3t和6t真空感應(yīng)爐冶煉工藝實(shí)踐

1、3t和6t真空感應(yīng)爐冶煉工藝實(shí)踐第21卷第3期42?2000年6月特殊鋼SP:.蜘'EEL2lNo3June2IxxI廖聲帶3t和6t真空感應(yīng)爐冶煉工藝實(shí)踐.一r廠,侯少良邊舫(撫順耳司crll3001),F=7二Memm=OHShaoliangandBianM眥/7二聰21¨Hg11l,虧一汕"德國(guó)海拉斯公司引進(jìn)的.1982年8月試生產(chǎn),它是我國(guó)目前較先進(jìn)的真空熔煉設(shè)備.十多年來(lái),冶煉過高溫合金,精密合金,超低碳不銹鋼,超高強(qiáng)度鋼等8大鋼類共50余種鋼號(hào),為我國(guó)宇航,軍工,化工等工業(yè)部門提供了1萬(wàn)余t優(yōu)質(zhì)鋼.1冶煉操作工藝程序爐子基本參數(shù)如下:爐子最大容量3t和6

2、t;最大功率1800kVA;熔化速度1500kg/h;極限真空度01Pa;冶煉頗率150ttz;攪拌頻率50Hz;坩堝直徑3t爐760tuna,6t爐955Inm.冶煉操作工藝程序見表11.1熔化期時(shí)去除鋼液中的氣體為高真空精煉做準(zhǔn)備由于爐料量較大,為防止架橋,并避免瞬時(shí)放出大量氣體,應(yīng)采取分批加料的辦法.采用3kPa低壓充氬,使在測(cè)溫,取全熔樣時(shí),加料室和熔煉室的真空度相近似,從而簡(jiǎn)化了加料室的抽空操作程序,也不會(huì)影響鋼液中氣體的去除爐料全熔后進(jìn)行測(cè)溫,取全熔樣分析化學(xué)成分,為精煉期合金化調(diào)整化學(xué)成分作依據(jù).12精煉期在高真空和適當(dāng)溫度下進(jìn)行精煉,并達(dá)到合金化.全熔后,開動(dòng)全部高真空泵進(jìn)行抽

3、氣,并控制好鋼液的溫度.在調(diào)整化學(xué)成分后,以50tb進(jìn)行l(wèi)O20rain攪拌,使鋼液成分均勻,也易于去除鋼液中氣體.表lIST00VI1真空感應(yīng)爐冶煉操作程序Table1MdtjloperationprocedureofISTIVllVac叫minductionfurnace抽空.當(dāng)真空度lOPa時(shí)開插克r._3kPa裝l測(cè)取料【熔l罩三!:(45)Pa下至少保持30rain_.:!.精煉望可10min取攪霉拌謄l肄注:(1)試樣正常分析c,si,cr,Mo,v,Ni而新料單第一爐作s,PCu.試樣分析c,Nn(21冶煉25o,7.,55,q360,中585(m1)電極棒時(shí).脫模后及時(shí)緩玲24

4、h.門)新爐體前阿爐洗'時(shí),當(dāng)冶煉電極棒需緩摶時(shí),應(yīng)預(yù)熱緩冷坑(4)第一次調(diào)整艘分,應(yīng)在逃到(45)Pa商真空后1520n進(jìn)行第3期侯少良:3t和6t真空感應(yīng)爐冶煉工芝實(shí)踐在調(diào)整錳的化學(xué)成分前,要使?fàn)t中充氬至3kPa(錳的揮發(fā)平衡蒸氣壓為2.7kPa).如不充氬.調(diào)整后鋼中錳的成分會(huì)降低,造成鋼的成分不合格.鋼_自g化學(xué)成分合格后(包括氣體含量),溫度適宜可以出鋼.2真空感應(yīng)熔煉的脫硫方法和效果采用固體合成渣脫硫,降低真空感應(yīng)熔煉鋼的含硫量是一種經(jīng)濟(jì)易行的新方法.2.1熔煉爐熔煉分別在6t真空感應(yīng)爐和150kg感應(yīng)爐中進(jìn)行,爐子技術(shù)參數(shù)如表22.2固體渣表2真空感應(yīng)爐技術(shù)參數(shù)Table

