[发明专利]真空感应炉冶炼含硼钢时硼含量的精确控制方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金行业领域，尤其是一种真空感应炉冶炼含硼钢时硼含量的精确控制方法。

背景技术

硼作为钢铁的合金元素，不仅可以提高钢材的淬透性，而且还具有提高钢材的硬度，高温强度，强化晶界等作用。钢中少量的硼即可取代部分镍，钼，铬等，硼矿资源富有，所以含硼钢具有客观的经济效益，其应用前景广阔。

传统的真空感应炉所用坩埚是采用电熔镁砂为主材料，硼酸作为粘结剂进行打结，烧结制做而成。在冶炼含硼钢时，由于硼酸高温分解污染钢液，造成钢液增硼现象；对此，申请号201010557757.2公开的一种真空感应炉冶炼含硼钢控制硼含量的方法，采用了减少打结坩埚时硼酸用量的方法来降低含硼钢的增硼量，稳定硼在钢中质量分数，进而稳定产品性能。但是该方法并没有彻底解决含硼钢在冶炼时的增硼现象。

另外，由于硼元素较为活泼，易与钢中氧、氮结合，因此在炼钢过程中需要先进行脱氧，同时需要利用钛对氮进行固定，增加、稳定有效硼的含量，有效硼的稳定性对钢的淬透性影响较大。传统的方法仅是从钛固定氮的渠道来稳定有效硼含量，并不能保障并稳定有效硼的含量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种避免炉衬增硼且可以保障钢中有效硼含量的真空感应炉冶炼含硼钢时硼含量的精确控制方法。

为解决上述技术问题，本发明包括下述工艺步骤：

a、冶炼准备：使用电熔镁砂和硅酸钠打结坩埚；

b、装炉：将干燥的钢铁料装入坩埚内，合金料加入合金料斗中；

c、真空加热：抽真空、加热，至坩埚内钢铁料熔清；

d、脱氧及合金化：使用氧化铁柱向钢液供氧180～240ppm，使用碳粉进行初脱氧；初脱氧结束后进行底吹氩，使用铝进行终脱氧；加入所需合金料，然后加入钛铁，用于固氮，最后加入硼铁；

e、浇钢：上述加入硼铁后，迅速浇钢。

本方法彻底避免了冶炼过程中炉衬增硼现象，通过碳脱氧生产的CO气泡和底吹氩等手段可以有效降低钢中氮含量，能精确的控制硼元素，保障有效硼的含量。

本发明所述步骤d中，初脱氧时，保持炉内压力＜1000Pa，保持时间为5～8min。所述步骤d中，底吹氩的流量为4～5L/min。所述步骤d中，Al进行终脱氧后酸溶铝0.025～0.045wt%，Ti含量为0.015～0.025wt%。

本发明所述步骤e中，加入硼铁2～4min后，迅速浇钢。

本发明所述步骤a中，硅酸钠的加入量为电熔镁砂的1.1～1.5wt%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明使用电熔镁砂和硅酸钠制做坩埚，由于耐材中没有含有硼元素，因此彻底避免了冶炼过程中炉衬增硼现象。本发明采用碳脱氧（初脱氧）的方式和底吹氩手段，通过低真空下的碳脱氧产物一氧化碳及底吹氩来搅拌钢液，给脱氮提供动力学条件，有效地降低了钢中氮含量。本发明采用钛来固定残余氮，从而能保障有效硼的含量。本发明可控制氮含量在26～34ppm，氧含量小于14ppm，硼的收得率稳定在90%～92%，氮的精确控制使得有效硼的含量得以保障。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本真空感应炉冶炼含硼钢时硼含量的精确控制方法包括以下几个步骤：

a、冶炼准备：使用电熔镁砂和硅酸钠制作坩埚，并使用工业纯铁烧结炉衬，硅酸钠的加入量为电熔镁砂的1.1～1.5wt%；经打结、烧结、洗炉等步骤制做坩埚。

b、装炉：将干燥的钢铁料装入坩埚内，合金料加入合金料斗中。

c、真空加热：抽真空至炉内压力＜20Pa，开始加热，直至坩埚内钢铁料熔清。

d、脱氧及合金化：抽真空至炉内压力＜5Pa，并保持10～12min；之后加入氧化铁棒和碳粉，氧化铁柱向钢液供氧180～240 ppm；在炉内压力＜1000Pa条件下进行碳脱氧（初脱氧）5～8min，钛含量控制在0.015～0.025wt%；初脱氧结束后用Al进行终脱氧，之后加入不易挥发的合金；初脱氧结束后同时进行底吹氩，并保持炉内压力＜1000 Pa，时间维持5～8min；关闭真空泵，当炉内压力＞3000Pa后，加入易挥发元素的合金，加入少量钛铁用于固氮；上述氧化铁棒可自制，以转炉除尘灰为原料，经成型、烧结等制作而成，氧化铁含量在74～77wt%；Al进行终脱氧后酸溶铝0.025～0.045wt%，Ti含量为0.015～0.025wt%，底吹氩流量为：4～5L/min。

e、浇钢：测温取样后对部分合金进行调整，最后加入硼铁；加入硼铁2～4min后，迅速浇钢。