的增碳剂又不易被熔入钢液。与之相反，加入时间过迟，则失去了增碳的时机，造成熔炼、升温时间的迟缓。有可能带来由于过度升温而造成的危害。因此，增碳剂还是在加入金属炉料的过程中加入为好。优质增碳剂具备的特性:增碳剂产品的颗粒大小适中，可根据炉型、容量调整，吸收速度快；增碳剂产品的化学成分纯净，高碳、低硫、有害成分极微，吸收率高；
增碳剂产品的碳结构好，在电炉钢液中细化、均匀化分布；增碳剂产品的性能优异、稳定。现代化的钢材新产品、新技术研发过程，需要将巨大的冶金厂、复杂的冶炼、轧制和后处理工艺研究过程浓缩到一个小规模的冶轧中试实验开发平台上，通过冶轧中试实验创新平台开展冶炼、热轧、冷轧和深加工工序的试验模拟。真空感应炉作为冶轧中试实验开发平台的一部分，以小容量钢水，在严格控制的实验条件下，进行模拟工业条件下实验钢水的冶炼实验及增碳，是一个重要的研究课题，仍然需要进行大量的实验研究，持续优化增碳工艺，精确控制以提高增碳的优良效果。
发明内容
本发明的目的是针对现代化的钢材新产品、新技术研发过程中，真空感应炉冶炼实验钢水的增碳问题，为克服现有真空感应炉冶炼实验钢的增碳工艺及其增碳材料形式的缺陷和不足，提供一种真空感应炉冶炼实验钢增碳用的碳铁合金及其制造方法，市场应用前景广阔。本发明所述用于真空感应炉冶炼实验钢增碳用的碳铁中间合金是由下列重量百分比的原材料经过加工制成的:高碳废钢88%、石墨块8%、SiCa合金及辅助材料4%。其制造方法如下: 首先按照100公斤/炉或500公斤/炉)配料，将按照重量百分比要求配备称量的高碳废钢88%、石墨块8%，放入100公斤真空中频感应炉坩埚内，进行真空熔炼，真空度(60Pa。待温度达到1550°C 1650°C时，以占重量百分比4%的SiCa合金及辅助材料进行充分脱氧、合金化，再进行熔化、混合，时间为5 10分钟，然后将熔化、混合均匀的碳铁中间合金钢水浇入钢锭模中使其完全冷却，脱模后即成为碳铁中间合金锭，，将碳铁合金锭进行退火，锯切成为为IOmmX IOmmX 50mm 300mm碳铁合金块,用于真空感应炉冶炼实验钢增碳。本发明产品的化学成分及重量百分含量:化学成分:Fe89 91%、C8 6.7%,Si2.2 1.0%,Μη0.8 1.3%、Ca(微量、忽略不计)。所述原材料及技术参数:高碳废钢88%，石墨块8%，SiCa合金及辅助材料4% ；高碳废钢化学成分(％) =Fe 彡 97，Si 彡 0.35,Mn 彡 1.75, P ^ 0.01，S 彡 0.007，
其它为无法检测的杂质。石墨块化学成分(％ ):C彡97，其它为杂质。本发明产品在制备过程中把握三个关键:(I)原材料必须优选，原材料的含量指标必须满足要求；(2)原材料在高温液态下必须混合均匀，以保证Fe-C中间合金产品的各化学成分均匀。(3)碳铁合金锭进行退火本发明所述的碳铁中间合金，应用于真空感应炉冶炼实验钢增碳具有以下明显优点和效果:
操作简单方便，工艺操作时间缩短、效率提高，解决了冶炼实验钢增碳准确控制的难题，增碳形式新颖、高效、稳定；冶炼实验钢的成本降低；由于碳铁中间合金产品为块状形式，熔点、比重较高，C的烧损大幅度减少，C的收得率大幅度提高，增碳材料成本降低；由于碳铁中间合金的洁净度提高，实验钢中的夹杂物尺寸减小、数量减少，实验钢的质量提闻;加入操作安全可靠，操作环境有效改善；由于熔点、比重与实验钢相近，C在钢液中的分布均匀；因加入工艺操作时间缩短、效率提高，实验钢合格率提高；增碳效果好，增碳剂的加入量大幅度减少，综合成本降低。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作详细描述。实施例1:本发明所述用于真空感应炉冶炼实验钢增碳的碳铁中间合金是由下列重量百分比的原材料经过加工制成的:高碳废钢88%、石墨块8%、SiCa合金及辅助材料4%。制造本发明产品的原材料化学成分及重量百分含量为:高碳废钢化学成分(％) =Fe ≥ 97，Si ≤ 0.35,Mn ≤ 1.75, P ≤ 0.01，S ≤ 0.007，