5、2Technicalpai"dn1rsof-aol2uininduction6In1ace脫硫用固體渣系配比(重量)為CaO:ca:80:20,混合均勻后經(jīng)電渣提純,分別破碎成510mm和2o30rilnl塊度,保持干燥.2.3熔煉鋼種大,小爐均熔煉D6AC超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,其化學(xué)成分如表3.表3D6AC超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分/%Table3ChemicalcompositionsofldrahightenfilesructuresteelD6AC/%24熔煉情況經(jīng)8004h烘烤的固體渣,熔煉前先裝人坩堝底部,上面裝鋼鐵料,以后即按正常工藝進(jìn)行熔煉,渣料量和熔煉工藝情況分別見表4和表5

6、.2.5固體渣脫硫效果按上述工藝在坩堝底部裝入的CaOCaR固體渣,熔煉過程中脫硫效果顯著,其具體結(jié)果列于表6.從表6可見,加人固體渣的爐號(hào)的脫硫率明顯高于不加渣的爐號(hào).尤其是小容量的ZCd-150型爐子,固體渣加入后的脫硫率高達(dá)60%以上,成品鋼的硫含量均小于0.006%.表4渣,鋼裝料配比Table4Slag-steelehargratio表5真空感應(yīng)爐熔煉工藝Table5Meltingprof'VIllllllLllHinductionfurnace表6固體渣的脫硫效果Table6蛐phIi血efficiencyofsolidslag:.表中成品音S量巾r子為被動(dòng)范.分母為平均值

7、特殊鋼第21卷由于在真空感應(yīng)熔煉過程中全靠鋼液加熱爐渣,因此不宜過分加大渣量,碴量在0.2%0.4%為宜.3真空感應(yīng)熔煉中錳的揮發(fā)與控制錳在真空感應(yīng)熔煉中揮發(fā)量很大.例如,在爐料中配入5%的錳,當(dāng)爐內(nèi)壓力降為100Pa時(shí)只要經(jīng)過30rain,鋼中錳就會(huì)降到0.2%0.3%.這是由于在煉鋼溫度下,錳的平衡蒸氣壓高的緣故.所以如不采取有效措施,很難熔煉出對(duì)含錳量有要求的鋼種,特別是在6tIS700V11半連續(xù)真空感應(yīng)爐冶煉的鋼種,加錳后有攪拌,測(cè)溫,加鈰和硼稀土合金等程序,鋼中錳的揮發(fā)量更大,因此要嚴(yán)格控制精煉期的充氬壓力.3.1充氬壓力的確定據(jù)統(tǒng)計(jì),在生產(chǎn)中IS700V11爐用45鋼洗爐132次

8、,其中98次爐內(nèi)真空壓力在4kPa以上,34次壓力在0.5kPa以下.前者98爐成品錳含量與鋼中原錳量無(wú)變化;而后者34爐成品錳比原鋼中錳低得多.由此可推測(cè)出錳在冶煉溫度下的平衡蒸氣壓在40.5kPa之問.選用45鋼在洗爐時(shí)進(jìn)行試驗(yàn).當(dāng)全熔后,抽真空達(dá)到正常冶煉時(shí)的真空度23Pa,分析鋼中錳含量,然后向爐內(nèi)分別充氬1kPa,2kPa和3kPa3個(gè)檔次,同時(shí)分別把錳調(diào)到05%,1%和1.5%3個(gè)檔次,共試驗(yàn)9爐,從調(diào)錳后起算,每1爐在保持30min,60min,90min和120min時(shí)取樣分析錳含量,試驗(yàn)結(jié)果匯總于表7.3.2分析與結(jié)論從表7看出,當(dāng)爐中充氬1kPa和2kPa時(shí),不論鋼中錳含量

