[发明专利]钢水钙处理工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工业中的钢水处理技术，具体地指一种钢水钙处理工艺及其设备。

背景技术

低碳铝镇静钢广泛地应用在汽车、家电及工程等领域。铝是一种强脱氧剂，是低碳铝镇静钢冶炼生产中的一种重要脱氧剂。铝脱氧的钢液中存在Al₂O₃夹杂，Al₂O₃夹杂熔点高，在钢液中程固态，连铸生产中很容易在水口处聚集，引起水口堵塞，最终影响产品质量。因此，如何控制铝脱氧产物，使之在钢液中程液态，能大量上浮，不仅可以消除水口堵塞，保证连铸顺行，而且有利于改善钢液的洁净度。生产中采用向铝脱氧的钢液中喂入钙合金线的方式来改变铝氧化物夹杂的形态。钙是强脱氧剂，进入钢液后很快熔化，在上浮过程中与钢中氧作用生成低熔点且液态的钙铝化合物，其密度变小，在钢液中集聚上浮排入炉渣，进而改善钢液浇铸特性和钢的质量，这项工艺叫做钙处理工艺。

目前，钙处理工艺试验，通常利用硅钼高温炉或感应炉来加热需要钙处理的钢水，钙处理工艺处于开放环境中。而真空感应炉则是在真空条件下，利用中频感应加热原理，使金属熔化的真空冶炼设备，现有的真空感应炉无法保证钙处理的效率和均匀性，无法实现炉内钙处理，常用于小批量的，高精度控制条件下的钢铁以及各种合金的熔化和冶炼。

现有钙处理工艺主要存在以下问题：1)钙合金氧化烧损严重，收得率不高；2)搅拌处理过程中会出现喷溅，现场环境恶劣，安全性差。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种钢水钙处理工艺及其设备，该工艺及设备大幅提高了钙合金收得率，钙处理效果好，安全性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钢水钙处理工艺，包括以下步骤：

1)升温抽真空：将钢铁料加热熔化成钢水，待钢水温度升至1540～1580℃后保温，并同时抽真空至真空度为60～80Pa；

2)合金化：往钢水中加入合金料，调整钢水至设计成分；

3)钙处理：往钢水中加入钙铁合金，并在真空密闭条件下对钢水进行搅拌，使钙铁合金迅速熔入钢水中，钙与钢水中的铝氧化物反应生成钙铝化物，然后静置一段时间，使钙铝化物积聚上浮而从钢水中分离出来。

进一步地，所述步骤3)中，对钢水进行机械搅拌，在离心力作用下，钢水液面形成中心低四周高的漩涡，从而使钢水上层的钙铁合金熔体迅速下移，并向四周扩散循环，进而使钙铁合金迅速在钢水中均匀分布。

进一步地，所述步骤3)中，对钢水进行旋转搅拌，旋转转速为30～50r/min，搅拌时间为2～3min。

进一步地，所述步骤1)中，待钢水温度升至1560～1580℃后保温，并同时抽真空至真空度为70～80Pa。

进一步地，所述步骤3)中，钙铁合金中钙的重量含量为30％～40％，铁的重量含量为60％～70％。

进一步地，所述步骤3)中，将钢水静置4～6min，使钙铝化物充分积聚上浮。

一种为实现上述工艺而设计的钢水钙处理设备，包括真空感应炉，所述真空感应炉包括真空室，所述真空室侧壁上设有旋臂，所述真空室内设有感应炉，所述感应炉与所述旋臂固定连接，所述真空室顶部设有密封炉盖，所述密封炉盖上设有电机和搅拌杆，所述搅拌杆的底端伸入所述感应炉中，且所述搅拌杆的底端连有搅拌头，所述搅拌杆的动力输入端与所述电机的动力输出端连接。

进一步地，所述搅拌头外缘设有搅拌叶片。

更进一步地，所述搅拌杆采用金属材质，所述搅拌头采用耐火材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

其一，本发明在真空状态下进行钙处理过程，并在密闭环境下完全隔绝氧气，有效地避免了合金的氧化烧损，提高了钙铁合金的收得率。

其二，本发明中，机械搅拌产生的离心力可使熔化的钙铁合金迅速沉入钢水中，并均匀分布，提高了钙处理均匀性，钙处理效果好，同时也提高了钙处理效率，并有效改善了钢水的浇铸性能。

其三，本发明显著降低了钙处理过程的剧烈程度，将钙处理过程限制在真空环境内，避免了钢水喷溅操作人员，保证了生产安全性。

其四，本发明采用真空感应炉冶炼，并在真空感应炉上顶装机械搅拌结构，用搅拌杆搅拌钢水，从而利用搅拌后钢水离心力形成的漩涡使钙铁合金迅速下沉，并均匀分布，高效地完成钙处理操作；机械搅拌带动了感应炉内钢水的循环流动，为钙处理的均匀性创造了良好的动力学条件，显著提高了钢液的钙处理效果；本发明设备成分控制精确，操作简单。

附图说明