一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法与流程

1.本发明涉及一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法。


背景技术：

2.钛是钢中重要的合金元素之一，可以固定钢液中游离的c和n原子，使其转变为tin和ti(c,n)，起到第二相粒子的钉扎效应，控制晶粒生长；在轧制过程中，通过应变诱导，析出的碳氮化钛沉淀在晶界和位错上，起钉扎作用，从而阻止了再结晶和位错的运动，抑制再结晶过程的进行；从控制成本考虑，钛代铌的高强钢开发也已经成为重点。
3.锰是钢中五大元素之一，当钢中锰含量达到一定成分之后，中锰钢表现出超高的强度和韧性，并且具有良好的低温力学性能，目前随着中锰钢的开发，用锰来代替昂贵的镍也逐步实现。
4.但是含锰钢在真空冶炼过程中面临锰挥发的难题，当锰含量大于2.0％，真空度小于100pa时，钢中锰的损耗在0.3％左右，并且随着锰含量的增加，锰的挥发也会加重。从节约成本和锰含量精准控制角度来看都是极为不利的。现有的真空感应炉冶炼钢水控制锰含量的方法主要有两种，一种是在精炼末期加入金属锰或电解锰，这种方法的不足之处是不能使用含锰废钢作为炉料，增加冶炼成本；另一种是使用含锰钢，再在精炼末期补加锰，原料中锰的挥发损失较大，最高可达80％，而且挥发量与原料中锰含量、原料成分、熔炼温度及真空度等诸多因素有关，原料中锰元素收得率小于50％，成品锰很难精确控制。
5.因此需要改进现有生产方法提高高钛钢中锰元素(锰含量大于2.0％)的收得率，精准控制钢液中锰含量，提高锰的收得率。


