含有易氧化元素钢材的炼制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含有易氧化元素钢材的炼制方法，属于铸造冶炼领域。
【背景技术】
[0002] 传统锻钢毛坯的生产工艺流程为电炉（EAF) +炉外精炼（LF) +真空脱气（VD) +真 空浇注（VC)+电渣重熔（ESR)，采用其中的一部分或全部流程。电炉（EAF)可选择电弧炉、 中频炉或其他熔炼炉。
[0003] 电弧炉是利用电极电弧产生的高温来熔炼矿石和金属，其可以有效去硫、磷等杂 质，炉温容易控制，设备占地面积小，适合优质合金钢的熔炼，电弧炉大型化、现代化、工艺 技术日益完善，电弧炉钢占总钢量比例不断增长。电弧炉采用传统氧化法冶炼，具体配料工 艺是在明确各类炉料分类标准的基础上以一种或两种炉料（比如废钢、生铁）为主料，再配 以部分辅助炉料（如铬、硅、锰合金钢）的选择性配料方案。传统氧化法冶炼的配料工艺可 充分利用贵重金属元素（如Ni、Mo)、缩短氧化时间，并能保证氧化期去气去夹杂，但该配料 工艺受炉料结构和冶炼工艺的影响，炉料中返回高铬锭头、钢肩、注余占40%以上，不仅氧 化时间长而且易氧化元素铬、硅、锰，尤其是铬在氧化脱磷过程中损失较大，出钢前几乎均 为残余痕迹含量，不利于易氧化元素的回收，钢水化学成分合格率低。
[0004]中频炉广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼。与其他铸造设备相比较，中频炉具 有热效率高、成本低，熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控 制金属液的温度和成分等优点。因此中频炉配料的精准性在很大程度上影响着钢水的成 分，因此特制定含有易氧化兀素钢材的炼制方法。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题是提供一种含有易氧化元素钢材的炼制方法，易氧化 元素的氧化率低，可充分回收易氧化元素，进而提高钢水化学成分的合格率。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种含有易氧化元素钢材的炼制方法，包括含有易氧化元素的金属炉料的配比及 熔炼，所述含有易氧化元素的金属炉料是包括铬、硅、锰的一种或几种的金属炉料，配比好 的金属炉料在中频炉内进行熔炼，熔炼温度为1600~1700°C。
[0008] 本发明技术方案的进一步改进在于：
[0009] 当所含易氧化元素为一种时，该易氧化元素的加入量为炼制钢材中该元素含量上 限的 100. 3 ~100. 7% ;
[0010] 当所含易氧化元素为两种以上时，含量最高的易氧化元素的加入量为炼制钢材中 该元素上限的100. 3~100. 7%，其他易氧化元素的加入量为炼制钢材中相应元素上限的 100 ~100. 7% 〇
[0011] 本发明技术方案的进一步改进在于：熔炼用的中频炉的炉衬为刚玉尖晶石干式 料。
[0012] 本发明技术方案的进一步改进在于：刚玉尖晶石干式料的粒度为0. 1~1mm。
[0013]本发明技术方案的进一步改进在于：金属炉料的尺寸为中频炉直径的80%以下。
[0014] 由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：采用中频炉进行易氧化元 素铬、硅、锰的冶炼，易氧化元素的氧化率低，可以最大限度地回收铬、硅、锰等合金元素，大 幅提高钢铁料收得率，进而可精确控制钢水的成分。
[0015] 当所含易氧化元素为一种时，该易氧化元素的加入量为炼制钢材中该元素含量上 限的100. 3~100. 7% ;或者当所含易氧化元素为两种以上时，含量最高的易氧化元素的加 入量为炼制钢材中该元素上限的100. 3~100. 7%，其他易氧化元素的加入量为炼制钢材 中相应元素上限的100~100. 7%，此举可保证易氧化元素在和其他炉（如电弧）所炼制的 钢水合水进入精炼炉后满足产品中化学元素的含量要求。
[0016]中频炉的炉衬为刚玉尖晶石干式料，刚玉尖晶石具有良好的耐化学侵蚀性能、高 温热稳定性和高温强度，不会和炉料发生氧化反应，非常适宜出炉温度在1600~170(TC钢 水的熔炼，炉衬寿命达到60炉以上，出钢温度平均达到1650°C以上，效果良好。
[0017] 刚玉尖晶石干式料的粒度为0. 1~1mm，炉衬名义光滑平坦，不裂纹掉块，而且在 名义形成一层4~6_的挂渣，有利于减少炉衬在投废钢过程中的机械损坏跟炉渣侵蚀，成 型炉衬整体性好，易施工、易拆除。
[0018]金属炉料的尺寸为中频炉直径的80%以下，炉料体积小，便于提高熔炼速度，缩短 熔炼时间，同时所需电能少，节省了总和成本，降低了总综合能耗，绿色环保。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
[0020] 实施例1
[0021 ] 选用的中频炉的直径为1000mm，待冶炼产品所含易氧化元素为Cr: 1. 00~ 1. 80%，Si:0? 80 ~1. 50%，Mn:0? 50 ~1. 20%。