9、多少,都隨熔煉時(shí)間的增加而揮發(fā)量增大;但當(dāng)爐中充氬3kPa時(shí),不管時(shí)間多長(zhǎng),鋼中錳含量都基本不變.不難看出,充氬3kPa的壓力已大于此溫度條件下錳的蒸氣壓,可控制鋼中錳的揮發(fā),保證錳含量的穩(wěn)定性.生產(chǎn)實(shí)踐表明,鋼中錳含量大于15%,例如冶煉Mn含量高達(dá)7.0%9O%的00Cr18NnSNi5N鋼時(shí),充氬3kPa后,Mn含量的控制與上述結(jié)果相同.為了較準(zhǔn)確地試驗(yàn)出Mn的平衡蒸氣壓值,曾運(yùn)用"優(yōu)選法"在23kPa壓力之間進(jìn)行充氬試驗(yàn),結(jié)果表明27kPa為錳在1550時(shí)的平衡蒸氣壓.表7不同充氬壓力和不同保持時(shí)間下鋼中錳含量變化Table7Variationofm卸略ecteas

10、tinsteel州山di丘打-entarglmpressureandholdhtime4冶煉超低碳不銹鋼冶煉超低碳不銹鋼的關(guān)鍵是降低碳含量和去除鋼中的氮.為了脫碳,采用爐料配入高的含氧量;為了去除鋼中氮采用低頻攪拌,在高溫和高真空下進(jìn)行精煉.有時(shí)配入礦石粉和高堿度的爐渣氧化鋼液中的碳.下面以000CrNNo為例,介紹冶煉超低碳鋼的方法.000Cr26No是Cr-Mo系超低碳不銹鋼它具有很高的耐蝕性,是制造抗有機(jī)酸,苛性堿設(shè)備的良好材料.要求化學(xué)成分中的C0.005%,N70×10通過多年實(shí)踐,在原材料中選用高含氧的爐料,通過強(qiáng)烈的C.0反應(yīng),能使000Cr26No鋼含碳量達(dá)到0.00

11、2%,通過低頻攪拌,使氮含量達(dá)到65×10一.通過幾十爐超低碳不銹鋼的冶煉,爐料配入氧含量分別為4OO×10一,500×10,030×10,700×10,對(duì)降低鋼中碳量是有效的,而且配入氧越高(不改變工藝),去碳效果越明顯.例如,冶煉000Cr26No時(shí),配入850×10的氧含量,使鋼中碳從0.025%降低到0.002%.VIM爐冶煉不銹鋼使氮含量降低到70×10難度較大,而且在冶煉后期還有螬氮現(xiàn)象,故在冶煉后期增加2次低頻攪拌,每次攪拌2On,攪拌功率300kw,即稍高于保溫功率,使攪拌前氯含量由120×10分別

12、降到85×10,65×10,滿足了鋼的技術(shù)要求.啦肼加m一000OO001:魯m一m0000O001mm一腫O00O0011瑚一肌O00000115O55O55O5-TDO,zf(弓/),/第3期侯少良:3t和6t真空感應(yīng)爐冶煉工藝實(shí)踐5真空感應(yīng)爐6t錠的防噴濺澆注工藝在IS700V116t真空感應(yīng)爐熔煉精密合金時(shí),澆注的模子使用1支6t大扁錠.錠模高度約2m,澆注時(shí)噴濺嚴(yán)重,鋼錠表面質(zhì)量差,表面清理困難,成材率低.為克服澆注時(shí)噴濺,采用和所冶煉的材料相同或相近似的鋼號(hào)的0.51n簿鋼板,點(diǎn)焊成一個(gè)圓臺(tái)形簿筒,上口直徑420mn,下口直徑140mm,高2000irml(錠模

