一种电渣炉冶炼镍铬铁合金钢的脱氧方法

技术领域

本申请涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种电渣炉冶炼镍铬铁合金钢的脱氧方法。

背景技术

镍铬铁合金钢高温和室温力学性能优异、最高使用温度1200℃，电阻率稳定、使用寿命长，因此在工业用炉，冶金，机械等领域大量使用。

电渣炉冶炼生产镍铬铁合金钢，需要钢水氧含量越低越好，以保证产品具有高纯净度且不含气泡缺陷。目前，在冶炼中多采用结晶硅作为脱氧剂脱除钢水中的氧，但是，镍铬铁合金钢的制备材料中没有比硅更加活泼的元素存在，无法形成较低熔点的脱氧产物收容在炉渣中，熔点较高固态部分残留在钢液中。所以钢中的氧含量都不能降低到理想的范围。因此，亟需研制出一种在冶金过程中能起到良好脱氧效果的方法。

发明内容

本申请提供了一种电渣炉冶炼镍铬铁合金钢的脱氧方法，通过使用含铝废钢、硅钙块和结晶硅联合脱氧，以解决现有技术中采用结晶硅脱氧，脱氧效果差的问题。

第一方面，本申请提供了一种电渣炉冶炼镍铬铁合金钢的脱氧方法，所述方法包括：

在电渣炉冶炼前，将导电底料加入电渣炉底；

将造渣剂加入所述电渣炉中，给电起弧，后进行熔化和冶炼；

在电渣炉冶炼中，当所述电渣炉内的加料量为目标加料量的35％～45％时，将含铝废钢加入所述电渣炉中，所述含铝废钢的加入质量≤200kg，所述含铝废钢中铝元素质量分数为2％～6％，后将硅钙块和结晶硅加入所述电渣炉中；

在所述电渣炉冶炼结束时，出钢浇铸。

可选的，所述硅钙块的加入质量为3kg/t·钢水～5kg/t·钢水，所述结晶硅的加入质量为7.5kg/t·钢水～9kg/t·钢水。

可选的，所述电渣炉冶炼中，向所述电渣炉内分批次加入硅钙粉，所述硅钙粉每批次的加入质量为0.8kg～1.2kg，相邻所述批次的间隔时间为4min～6min，所述硅钙粉的加入总质量为4.5kg/t钢水～5.5kg/t钢水。

可选的，所述造渣剂包括白灰、萤石和三氧化二铝。

可选的，所述造渣剂的质量比满足：萤石:白灰:三氧化二铝＝(3～5):(2～4):(2～4)，所述造渣剂的加入质量为50kg/t·钢水～60kg/t·钢水。

可选的，所述导电底料包括微碳铬铁以及镍板中的至少一种，所述导电底料的加入质量为50kg～80kg，所述导电底料的厚度为80mm～100mm。

可选的，在所述含铝废钢、所述硅钙粉、所述硅钙块以及所述结晶硅加入时，搅拌所述电渣炉内的炉渣，所述搅拌时间为10s～20s。

可选的，所述硅钙块及所述结晶硅的块度均为40mm～60mm，其中，块度为所述硅钙块及所述结晶硅的两端最大距离。

可选的，所述出钢温度为1560℃～1600℃。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请通过使用含铝废钢、硅钙块和结晶硅联合脱氧，将熔渣中的不稳定氧化物如FeO、Cr

尤其是，本脱氧方法可产生复合颗粒较大且易于上浮的非金属夹杂，同时还改变非金属夹杂的形状和性质，可用于生产高附加值的镍铬铁合金钢。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电渣炉冶炼镍铬铁合金钢的脱氧方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

第一方面，本申请提供了一种电渣炉冶炼镍铬铁合金钢的脱氧方法，请参见图1，所述方法包括：

S1、在电渣炉冶炼前，将导电底料加入电渣炉底。

在一些实施方式中，所述导电底料包括微碳铬铁以及镍板中的至少一种，所述导电底料的加入质量为50kg～80kg，所述导电底料的厚度为80mm～100mm。因为本发明的冶炼钢种为镍铬铁合金钢，因此导电材料选用微碳铬铁和镍板中的一种或两种的混合物，其加入量是根据合金成分要求的基础上，可以成功导电起弧。

该导电底料的加入质量可以为50kg、55kg、60kg、70kg、75kg、80kg等，该导电底料的厚度可以为80mm、85mm、90mm、95mm、100mm等。

