[发明专利]一种用于锰基合金钢电渣重熔的渣系及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金行业钢铁冶炼工艺技术领域，尤其涉及一种用于锰基合金钢电渣重熔的渣系及其使用方法。

背景技术

所谓的锰基合金钢，是指Mn含量≥50％、Ni含量≤30％、Cu含量≤30％的合金钢，如Mn75Ni15Cu10、Mn72Ni10Cu18等。由于锰含量高，使用真空感应炉冶炼成本高，并且对真空系统设备和环境有不良影响，因此，常常采用电炉冶炼或非真空感应炉冶炼，但电炉冶炼或非真空感应炉冶炼的钢锭在锻造时容易产生开裂、裂纹等缺陷，质量差，难以满足使用要求。这主要是因电炉冶炼或非真空感应炉冶炼的锰基合金钢钢锭气体含量较高、夹杂物较多、结晶状态较差，即冶金质量较差。

电渣重熔是利用电流通过熔渣所产生的热量熔化金属电极，形成熔滴，熔滴穿过渣层下落到水冷结晶器中缓慢结晶。由于渣钢界面下便会保持一个液态的金属熔池，金属从熔化开始一直到凝固以后的整个过程都接触渣液，通过渣-钢间的一系列反应，钢液得到净化，而且由于钢液在结晶器内具有优越的结晶条件，所以，一般情况下，经电渣重熔后能得到纯净而且趋于轴向结晶的优质钢锭，从而改善钢的冶金质量，改善热加工性能。

电渣重熔的效果主要取决于重熔渣渣系的选择。锰基合金钢的重熔渣渣系的选择难度很大。北京钢铁学院高温教研室于1982年6月编写的《合金钢及合金冶炼工艺》一书认为：“通常对渣系的熔点选择应该以低于重熔金属熔点100～150℃为宜，但对低熔点的合金如镍基合金的电渣重熔可选择与合金熔点相当的渣系”，即渣系的熔点至少应不高于重熔金属的熔点。但锰基合金钢，如Mn75Ni15Cu10、Mn72Ni10Cu18等，熔点较低，约1030℃，而通常使用的电渣渣系由几种渣料按一定比例混合而成，其熔点远高于1030℃。按常规的电渣理论，因找不到相匹配的低熔点渣系，锰基合金钢电渣重熔无法进行。因此，突破理念的束缚，寻找熔点低并且适合锰基合金钢的电渣渣系成为成功的关键。

电渣重熔的渣系一般都由二元或三元甚至更多元渣料组成，因为据了解，通常情况下，二元或多元渣料组成的渣系电渣重熔效果较一元渣系的好，所以，很少选用一元渣系。虽然，以前也选用多种渣系开展电渣重熔改善锰基合金钢钢锭冶金质量的试验，但因没找到适合的渣系而未能取得成功。

以锰基合金钢、电渣重熔、渣系，为主题，经国际联机检索，得到以下3件相关专利信息，对于检索到得的专利与本发明进行分析如下：

专利1：美国专利号US4450007、名称为“Original Titles：Process for electroslag remelting of manganese-base alloys.Electroslag remelting of manganese alloys-using high melting slag contg.calcium oxide，alumina and calcium fluoride”的专利，即锰基合金钢所选电渣重熔的渣系为Al₂O₃-CaO-CaF₂；

专利2：前苏联申请号SU488871、名称为“Flux for manganese based alloys-contg.clacium and sodium fluorides and silica”的专利，锰基合金钢所选电渣重熔的渣系为CaF₂ 44-60％，NaF 26-36％，SiO2 14-20％。

专利3：中国专利公开号CN1042191、名称为“稀土高锰合金钢及其冶炼方法”，即在高锰合金钢中加入稀土进行冶炼，未涉及电渣重熔的渣系选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锰基合金钢电渣重熔的渣系及其使用方法，从而使电渣重熔过程及功能得以实现，改善钢锭的冶金质量，使其热加工性能大大改善，提高质量与成材率。

本发明的技术方案如下：本发明的适合锰基合金的电渣重熔的渣系是：100％的CaF₂，通过合理地选择电渣工艺技术，提高了锰基合金钢钢锭的冶金质量。

电渣重熔就是金属自耗电极埋在渣层中，熔渣由于通电而产生渣阻热，因而使电极升温以致熔化。金属的熔化先从高温区的表层开始，逐渐在电极端部形成熔滴，过热的熔滴在重力、渣钢界面表面张力及电动力的综合作用下，处电极端部断落并穿过渣层下落到水冷结晶器中。随着电极的不断熔化，