技术实现要素：

6.为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，实现精准控制钢液中锰含量，提高高钛钢中锰元素(锰含量大于2.0％)的收得率。
7.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
8.一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，包括以下步骤：
9.1)装入冶炼原料
10.将工业纯铁，铁合金，干燥后放入真空感应炉坩埚中；将硅铁、铝粒装入同一料斗中，铝按照钢种的上限控制，金属锰、钛铁分别装入两个料斗中；
11.2)抽真空加热
12.真空感应炉抽真空15～20min，炉内真空度在2.7kpa～3.5kpa时，送电加热坩埚中工业纯铁和铁合金，熔化速度40～50kg/h；
13.3)精炼合金化
14.装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，合金
化过程中温度不低于1650℃；
15.4)浇注
16.熔炼结束后，采用直接浇注出钢；在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度控制在1480～1520℃。
17.所述的含钛钢按质量百分比计包括以下化学成分：
18.c 0.3％～0.35％，si 0.2％～0.3％，mn 2％～5％，p《0.02％，s《0.02％，ti 0.45％～0.6％，al 0.02％～0.03％，ni 0.5％～0.6％，mo 0.3％～0.4％，余量为fe及不可避免的杂质。
19.所述的铁合金为钼铁和镍铁。
20.所述的坩埚为烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明选用使用炉数超过3炉以上的坩埚，为了炉料在熔化过程中充分去气和正常熔化，不发生大喷溅，根据钢液中锰挥发机理和实际生产经验，控制真空度在2.7kpa～3.5kpa，控制熔化速度在40～50kg/h，钢在熔化过程中保持炉内压强，充分去除气体。先加入铝、硅脱氧，为保证脱氧彻底，铝含量按照成分计的中、上限控制，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁。在浇注过程中不破空，避免钢液中锰元素被氧化，将钢液浇入钢锭模内。保证金属锰的收得率≥95％。
具体实施方式
23.下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
24.一种真空感应炉冶炼含钛钢控制锰含量的方法，适用于冶炼钛含量在0.45％～0.6％，锰含量在2％～5％的高钛钢。使用该方法锰的收得率大于95％，该含钛钢按质量百分比计包括以下化学成分：
25.c 0.3％～0.35％，si 0.2％～0.3％，mn 2％～5％，p《0.02％，s《0.02％，ti 0.45％～0.6％，al 0.02％～0.03％，ni 0.5％～0.6％，mo 0.3％～0.4％，余量为fe及不可避免的杂质。
26.生产时使用的原料成分见表1。
27.表1原料成分表(wt％)
[0028][0029]
实施例1
[0030]
设备采用200kg真空感应炉。冶炼一炉含ti＝0.55％的高钛钢，所用原料见表2，冶炼120kg高钛钢。
[0031]
表2所用原料，kg
[0032] 纯铁70钛铁硅铁钼铁铝粒镍豆金属锰增碳剂数量113.820.940.430.60.050.673.020.39
[0033]
本实施例例按照以下步骤操作：
[0034]
(1)挑选坩埚
[0035]
优质镁砂打结的坩埚，烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。
[0036]
(2)准备原料
[0037]
按照冶炼高钛钢中各元素成分配料，称重。
[0038]
(3)装料
[0039]
将准备好的工业纯铁、钼铁、镍豆等经表面清洁干燥后放入真空感应炉坩埚中。将用于合金化的原料硅铁、铝粒装入1号料斗中，为保证脱氧彻底，铝含量按照钢种的中、上限控制，金属锰装入2号料斗，钛铁装入3号料斗中。
[0040]
(4)抽真空加热
[0041]
关闭炉盖。抽真空18分钟，保证炉内真空度在2.8kpa时，送电加热炉料，熔化速度45kg/小时。
[0042]
(5)精炼合金化
[0043]
装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，精炼温度为1658℃。
[0044]
(8)浇注
[0045]
熔炼结束后，采用直接浇注出钢。为了保证防止氧化，在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度1490℃。成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率见表5。
[0046]
实施例2
[0047]
设备采用200kg真空感应炉。冶炼一炉ti＝0.58％的高钛钢，所用原料见表3冶炼100kg高钛钢。
[0048]
表3所用原料，kg
[0049] 纯铁70钛铁硅铁钼铁铝粒镍豆金属锰增碳剂数量94.240.840.350.580.0360.553.660.34
[0050]
本实施例按照以下步骤操作：
[0051]
(1)挑选坩埚
[0052]
优质镁砂打结的坩埚，烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。
[0053]
(2)准备原料
[0054]
按照冶炼高钛钢中各元素成分配料，称重。
[0055]
(3)装料
[0056]
将准备好的工业纯铁、钼铁、镍豆等经表面清洁干燥后放入真空感应炉坩埚中。将用于合金化的原料硅铁、铝粒装入1号料斗中，为保证脱氧彻底，铝含量按照钢种的中、上限控制，金属锰装入2号料斗，钛铁装入3号料斗中。
[0057]
(4)抽真空加热
[0058]
关闭炉盖。抽真空16分钟，保证炉内真空度在2.9kpa时，送电加热炉料，熔化速度42kg/小时。
[0059]
(5)精炼合金化
[0060]
装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，精炼温度为1660℃。
[0061]
(8)浇注
[0062]
熔炼结束后，采用直接浇注出钢。为了保证防止氧化，在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度1506℃。成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率见表5。
[0063]
实施例3
[0064]
设备采用200kg真空感应炉，冶炼一炉含ti＝0.54％的高钛钢，所用原料见表4，冶炼110kg高钛钢。
[0065]
表4所用原料，kg
[0066] 纯铁70钛铁硅铁钼铁铝粒镍豆金属锰增碳剂数量102.70.870.480.70.040.674.940.4
[0067]
本实施例按照以下步骤操作：
[0068]
(1)挑选坩埚
[0069]
优质镁砂打结的坩埚，烧结后炼钢不少于3炉的坩埚。
[0070]
(2)准备原料
[0071]
按照冶炼高钛钢中各元素成分配料，称重。
[0072]
(3)装料
[0073]
将准备好的工业纯铁、钼铁、镍豆等经表面清洁干燥后放入真空感应炉坩埚中。将用于合金化的原料硅铁、铝粒装入1号料斗中，为保证脱氧彻底，铝含量按照钢种的中、上限控制，金属锰装入2号料斗，钛铁装入3号料斗中。
[0074]
(4)抽真空加热
[0075]
关闭炉盖。抽真空20分钟，保证炉内真空度在2.7kpa时，送电加热炉料，熔化速度45kg/小时。
[0076]
(5)精炼合金化
[0077]
装入坩埚内的固体原料全部熔化成液态，保持炉内压强，按照高钛钢成分加入合金料，先加入铝、硅脱氧，待脱氧反应结束后加入金属锰，金属锰完全熔化后加入钛铁，精炼温度为1655℃。
[0078]
(8)浇注
[0079]
熔炼结束后，采用直接浇注出钢。为了保证防止氧化，在浇注过程不破空，将钢液浇入钢锭模内，浇注温度1497℃。
[0080]
成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率见表5。
[0081]
表5成品钢(铸锭)的化学成分的成分和锰的收得率wt，％
[0082]
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