本发明涉及真空感应炉冶炼过程去除钢中有害(氧、氮)气体的一种有效控制方法。
背景技术：
：真空感应炉冶炼是在负压条件下进行加热、熔化、精炼、合金化和浇注的冶炼方法。由于全部冶金过程是在与大气隔离的条件下进行的，因此就避免了大气对钢液的污染。钢液在真空下精炼，能显著地提高其纯度并能准确的控制钢的化学成分。在真空感应炉内冶炼，钢液中氧、氮气体分压很低，溶解在钢液中的气体会自钢液逸出并被抽出炉外，因此显著降低钢中气体含量。表1中列举了真空感应炉、电炉生产300m钢的气体含量，对比结果可以看出，真空感应炉冶炼钢中的气体含量最低。表1不同冶炼方法生产300m钢气体含量/×10-6冶炼方法on炉料34～8046～100电炉+炉外精炼17～2522～60真空感应炉10～2020～40真空感应熔炼的关键在于去(氧、氮)气体，实际生产中，炉料大部分气体是在熔化期去除的；熔化期开始时，熔池很浅，新的金属液面不断裸露在真空下，非常有利于气体的排除，所以熔化期的主要功能除了使炉料熔化外，另一个就是去除气体。真空感应冶炼精炼期的主要功能是提高钢液的纯净度，为加入易氧化元素和微量有益元素创造条件；精炼期重点操作是：降低[o]、[n]、去除微量有害杂质、调整钢的化学成分等，并为合金化创造必要的条件。随着我国航空、航天、高铁等领域对所需材料的不断更新换代，抗疲劳、长寿命成为其关注的焦点，对原材料棒材的纯净度要求越来越高，原来的质量水平已远远不能够满足使用要求，尤其是钢中的气体已经远远达不到国外技术标准要求(见表2)，亟待需要通过在真空感应炉采取特殊控制方法，去除钢中的有害气体，使钢液纯净度得到大幅度的提高。表2国外新材料气体要求标准国外宇航优质特殊钢均采用真空感应+真空自耗重熔的冶炼工艺生产。技术实现要素：本发明公开一种真空感应炉去除钢中有害气体的控制方法，目的是通过特殊控制方法达到降低钢中有害气体的含量，使钢中气体氧、氮含量不大于8×10-6。具体技术方案⑴配料：在真空感应熔炼前，采用相应的精钢材(纯铁)、各种合金料及金属料按照钢种化学成分要求进行配料(计算每种原材料的加入量)。⑵熔化期：将所有原材料按照一定的顺序先后加入坩埚内，给电升温熔化，熔化功率为800kw，熔化时间12h，真空度为10pa～30pa，熔化过程中原料边熔化边去除部分气体。⑶精炼期：精炼期通过采用较高的精炼温度和真空度对钢液进行搅拌脱气，精炼温度：1540℃～1580℃、真空度不大于3pa；为了进一步降低钢中气体含量，精炼过程中采取对钢液降温至液面结壳、保持一定时间、升温、搅拌的循环方式：停电结壳、功率0kw；保持20min～30min；给电升温，功率1100kw、搅拌15min～30min，完成钢液深度脱气过程，使钢液中的气体氧、氮含量不大于8×10-6。⑷合金化：钢液经过精炼期后，按照化学成分要求，根据炉中取样分析结果进行调料，使每个元素含量达到技术标准规定的范围内。⑸浇注：当化学成分满足技术要求后，温度达到规定要求即可进行浇注。本发明创新点：⑴真空感应炉熔化过程采用真空熔化冶炼，真空度为10pa～30pa，功率为800kw，本过程主要是利用电磁感应对炉料加热，通过集肤效应使钢液脱气。⑵精炼期过程钢液通过周期的停电降温至钢液面结壳，保持20min～30min，由于钢液中的气体随钢液温度变化，其溶解度不同，在高真空条件下，真空度不大于3pa，通过结壳降温使钢液中的气体从钢液中逸出；然后给电升温，功率1100kw、精炼温度1540℃～1580℃、经过感应搅拌的循环方式，完成钢液深度脱气过程，可以有效使钢液中的气体氧、氮含量达到不大于8×10-6的水平。发明的有益效果：本发明有效地使钢中气体降低到最低值，不仅可以大幅度提升钢液的纯净度，而且可以提高材料的疲劳性能和使用寿命。具体实施方式实例1⑴配料按照技术标准要求的化学成分采用精钢材及金属料进行配料，原材料带入的气体含量见表3。表3气体含量⑵熔化期炉料装入坩埚后给电升温，在熔化过程中采用小功率化料至全熔.全熔气体含量见表4。表4全熔气体含量炉号功率(kw)全熔温度(℃)o(×10-6)n(×10-6)172402301438001505224217240230144800150026361724023014580014952333⑶精炼期在精炼期提高熔池温度并采取对钢液降温至液面结壳、保持一定时间、升温、搅拌的循环方式，完成钢液深度脱气，最终气体含量见表5。表5精炼期气体含量⑷合金化及浇注根据a-100钢技术标准要求的化学成分范围，结合炉前分析结果进行精确计算，调整化学成分后翻炉浇注电极，成品气体含量见表6。表6精炼期气体含量炉号浇注温度(℃)o(×10-6)n(×10-6)172402301431568781724023014415706717240230145156577实例2⑴按照技术标准要求的化学成分采用精钢材及金属料进行配料，原材料带入的气体含量见表7。表7气体含量钢种炉号装入量(kg)o(×10-6)n(×10-6)ch-11724018016213596126ch-21724018016413585118ch-31724018016613590120⑵熔化期炉料装入坩埚后给电升温，在熔化过程中采用小功率化料至全熔.全熔气体含量见表8。表8全熔气体含量炉号功率(kw)全熔温度(℃)o(×10-6)n(×10-6)172401801628001510386817240180164800150530551724018016680015123660⑶精炼期在精炼期提高熔池温度并采取对钢液降温至液面结壳、保持一定时间、升温、搅拌的循环方式，完成钢液深度脱气，最终气体含量见表9。表9精炼期气体含量⑷合金化及浇注根据ch-1、ch-2、ch-3钢技术标准要求的化学成分范围，结合炉前分析结果进行精确计算，调整化学成分后翻炉浇注电极，成品气体含量见表10。表10精炼期气体含量炉号浇注温度(℃)o(×10-6)n(×10-6)172401801621568871724018016415657717240180166157077实例3⑴按照技术标准要求的化学成分采用精钢材及金属料进行配料，原材料带入的气体含量见表11。表11气体含量⑵熔化期炉料装入坩埚后给电升温，在熔化过程中采用小功率化料至全熔.全熔气体含量见表12。表12全熔气体含量炉号功率(kw)全熔温度(℃)o(×10-6)n(×10-6)18240170164500148932561824017016550015012949⑶精炼期在精炼期提高熔池温度并采取对钢液降温至液面结壳、保持一定时间、升温、搅拌的循环方式，完成钢液深度脱气，最终气体含量见表13。表13精炼期气体含量⑸合金化及浇注根据m50nil钢技术标准要求的化学成分范围，结合炉前分析结果进行精确计算，调整化学成分后翻炉浇注电极，成品气体含量见表14。表14精炼期气体含量炉号浇注温度(℃)o(×10-6)n(×10-6)1824017016415735718240170165156985当前第1页12