S2、将造渣剂加入所述电渣炉中，给电起弧，后进行熔化和冶炼；

本申请不加入引弧剂，直接加入造渣剂起弧，节省资源。

在一些实施方式中，所述造渣剂包括白灰、萤石和三氧化二铝。

白灰用于造渣，以吸附钢液中的夹杂物，提高钢液的洁净度。萤石可以提高渣的流动性，提高吸附夹杂的效果。加入三氧化二铝可以增加炉渣的电阻，从而提高炉渣发热量，加快合金料的熔化速度，同时，加入三氧化二铝不会降低炉渣碱度，还能减少炉渣对碱性炉衬的化学侵蚀。造渣剂的加入方式为白灰、萤石、三氧化二铝提前混匀，后加入至电渣炉中。

在一些实施方式中，所述造渣剂的质量比满足：萤石:白灰:三氧化二铝＝(3～5):(2～4):(2～4)，所述造渣剂的加入质量为50kg/t·钢水～60kg/t·钢水。

在本申请实施例中，控制萤石:白灰:三氧化二铝＝(3～5):(2～4):(2～4)的积极效果：保证冶炼渣电阻性能稳定，渣流动性较好，吸附夹杂能力良好。该萤石、白灰以及三氧化二铝的质量比可以为3:2:2、4:2:2、3.5:3:3.5、4.5:3:2.5、4:3:3、5:3:4、5:3:2、4:3:4、4:4:4等。该冶炼的炉渣用量可以为50kg/t·钢水、52kg/t·钢水、54kg/t·钢水、56kg/t·钢水、58kg/t·钢水、60kg/t·钢水等。

S3、在电渣炉冶炼中，当所述电渣炉内的加料量为目标加料量的35％～45％时，将含铝废钢加入所述电渣炉中，所述含铝废钢的加入质量≤200kg，所述含铝废钢中铝元素质量分数为2％～6％，后将硅钙块和结晶硅加入所述电渣炉中。

本申请通过使用含铝废钢、硅钙块和结晶硅联合脱氧，将熔渣中的不稳定氧化物如FeO、Cr

在冶炼过程中实测渣温1700℃～1720℃，钢液温度1500℃～1520℃时加入硅钙合金及含铝废钢进行沉淀脱氧。通过控制钢渣温度和加入硅钙合金及含铝废钢的时间，强化冶金反应的动力学条件可较好控制钢中溶解氧水平。

本发明中的含铝废钢、硅钙块和结晶硅随铬铁陆续入炉熔化。加料过程中要求勤加少加，避免出现打弧现象。在冶炼过程中密切观察炉内钢渣熔化情况，勤捣料加速熔化，避免集中加料。

控制含铝废钢的加入质量≤200kg，含铝废钢中铝元素质量分数为2％～6％的积极效果：确保电渣冶金过程冷热比均衡且满足合金的成分要求。该含铝废钢的加入质量可以为50kg、70kg、90kg、110kg、150kg、170kg、200kg等，该含铝废钢中铝元素质量分数为2％、3％、4％、5％、6％等。

在本申请实施例中，所述硅钙块的加入质量为3kg/t·钢水～5kg/t·钢水，所述结晶硅的加入质量为7.5kg/t·钢水～9kg/t·钢水。

用硅钙块和结晶硅配置钢中的硅元素，一方面可作为沉淀脱氧剂，二是增加钢中硅含量。硅钙块脱氧属于沉淀脱氧，其脱氧速度较快，所生成的脱氧产物能够较快聚集上浮到渣层中达到钢液脱氧目的。

该硅钙块的加入质量可以为3kg/t·钢水、3.5kg/t·钢水、4kg/t·钢水、4.5kg/t·钢水、5kg/t·钢水等，该结晶硅的加入质量可以为7.5kg/t·钢水、7.5kg/t·钢水、8kg/t·钢水、8.5kg/t·钢水、9kg/t·钢水等。

在本申请实施例中，所述电渣炉冶炼中，向所述电渣炉内分批次加入硅钙粉，所述硅钙粉每批次的加入质量为0.8kg～1.2kg，相邻所述批次的间隔时间为4min～6min，所述硅钙粉的加入总质量为4.5kg/t·钢水～5.5kg/t·钢水。

电渣炉冶炼过程中，钢水中的反应很难在短时间内达到平衡，因此要分批将硅钙粉加入钢水中进行脱氧，进一步的发挥硅钙粉的脱氧效果，使脱氧反应进行的更加彻底。

该硅钙粉每批次的加入质量为0.8kg、0.9kg、1.0kg、1.1kg、1.2kg等，相邻所述批次的间隔时间为4min、4.5min、5min、5.5min、6min等，所述硅钙粉的加入总质量为4.5kg/t·钢水、5kg/t·钢水、5.5kg/t·钢水等。