[0022] 其中Cr含量较Si、Mn等其他元素均高，因此配料时以Cr含量为主，配Cr时Cr的 含量高出冶炼产品上限〇. 5%，Si、Mn的含量均高出冶炼产品上限0. 3%，也就是Cr的配料 量为2. 3%，Si为1.80%，Mn为1.50%，以此保证中频炉内Cr、Si、Mn元素在和电弧炉钢水 合水进入精炼炉后满足产品要求。
[0023] 炉料选用废旧物如冲芯坨、浇注棒、废辊、注余、冷型、料头、冒口、废钢、锭头、D类钢肩以及高铬肩，进行配比计算后将配比计算好的炉料置入中频炉中熔炼，熔炼温度 1600~1700°C。其中冲芯坨、浇注棒、废辊、注余、冷型、料头、冒口、废钢、锭头的尺寸标准 参见表1 :
[0024]
[0025] 表1中频炉炉料尺寸标准
[0026] 其中D类钢肩为高铬低磷材质本钢种冷乳辊加工肩，铬含量为5%左右，高铬肩为 外购废辊经研磨辊身工作层材质后得到的铬含量为12%~16%的加工肩。
[0027]由于合金在熔化过程中被氧化污染的源头是炉衬、炉料和大气三个方靣，因而对 炉衬材料的要求是，纯净度高、杂质少、高温下不污染钢液，且其软化点高于合金的最高 熔化温度，使用寿命长。因此将中频炉的炉衬材料进行优化，中频炉炉衬采用刚玉尖晶 石（A1203，Mg0)质中性干式捣打料取代原先的石英砂酸性炉衬材料，刚玉尖晶石粒度为 0. 5_。刚玉尖晶石具有良好的耐化学侵蚀性能、高温热稳定性和高温强度，非常适宜出炉 温度在1600~1700°C钢水的熔炼。
[0028] 打结中频炉衬时须在感应器内侧铺好石棉布。炉壁每一层铺料厚度为100~ 140mm，炉底打结厚度300mm。渣线位置厚度120mm，壁厚90mm。烘炉时间彡8小时。采用刚 玉尖晶石干式料打结的中频炉炉衬在应用观察中，炉衬名义光滑平坦，不裂纹掉块气象，而 且在名义形成一层4~6mm的挂渣，有利于减少炉衬在投废钢过程中的机械损坏跟炉渣侵 蚀。
[0029] 刚玉尖晶石干式捣打料在炼钢进程中易烧结，并有很高的热态强度，可能满足冶 炼不锈钢的须要。采用该种捣打料打结的炉衬一次使用寿命达到60炉以上，炉衬平均侵蚀 速率在0. 6mm/炉，出钢温度平均达到1650°C以上。该中频炉成型炉衬整体性好，易施工、易 拆除。
[0030] 实施例2
[0031] 本实施例与实施例1的区别为：待冶炼产品所含易氧化元素仅为Cr:1. 00~ 1. 80%，配料时Cr的含量高出冶炼产品上限0. 4%，也就是Cr的配料量为2. 2%。
[0032] 实施例3
[0033] 本实施例与实施例1的区别为：Si、Mn的配料量均为含量的上限值，也就是Si为 1. 50%，Mn为 1. 20%。
[0034] 实施例4
[0035] 本实施例与实施例1的区别为：刚玉尖晶石粒度为0. 8mm。
[0036] 实施例5
[0037] 本实施例为对比实施例，金属炉料在电炉内熔炼。
[0038] 取实施例1~实施例5的钢水进行成分含量检测，性能检测执行国家标准GB/ T1503-2008,检测结果见表1。
[0039] 表1实施例钢水成分检测结果
[0040]
[0041] 通过表1数据可以看出，采用本方法制备的高钒高速钢乳辊，易氧化元素包括铬、 硅、锰的含量明显增多，易氧化元素的氧化率低，因此充分回收了合金元素，提高了钢水化 学成分的合格率。
【主权项】
1. 一种含有易氧化元素钢材的炼制方法，包括含有易氧化元素的金属炉料的配比及熔 炼，其特征在于：所述含有易氧化元素的金属炉料是包括铬、硅、锰的一种或几种的金属炉 料，配比好的金属炉料在中频炉内进行熔炼，熔炼温度为1600~1700°C。2. 根据权利要求1所述的含有易氧化元素钢材的炼制方法，其特征在于： 当所含易氧化元素为一种时，该易氧化元素的加入量为炼制钢材中该元素含量上限的 100. 3 ~100. 7% ; 当所含易氧化元素为两种以上时，含量最高的易氧化元素的加入量为炼制钢材中该元 素上限的100. 3~100. 7%，其他易氧化元素的加入量为炼制钢材中相应元素上限的100~ 100. 7%〇3. 根据权利要求1~2任一项所述的含有易氧化元素钢材的炼制方法，其特征在于： 熔炼用的中频炉的炉衬为刚玉尖晶石干式料。4. 根据权利要求3所述的含有易氧化元素钢材的炼制方法，其特征在于：刚玉尖晶石 干式料的粒度为〇? 1~lmm〇5. 根据权利要求1~2任一项所述的含有易氧化元素钢材的炼制方法，其特征在于： 金属炉料的尺寸为中频炉直径的80%以下。
【专利摘要】本发明公开了一种含有易氧化元素钢材的炼制方法，属于铸造冶炼领域。包括含有易氧化元素的金属炉料的配比及熔炼，所述含有易氧化元素的金属炉料是包括铬、硅、锰的一种或几种的金属炉料，配比好的金属炉料在中频炉内进行熔炼，熔炼温度为1600～1700℃；当所含易氧化元素为一种时，该易氧化元素的加入量为炼制钢材中该元素含量上限的100.3～100.7％；当所含易氧化元素为两种以上时，含量最高的易氧化元素的加入量为炼制钢材中该元素上限的100.3～100.7％，其他易氧化元素的加入量为炼制钢材中相应元素上限的100～100.7％。本发明易氧化元素的氧化率低，可充分回收易氧化元素，进而提高钢水化学成分的合格率。
【IPC分类】C21C5/52
【公开号】CN105112605
【申请号】CN201510540963
【发明人】刘振宇, 王洪祥
【申请人】中钢集团邢台机械轧辊有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月28日