13、上口內(nèi)尺寸4O0illrll×1000mm.下底120illrll×1000illrll,高2000rIlln),筒的直徑比模子內(nèi)尺寸稍大些,當(dāng)筒子置于模內(nèi)時(shí)更牢固.澆注前把防濺筒置于模內(nèi),使筒中心和水口對(duì)中.在澆注時(shí)使噴濺的鋼珠等全部噴在防濺筒內(nèi)壁.由于鋼水不斷上升,而且筒子是在模子內(nèi)的鋼水中間,鋼水量大溫度又較高,不僅能使筒子熔化,而且筒內(nèi)壁鋼珠等也隨之熔化成為鋼液的一部分.澆注完了,防濺筒也全部熔化在鋼水之中,從而改善了鋼錠表面質(zhì)量.據(jù)6爐鋼的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,表面質(zhì)量良好,不僅減少了鋼錠表面清理工作量,而且使成材率提高5%.6中間漏斗雙室兩道擋渣澆注工藝真空感應(yīng)熔煉時(shí),

14、一般情況下是不造渣冶煉的.但由于冶煉過程中坩堝的材料逐漸脫落,鐵臺(tái)金爐料中的雜質(zhì)等使鋼液也會(huì)有一些鋼渣浮在表面,在澆注時(shí)需要擋住鋼渣.對(duì)于大容量感應(yīng)爐出鋼時(shí),鋼水不是直接注入鋼錠模內(nèi),而是先澆入一個(gè)容量較大的中間漏斗,暫時(shí)停留一段時(shí)間,再通過中間漏斗水口,注入鋼錠模內(nèi).原提供的IS700V11爐中間漏斗,只是一室道擋渣壩,擋渣壩底部鋼水流經(jīng)的縫隙40illrll寬,這樣使用起來(lái)效果很差,鋼水上面的浮渣80%擋不住而注人模內(nèi).為克服以上不足而重新設(shè)計(jì)的一個(gè)較大的中間漏斗,它可容納6O0虹鋼水量,中間漏斗設(shè)有雙室,二道擋渣壩,而且擋渣壩底都鋼水流經(jīng)的縫隙減小到78ii1rll,擋渣壩,中間漏斗的4

15、個(gè)側(cè)面,底部全部選用30rnm厚的耐火磚砌成.整個(gè)中間漏斗的外部用78nun鐵板加固.中間漏斗使用前置于較大干燥爐內(nèi),經(jīng)8008h烘烤后置于錠模車托板內(nèi).澆注時(shí),鋼水先快速注入一室,盡量使鋼水充滿一室,為了此目的,使用一根小木條先堵住擋渣壩的底部,當(dāng)鋼水將充滿一室時(shí),木條在真空下被鋼水炭化浮在渣面上,鋼水此時(shí)經(jīng)第一道擋渣壩才流入二室.由于鋼水在一室停留約89s,不僅使鋼水中渣子浮在一室鋼液面上,而且由于繼續(xù)澆注一直使一室鋼水保持原來(lái)高度,鋼渣及氧化膜基本被擋在一室內(nèi).隨著鋼水流入二室,經(jīng)第2擋渣壩擋渣后經(jīng)水口進(jìn)入鋼錠模內(nèi).經(jīng)過兩室兩層擋渣,效果較好,提高了鋼的質(zhì)量.候少良,男,62歲,高級(jí)工程師.1964年畢業(yè)于東北大學(xué)高溫合金專業(yè),長(zhǎng)期從事高溫合盎冶煉工藝研究工作.收稿日期:2000-0105'特殊鋼信息'.X00323含堡至堡的皇塑塑塑和煎性能日本百磊制鋼公司技術(shù)研究所等單位,為滿足工業(yè)食品等行業(yè)的需要,已開發(fā)出含cu,低c,17%Cr為基礎(chǔ)的不銹鋼,最高含cu量2O%c試驗(yàn)材成分(%)0.O1C一0.30Si一0.20Mn一17.OOCr一(021Cu-(O0.5)Nb,以此變化成分在3O真空熔煉爐進(jìn)行熔煉后,經(jīng)過鍛造和熱軋之后再經(jīng)過2次冷軋和2次退火生