在本申请实施例中，在所述含铝废钢、所述硅钙粉、所述硅钙块以及所述结晶硅加入时，搅拌所述电渣炉内的炉渣，所述搅拌时间为10s～20s。

通过搅拌可以将氧原子和氧化物夹杂物经惰性气体泡裹挟和粘附带入熔渣里，从而降低钢水中的氧含量，该搅拌时间可以为10s、12s、14s、16s、18s、20s等。

在本申请实施例中，所述硅钙块及所述结晶硅的块度均为40mm～60mm，其中，块度为所述硅钙块及所述结晶硅的两端最大距离。

该硅钙块及结晶硅的块度均可以为40mm、45mm、50mm、55mm、60mm等。

S4、在所述电渣炉冶炼结束时，出钢浇铸。

在本申请实施例中，所述出钢温度为1560℃～1600℃。

控制冶炼的出钢温度为1560℃～1600℃的积极效果：保证浇注顺利的同时，减少合金烧损。若该出钢温度过高，在一定程度上会加速合金元素氧化烧损。若该出钢温度过低，在一定程度上会导致浇注过程中钢水凝固，堵塞汤道，影响钢棒质量。该冶炼的出钢温度可以为1560℃、1570℃、1580℃、1590℃、1600℃等。

下面结合具体的实施例和对比例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1

在电渣冶炼前，将58kg厚度为90mm的金属铬加入电渣炉底。将质量为29kg的白灰、质量为38kg的萤石、质量为30kg的三氧化二铝混合后加入电渣炉中，给电起弧，后进行熔化和冶炼。冶炼至800kg左右起(目标加料量为2000kg)，陆续进行搅拌，用钢耙探查炉底原材料熔化情况。测温后将质量为200kg、铝质量分数为5％的含铝废钢加入熔池中，视钢渣温度和熔化情况调整工艺参数。搅拌时避免造成镁砂脱落。冶炼至1000Kg时，将SiCa粉每次按1kg的加入质量分批次加入所述电渣炉中，相邻所述批次的间隔时间为5min，加入总质量为5.0Kg/t·钢水。加入总质量为4Kg/t·钢水的硅钙块和加入总质量为8.5Kg/t·钢水的结晶硅随铬铁陆续入炉熔化，调整好渣量和炉渣流动性避免炉渣假温度产生。出钢前还差50公斤时炉底料应熔清并使炉渣冷却后观察变为灰白色，用铁扒充分搅拌保证成分及温度均匀。电渣炉冶炼结束时，出钢浇铸，出钢温度为1592℃。电渣炉容积为2吨。

对比例1

在电渣冶炼前，将60kg厚度为80mm的金属铬加入电渣炉底。将质量为30kg的白灰、质量为40kg的萤石、质量为30kg的三氧化二铝混合后加入电渣炉中，给电起弧，后进行熔化和冶炼。冶炼至1000Kg时(目标加料量为2000kg)，将SiCa粉每次按0.9kg的加入质量分批次加入所述电渣炉中，相邻所述批次的间隔时间为5min，SiCa粉的加入总质量为5Kg/t·钢水，加入总质量为15Kg/t·钢水的结晶硅随铬铁陆续入炉熔化，调整好渣量和炉渣流动性避免炉渣假温度产生。出钢前还差50公斤时炉底料应熔清并使炉渣冷却后观察变为灰白色，用铁扒充分搅拌保证成分及温度均匀。电渣炉冶炼结束时，出钢浇铸，出钢温度为1580℃。电渣炉容积为2吨。

对比例2

在电渣冶炼前，将62kg厚度为85mm的金属铬加入电渣炉底。将质量为33kg的白灰、质量为42kg的萤石和质量为29kg的三氧化二铝混合后加入电渣炉中，给电起弧，后进行熔化和冶炼。冶炼至1000Kg时(目标加料量为2000kg)，将SiCa粉每次按1.0kg的加入质量分批次加入所述电渣炉中，相邻所述批次的间隔时间为5min，SiCa粉的加入总质量为5Kg/t·钢水，加入总质量为4Kg/t·钢水的硅钙块和加入总质量为11Kg/t·钢水的结晶硅随铬铁陆续入炉熔化，调整好渣量和炉渣流动性避免炉渣假温度产生。出钢前还差50公斤时炉底料应熔清并使炉渣冷却后观察变为灰白色，用铁扒充分搅拌保证成分及温度均匀。电渣炉冶炼结束时，出钢浇铸，出钢温度为1590℃。电渣炉容积为2吨。

实施例和对比例冶炼所得镍铬铁合金21炉钢中，取样进行全氧检测，检测结果如表1所示。

表1实施例和对比例冶炼所得镍铬铁合金21炉钢中的氧含量

实施例1中，通过结晶硅、硅钙块含铝合金钢联合脱氧，镍铬铁合金21炉次中的平均氧含量为23.4PPm。

对比例1中，通过结晶硅脱氧，镍铬铁合金21炉次中的平均氧含量为80.5PPm。

对比例2中，通过结晶硅和硅钙块联合脱氧，镍铬铁合金21炉次中的平均氧含量为43.9PPm。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。