[发明专利]冶炼超低碳叶片钢的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种冶炼超低碳叶片钢的方法。

背景技术

超低碳叶片钢是指碳含量占钢总重量的0.01%以下的特种钢，该种钢被广泛地应用于制造60万千瓦以上火力发电机组汽轮机上的叶片。在现有技术中，通常采用EBT电炉即偏心底出钢电炉冶炼超低碳叶片钢，但，由于汽轮机叶片要求钢质具有纯净度和均匀性，良好、稳定的综合力学性能，以及加工工艺、抗高温蠕变、抗冲击、耐疲劳和耐腐蚀等多种物理性能，要想满足于叶片的这些性能，最主要是降低钢中碳和磷的含量，而现有钢材中碳和磷含量很难达到叶片钢的要求，即便全部采用叶片钢的返回钢来冶炼叶片钢，在冶炼过程中也会因钢渣及炉壁中的碳磷进入钢液中，进而提高其碳含量，所以，冶炼该种超低碳钢具有一定难度，且冶炼成本也非常高。

由于超低碳叶片钢中要求碳、磷含量极低，采用普通电炉进行返回法冶炼，即便将碳氧化到足够低，也不易将碳全部脱出，从而导致该钢种不能被利用，且还耗费了大量的贵重合金，增加冶炼成本。在现有技术中，通常利用EBT电炉冶炼超低碳叶片钢，且在冶炼过程中的供氧强度大，氧化时间长，对2#电极的电弧辐射及炉渣的侵蚀严重，且冶练温度通常在1700－1800℃之间；而现有EBT电炉的炉壳均是由烧镁砖砌筑的，而该种烧镁砖的主要原料是菱镁矿石，菱镁矿石的化学成份是碳酸镁，即便采用高温烧结的烧镁砖，载荷软化温度在1550℃左右，所以，EBT电炉中采用烧镁砖砌筑炉壳，经实践证明，冶炼8炉左右的超低碳叶片钢，炉壳就需要修补，由此可见，用烧镁砖砌筑的EBT电炉的炉壳，会影响其使用寿命，进而提高冶炼成本；同时，现有技术中采用EBT电炉冶炼超低碳钢叶片钢时，通常采用氧化法进行冶炼，且没有选择适合于冶练超低碳钢叶片钢的钢种，所以，在冶练的过程中，需向炉体内添加大量合金进行合金化，即耗费大量的贵重合金，增加冶炼成本，同时所生产出的钢也很难达到要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用利用改变炉衬材质和降碳保铬等方式解决炉体寿命低和冶炼成本高等问题的采用无碳炉衬冶炼超低碳叶片钢的方法。

本发明所提出的冶炼超低碳叶片钢的方法包括砌筑炉衬和添加炉料，以及冶炼超低碳钢这三个步骤。其中，砌筑炉衬：对偏心底出钢电炉的炉衬中，渣线部位采用无碳电熔烧镁砖砌筑炉衬，熔池部位采用烧镁砖砌筑炉衬；添加炉料：首先向偏心底出钢电炉内加入硅铁，然后再向炉体内添加同钢种的返回钢和磷含量在0.003%以下的低磷合金钢及渣料；冶炼超低碳钢：冶炼时包括氧化期和还原期，氧化期使钢水的温度保持在1700－1800℃，并利用吹氧的方式去除钢水中的碳，当熔融态钢内的氧化碳小于0.01%，磷小于0.015%以后，向钢水内添加硅钙合金，然后从炉底部喷吹以氩气进入还原期，并还原渣中铬铁。所述的渣线部位是指在炼钢的过程中钢渣所存在的部位，熔池部位是熔融态钢所在的部位。所述添加炉料步骤中，返回钢可选用17-4PH钢。所述氧化期步骤中，可采用3个吹氧管向炉体内吹氧，以使碳被氧化后去除，供氧压力一般在1－1.2Mpa。所述硅钙合金是由硅、钙、铁三种元素组成的三元合金。由于硅钙合金是一种较为理想的复合脱氧脱硫剂，当熔融态钢内的氧化碳小于0.01%，磷小于0.015%时加入硅钙合金进行脱氧脱硫，可进一步提高叶片钢的质量。

所述渣料采用活性石灰和萤石粉。萤石粉选用高纯度萤石粉，其质量百分比在97－98%。

所述硅铁添加量为返回钢和低磷合金钢总质量的0.5%－0.7%。

本发明所提出的冶炼超低碳叶片钢的方法中采用电熔烧镁砖砌筑渣线部位内衬，熔池部位采用烧镁砖砌筑炉衬，由于电熔烧镁砖具有结构致密，机械强度高，杂质含量少和耐高温等性能，所以，该种电炉可以使渣线及熔池部位在电炉返回法这种恶劣的环境下冶炼超低碳叶片钢也至于损坏，可提高炉衬的使用寿命；同时，氧化期的供氧压力大于1.0Mpa，在提高供氧强度的同时，还可缩短1/3的氧化时间；另外，配料以低磷原料加同钢种的返回钢，装料前炉底垫入硅铁，渣料采用活性石灰及高纯度萤石粉，并以低碳硅钙合金还原渣中铬铁，保证合金收得率，可减少大量的贵重合金，并以低价的真空铬铁代替超纯铬，大幅度降低了冶炼成本。

具体实施方式

首先砌筑偏心底出钢电炉的炉衬，对电炉的渣线部位采用无碳电熔烧镁砖砌筑炉衬，熔池部位采用烧镁砖砌筑炉衬。偏心底出钢电炉的炉衬砌筑工序完成后可以用其冶炼叶片钢。在冶炼叶片钢添加炉料时，首先向偏心底出钢电炉内加入硅铁，硅铁的添加量应该复盖住整个电炉低部，其总质量为返回钢和低磷合金钢的0.5%－0.7%，最佳添加量为0.6%，然后再向炉体内添加同钢种(报废的超低碳叶片钢或17-4PH)的返回钢和磷含量在0.003%以下的低磷合金钢及渣料，其中的渣料采用活性石灰和高纯度萤石粉，渣料中活性石灰占返回钢和低磷合金钢总质量的3.3－3.5%，高纯度萤石粉占返回钢和低磷合金钢总质量的0.7－0.8%，然后冶炼超低碳钢。在冶炼超低碳钢的过程中，采用氧化期和还原期，在氧化期时，钢水的温度保持在1700－1800℃，并采用3个吹氧管氧化去碳，供氧压力在1.0-12Mpa,当熔融态钢内的氧化碳小于0.01%，磷小于0.015%以后，向钢水内添加硅钙合金，然后从炉底部喷吹氩气使其进入还原期，并还原渣中铬铁。在还原期取出的钢样经检测合格后，即可出钢。