感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及废钢屑利用的领域，目前都是使用薄皮废钢料将钢屑包裹在内后压制成块再冶炼，其加工费用与直接使用普通废钢相近，为解决降低废钢屑利用及加工费用，本发明公开一种感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺，该工艺采用编织袋将长度不同的废钢屑分别袋装或压块处理，再静2天以上，沥干油、水，再将袋装废钢屑先投入感应电炉，再投入钢屑压包块进行冶炼，熔清后取样分析钢水成分，根据牌号要求调整至规定范围，最后冶炼出钢。本发明具有加工费用低，大幅降低生产成本，操作安全性高等效果，同时能将有效控制铁屑中有害杂质对铸件质量的影响。
【专利说明】感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金领域，尤其是利用废钢屑冶炼。
【背景技术】
[0002]在机械加工中会产生大量废料和钢屑，无论从节约的角度还是环保的角度都应该将它们加以利用。市场上钢屑价格比废钢低500—600元/吨，如果能使用较大比例的钢屑生产铸钢件，对降低生产成本，提高企业市场竞争力有很大作用。
[0003]钢屑等材料如果直接回炉，存在以下问题:一是由于机加工使用切削液，钢屑含有油和水，如与高温钢水直接接触，很易发生化学分解反应，新生的氢、氮等有害气体元素会渗入钢水中，造成铸件出现针孔或脆性(氢脆)等严重缺陷；二是在感应炉冶炼条件下，钢屑等轻薄料容易与钢水表面渣层粘结，产生搭棚，导致下料不畅，坩埚底部钢水温度超高从而迅速浸蚀炉衬，造成穿炉的事故；三是钢屑含油含水较多时，如果直接与高温钢水接触，很易出现爆炸事故。
[0004]目前，一般厂家利用钢屑，都是使用压包机，利用薄皮废钢料将钢屑包裹在内后压制成块状再使用。薄皮废钢料来源较少，且价格高出普通废钢约300— 500元/吨，与钢屑配比一般不得少于4:6，这样加上加工费用，与直接使用普通废钢在成本上就相差无几了。所以要利用废钢屑必须解决以上问题。
[0005]综上所述，目前还没有一种工艺能够解决上述问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种生产安全、加工成本低的感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水工艺。
[0007]本发明采用的技术方案如下:
感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺，步骤如下:
①按钢屑长度进行分类，较长的钢屑，即自身能聚集成团的钢屑，用压包机压制成压块，此类钢屑压块后能保持外形不溃散；较短的钢屑即不能聚集成团的钢屑，会自然分散，将其用编织袋装袋；
②将压块和袋装件摊平，静置2天以上，浙干油、水；
③使用时，按计算量先加入袋装钢屑，因此类钢屑重量很轻，如在熔炼中后期加入，极易与钢水表面的渣层凝固成硬壳，产生安全隐患；加完袋装钢屑后，炉底已经出现钢水，此时再加入全部压块，利用压块本身的重量既可以保证炉料顺利融化，又能穿透钢水表面渣层避免搭棚。此时由于钢水液面很低，钢屑在接触钢水前要经历较长时间的加热和烘烤，钢水中的油水等杂质在高温下，很快蒸腾干净，这样就避免了爆炸发生和有害杂质熔入钢水，对钢水冶金质量产生负面影响；
④待钢水熔清后取样，利用快速分析设备分析化学成分；
⑤将熔清样各元素含量与钢水目标牌号各元素含量进行判断比较，以确定后续补料；如熔清样各元素含量均不高于目标含量，则后续加入回炉料和普通废钢；如熔清样个别元素高于目标牌号要求，则根据含量差异，加入低碳废钢稀释至要求的含量；
⑥待炉料全部熔清后，重新取样利用炉前快速分析设备分析钢水化学成分，根据分析结果添加各种合金，将化学成分调整至目标牌号要求的成分范围；
⑦化学成分合格后升温冶炼，出炉。
[0008]进一步的改进为:
投入感应炉中的原料还有普通废钢。
[0009]投入感应炉中的原料量为:袋装钢屑、压块钢屑各半，或袋装件钢屑、压包块钢屑和普通废钢各为1/3，其中袋装钢屑先加入，其次为压块钢屑，剩余部分作为调整化学成分的空间。
[0010]以上技术方案具体实施过程如下:
首先决定铸钢件能否使用钢屑作为原料，一般分三种情况:铸件可全部使用钢屑熔炼，铸件可最多使用50%钢屑熔炼，铸件不得使用钢屑熔炼。只有在前两种铸件可以采用钢屑作为熔炼原料。
[0011 ] 材料制备:以含碳量对钢屑进行分类，含碳量< 0.40%为A类钢屑，对来源不明、无法确定含碳量的，全部归入B类钢屑中。将这两类钢屑分类制备、储存和使用。分类后的钢屑按蜷缩程度分别进行袋装或压块，能够蜷缩成团的进行压块，不能蜷缩的零散钢屑进行装袋；对袋装和压块的 钢屑摊平静置两天以上，将钢屑中混杂的油水浙干。
