[发明专利]一种能有效消除铸钢件表面龟裂的电弧炉炼钢方法

说明书

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，特别是涉及一种能有效消除铸钢件表面龟裂的电弧炉炼钢 方法。

背景技术

近年来，随着客户验收标准及各船级社规范要求的不断提高，船用铸钢件在报检过程 中，遇到表面磁粉探伤质量不合格。虽经多次打磨焊补修整，还是存在大量细小的裂纹难 以消除。针对铸钢件生产的这一质量问题，曾经尝试了一些措施，如调整改进造型工艺、 开箱时间和方式、热处理工艺等工序，仍然不能有效改善铸钢件表面的龟裂质量问题。对 龟裂处的材质微观组织分析表明，此处氧化夹杂物较多。因此，从冶炼工艺着手，改进还 原用的脱氧剂并结合钢水净化处理来解决铸钢件表面的龟裂问题。

炼钢还原过程中用的脱氧剂有很多种，如碳粉、铝粉、硅铁粉、电石等。采用碳粉作 为炼钢还原脱氧剂时，由于碳粉密度小，易漂浮在渣面上，大量烧损，而且还原时间较长， 不利于冶炼钢水的质量。单独使用硅铁粉脱氧烧损率也很大。按一定比例混合的硅铁粉、 碳粉脱氧，实际很难达到均匀分布，往往是硅铁粉在下面，碳粉在上面，达不到良好的脱 氧效果。

众所周知，钢液脱氧有沉淀脱氧、扩散脱氧和钢渣界面脱氧三种方式。钢渣界面是脱 氧的最佳区域。据反应热力学可知：在一定温度条件下，化学反应的自由能ΔG⁰的变化可 确定反应进行的方向。SiC与渣中FeO和与钢液中溶解氧[O]的脱氧反应可分别用下述的 反应式(1)和(2)表示：

SiC_(s)+3(FeO)＝(SiO₂)+{CO}+3[Fe]    (1)

ΔG⁰＝-261001-52.88T J/mol

SiC_(s)+3[O]＝(SiO₂)+{CO}            (2)

ΔG⁰＝-607354+91.57T J/mol

在1600℃(1873K)的炼钢温度下，反应式(1)和(2)的反应自由能分别为-360.05kJ/mol 和-435.84kJ/mol。由此可以看出，在炼钢温度下，无论碳化硅是在渣中还是在钢液进行 脱氧反应时，其自由能皆为负值，且远远小于零，因而碳化硅的脱氧反应可以快速进行。

从动力学角度看来，SiC密度为3.2g/cm³，比钢渣密度3.0g/cm³稍大，比钢水小，其 反应在渣-钢界面进行，而且其脱氧产物又有CO气泡，起搅拌作用，加快渣钢界面的反应， 使[O]不断地向渣钢界面扩散。虽然加入SiC，渣子变白很快，但[O]不一定马上降下来， 故还需要将白渣保持一定时间。

因此，碳化硅的脱氧速度明显高于碳粉、硅铁粉，向炉中加入碳化硅后炉渣能迅速转 白，缩短冶炼时间，有效降低钢水中的夹杂物。

钇基重稀土硅铁合金是一种市售产品。利用稀土元素钇具有的细化晶粒、脱氧、脱硫、 消除元素的偏析能力，在钢液中可有效去除氧、硫等杂质元素，净化钢液，改善其高温抗 氧化性能，提高铸钢件的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电弧炉炼钢方法，以有效解决铸钢件表面龟 裂问题。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的能有效消除铸钢件表面龟裂的电弧炉炼钢方法，是采用脱氧剂脱氧，结 合包内冲入法采用钇基重稀土硅铁合金净化钢水。该方法步骤包括：

(1)还原：先按工艺要求扒出大部分普碳钢炉渣，对低合金钢则扒除全部炉渣，再 按钢种加入所要求的锰元素质量分数下限计算所需锰铁量及1％～1.5％的渣料，并送电， 形成稀薄渣液；所述锰铁为锰元素质量分数为78％的锰铁，所述渣料的成份重量配比为石 灰∶萤石＝3∶1；

(2)脱氧：在稀薄渣液中加入0.8％～1.1％的还原渣料，还原渣料的成份重量配比为 石灰∶碳化硅＝4∶1，并按由此形成的钢水总重量的0.3％～0.5％加入碳化硅进行脱氧反应， 脱氧剂尽量加入到电弧下面，同时关上电弧炉门以防止大量空气进入炉内不利于脱氧；5～ 8min后加入第二批碳化硅，形成白渣钢液；