其它为无法检测的杂质。石墨块化学成分(％ ):C≥97,其它为无法检测的杂质。制造本发明产品的方法如下所述:首先按照100公斤/炉配料，将按照重量百分比配备称量的高碳废钢88%、石墨块8%，放入100公斤真空中频感应炉坩埚内，进行真空熔炼，真空度≤40Pa。待温度达到1650°C时，以SiCa合金及辅助材料4%充分脱氧、合金化，随后进行熔化、混合，时间为2分钟，然后将熔化混合均匀钢水浇入钢锭模中，待其完全冷却，脱模后即成为碳铁中间合金锭，，将碳铁合金锭进行退火，锯切成为为IOmmX IOmmX 30mm的碳铁合金块，用于真空感应炉冶炼实验钢增碳。本发明产品的化学成分及重量百分含量为:Fe90%、C7%, Sil.5 %、Mnl.5 %、Ca (微量、忽略不计)。实施例2:本发明所述用于真空感应炉冶炼实验钢增碳的碳铁中间合金是由下列重量百分比的原材料经过加工制成的:高碳废钢88%、石墨块8%、SiCa合金及辅助材料4%。制造本发明产品的原材料化学成分及重量百分含量为:高碳废钢化学成分(％) =Fe ≥ 97，Si ≤ 0.35,Mn ≤ 1.75, P ≤ 0.01，S ≤ 0.007，
其它为无法检测的杂质。石墨块化学成分(％ ):C≥97,其它为无法检测的杂质。制造本发明产品的方法如下所述:首先按照100公斤/炉配料，将按照重量百分比配备称量的高碳废钢88%、石墨块8%，放入100公斤真空中频感应炉坩埚内，进行真空熔炼，真空度≤30Pa。待温度达到1610°C时，以SiCa合金及辅助材料4%充分脱氧，随后进行熔化、混合，时间为2分钟，然后将熔化混合均匀钢水浇入钢锭模中，待其完全冷却，脱模后即成为碳铁中间合金锭，，将碳铁合金锭进行退火，锯切成为为IOmmX IOmmX 25mm的碳铁合金块，用于真空感应炉冶炼实验钢增碳。本发明产品的化学成分及重量百分含量为:？690%、07%、512%^111.0%、0&(微量、忽略不 计)。
权利要求
1.一种增碳用碳铁合金，其特征在于由下列重量百分比的原材料制成:高碳废钢88%，石墨块8%，SiCa合金及辅助材料4%。
2.一种如权利要求1所述的增碳用碳铁合金，其特征在于原材料的化学成分及重量百分含量:高碳废钢88%，石墨块8%，SiCa合金及辅助材料4% ;高碳废钢化学成分):Fe彡97，Si ( 0.35，Mn ( 1.75，P彡0.01，S彡0.007，其它为无法检测的杂质；石墨块化学成分(％ ):C彡97，其它为无法检测的杂质。
3.—种如权利要求1所述特征的增碳用碳铁合金的制备工艺，其特征在于按照100公斤或25公斤或500公斤/炉配料，将按照重量百分比配备称量的高碳废钢与石墨块，放入100公斤真空中频感应炉坩埚内，进行真空熔炼，真空度< 60Pa ;以硅钡钙充分脱氧，待温度达到1580°C 1650°C时，向坩埚内钢水加入按照重量百分比配备称量的SiCa合金及辅助材料，随后进行熔化、混合，时间为I分钟 10分钟，然后将混合均匀的钢水浇入钢锭模中，完全冷却后脱模即成为增碳用碳铁合金锭，将碳铁合金进行石墨化退火，锯切成为约IOmmX IOmmX 50mm 300_碳铁合金块即成。
全文摘要
本发明公开了一种真空感应炉冶炼实验钢增碳用碳铁合金及制造方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明是由下列原材料经过加工制成的高碳废钢、石墨块、SiCa合金及辅助材料。将所述原材料按照要求重量百分比配备称量，首先将石墨块、高碳废钢放入真空中频感应炉坩埚内，进行真空熔炼。以硅钡钙充分脱氧后，向坩埚内钢水加入按照要求重量百分比配备称量的SiCa合金及辅助材料，熔化混合均匀后，将钢水浇入钢锭模中使其完全冷却，开模后脱模即成为增碳用碳铁合金锭，将碳铁合金锭进行退火，锯切成为为10mm×10mm×50mm～300mm碳铁合金块，用于真空感应炉冶炼实验钢增碳。
文档编号C22C33/06GK103160726SQ20131006684
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者程德富, 赵殿清, 王海明, 罗桂文, 王福森, 张辉, 王荣, 乔团结 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司