[0012]加入钢屑熔清后取第I个熔清样，利用炉前快速分析仪器进行成分分析，如钢水各成分低于目标牌号上限，各元素用相应合金进行调整；如钢水某元素含量高于牌号上限，根据超出量计算普通低碳钢废钢的加入量来稀释，如加入的调整量太高，超出感应电炉的容量时，将多余的高成分钢水倒出一部分，或转入其他炉次，腾出感应电炉空间再添加调节原料；也可根据生产现场情况，将目标钢水牌号转为更高牌号的钢水。
[0013]实施本技术方案后达到了以下三点:
①通过铸件分等，将钢屑应用于恰当的产品中，在保证铸件质量和服役可靠性的前提下，较大幅地降低了生产成本。
[0014]②在投料时先加入袋装钢屑，待坩埚底部出现钢水后再加入压块钢屑，保证了操作安全，又大幅度加大了钢屑的应用比例，同时也能避免钢屑中的杂质对钢水冶金质量的影响。
[0015]③在袋装钢屑和压块钢屑制备和浙干过程中，清除了大部分油、水，降低了铸件出现针孔和脆性的可能性。
[0016]发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
熔炼时先投入袋装钢屑，使含油水最多的袋装钢屑充分烘干除油、水，降低对材料的影响，在出现钢水后再加入压块钢屑，有效避免了搭棚、爆炸等安全隐患，这样搭配可以最大限度提高钢屑配比。
[0017]可以显著提高直接经济效果和社会效益。按照当地市场价格，普通废钢不含税价格约为2700元/吨，钢屑不含税价格约为2100元/吨，钢屑制备费用约为35元/吨(含编织袋费用)，两者差价约为575元/吨。【具体实施方式】
[0018]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体的实施例对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0019]实施例1全部使用钢屑熔炼ZG270-500牌号钢水:
前炉出清后立即加入0.4吨B类袋装钢屑，接着加入0.4吨A类袋装钢屑，接着加入B类压包块0.3吨，接着加入0.46吨A类压包块，熔清后取样检测,依钢水化学成分含量调整，如各元素含量低于牌号上限，则余料加入同牌号回炉料，并调整其他成分；如有元素含量超出牌号上限，用低碳钢废钢调整稀释至目标范围。
[0020]实施例2部分使用钢屑熔炼ZG40Cr钢水:
用2吨感应电炉熔炼，其实际平均熔炼量为2.4吨，其中新料约占65%，即1.56吨，新料中钢屑和普通废钢各占0.78吨，回炉料约占35%即0.84吨。待感应电炉出空后立即加入B类袋装钢屑0.5吨，然后加入余量的B类压包块，接着加入0.78吨普通废钢；待钢水熔清后取样光谱仪检测，根据检测结果，如钢水化学成分含量不高于牌号上限，继续加入回炉料并调整成分至要求；如果钢水某元素含量超出牌号上限，则用低碳钢废钢调整稀释至目标范围。如需要的低碳废钢少于0.84吨，则按计算结果添加低碳废钢，余量用回炉料代替，同时进行其他成分调整；如需要的低碳废钢大于0.84吨，则以0.84吨低碳废钢为准，反算需要倒出的钢水量，将多余的高碳钢水倒出或转入其他炉次内，再加入低碳废钢，并进行其他成分调整。炉料全部熔清后， 再取炉前样检测，合格后升温出钢。
[0021]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺，其特征为熔炼步骤如下: i)按钢屑长度进行分类，较长的钢屑用压包机压制成钢屑压块，较短的钢屑用编织袋装袋； ii)将钢屑压块和袋装钢屑摊平静置2天以上，浙干油、水； iii )将浙干油、水的袋装件和压包块装入感应电炉，按使用量先加入袋装钢屑，再加入钢屑压块；以上炉料为全炉容量的三分之二 ；余量为普通废钢和回炉料； iv)待钢水熔清后取样，利用快速分析设备分析化学成分； V)将熔清样各元素含量与钢水目标牌号各元素含量进行判断比较，以确定后续补料； vi)待炉料全部熔清后，重新取样利用炉前快速分析设备分析钢水化学成分，根据分析结果添加各种合金，将化学成分调整至目标牌号要求的成分范围； vii)化学成分合格后升温冶炼，出炉。
2.根据权利要求1所述的感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺，其特征在于:投入感应电炉的原料还可以为普通废钢。
3.根据权利要求2所述的感应电炉使用袋装钢屑熔炼钢水的工艺，其特征在于:投入感应电炉中的原料量为袋装钢屑，钢屑压块和含回炉料的普通废钢各占1/3，其中袋装钢屑先加入炉膛，以保证操`作安全，最后废钢作为调整化学成分的空间。
【文档编号】C21C5/52GK103773921SQ201310734887
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】曾立严, 汤建湘, 许第文, 廖跃军, 刘剑波 申请人:柳州市江航工贸有限公司