[发明专利]一种制造钢锭的方法

说明书

一种在铸造装置(100)中制造钢锭的方法，铸造装置(100)包括真空容器(110)，设置在真空容器中的铸锭模具(120)和设置为搅拌在铸锭模具中的液态钢铁的搅拌器(130)，包括：‑提供(1000)液态钢铁熔化物；用液态钢铁熔化物填充(2000)铸锭模具(100)；在真空容器(110)中施加(3000)降低的压力；使液态钢铁熔化物凝固成铸锭；在钢铁熔化物凝固期间，使液态钢铁熔化物在铸锭模具内在搅拌下在降低的压力下凝固；其中，液态钢铁熔化物包含预定量的碳以及；氧化物形式的附带杂质元素，其中，在搅拌过程中氧化物通过碳热反应被还原，其中氧化物中的氧和钢铁熔化物中的碳生成一氧化碳。

技术领域

本公开涉及一种在铸造装置中制造钢锭的方法。

背景技术

在传统的钢铁制造中，来自冶炼炉的熔融金属通常被注入到钢包中，然后金属从这个钢包中被注入到容器中以进行进一步的生产步骤。当钢包的容积较小时，熔融金属可以从钢包顶部的唇缘倒出。当钢包较大时，金属从钢包底部的耐火喷嘴处倒出。喷嘴可以从钢包内部用耐火塞关闭。没有塞子的装置也被广泛使用。在这种情况下，钢包的喷嘴通过耐火板从外部关闭。板具有孔口，可以移动使孔口与喷嘴重合，从而使金属流出。

在锭钢行业，钢水从钢包注入到模具中。金属可以通过连接通道从模具的顶部或者底部注入到模具中。在第一个案例中，钢铁从钢包直接注入模具中。等模具装满后，钢包的开口关闭，并且钢包移动到下一个模具处，重复该过程。在底部浇注中，多个模具可以被同时填充钢铁。在这种情况下，模具被安装在托座上，该托座具有内衬有耐火砖的通道。钢铁通过泉眼从钢包下降到托座的通道中然后从底部进入模具。使用的浇注方法取决于钢铁等级和重量以及钢锭的预期用途等因素。

底部浇注技术是现今钢铁行业最先进的的技术。主要是因为更容易填充，多个模具可以同时被填充。在30年前被广泛使用的顶部填充，由于在浇铸过程中钢梁暴露在空气中，显示出严重的再氧化。

在底部浇注中，钢铁会暴露于陶瓷。在流钢砖以及喇叭中(钢铁从钢包注入到底部浇注系统)。为了控制进入模具中的钢铁的再氧化，使用模具粉，其在模具填充期间应该覆盖在钢铁表面。为了控制凝固，发热板经常被用来放在模具粉的上方。陶瓷和模具粉都有很高的再氧化钢铁的倾向，因为它们由不太稳定的氧化物组成，会被钢铁还原。由于氧与熔融钢铁中合金元素或与由炉渣或先前生产步骤产生的杂质之间的反应，钢铁中氧含量的增加会导致生成氧化物形式的非金属夹杂物。

近年来，对高质量钢铁日益增长的需求促使钢铁制造实践的不断进步。由于非金属夹杂物对后续阶段的有害影响以及其对最终钢铁产品的性能的巨大影响，因此对非金属夹杂物的控制特别感兴趣。最终产品的性能不仅由刚铁的强度和延展性来决定，而且还通过控制夹杂物的量、尺寸和化学成分来控制。控制非金属夹杂物的生成和识别其组成相，对生成清洁钢极其重要。

钢铁的清洁度是通过广泛的操作实践实现的，包括添加脱氧剂和铁合金、二次冶金处理的程度和顺序、搅拌和转移操作、覆盖系统、持续铸造过程、各种冶金助熔剂的吸收能力以及铸造操作等。

碳在钢铁中是一种强脱氧剂，会与钢铁熔化物中的氧反应生成一氧化碳(CO)。脱氧程度受平衡条件的限制，在正常大气压下(1bar)下，碳含量为1wt.％的钢铁中的平衡氧水平是20ppm。通常，因此添加脱氧剂比如铝以化学地结合更多的氧。这一操作可以将钢铁中的氧水平降低到3ppm。

暴露在真空中的钢铁会经历一种“清洁效应(cleaning effect)”，这在钢铁行业中广为人知。这被主要应用于常规钢铁制造过程，比如真空钢包处理或者RH脱气。此处，真空还主要用于使气体，比如氢气和氮气在钢铁中溶解度更低并且蒸发到真空中减少在钢铁中这些气体的含量。真空还用于各种重熔过程，比如VIM(真空感应熔炼，Vacuum InductionMelting)或者VAR(真空电弧重熔，Vacuum Arc Remelting)。使用真空作为“清洁过程(cleaning procedure)”的有益效果是公认的。