一種真空碳脫氧細晶粒鋼的冶煉澆注方法
【專利摘要】一種真空碳脫氧細晶粒鋼的冶煉澆注方法，屬于鑄錠冶煉澆注【技術領域】。澆注步驟為：鋼水采用真空澆注，鋼錠模安放在真空室內；中間包鋼水澆注過程中在到達鋼錠模底部前在真空環境下被處理成細小液滴進行脫氧、脫氣，初始真空度為0.1-0.5乇；用頂吹氬氣的方式將包裹鋁片或鋁/硅片的膠囊通過一個管道系統注入鋼錠模內的鋼液中，控制吹入氬氣流量在100-300Nl.min-1以使得膠囊在上浮到鋼液表面前完全溶解。每注入一粒膠囊在2s內真空度最高允許升至3乇。優點在于，用于生產Si含量≤0.4%的真空碳脫氧細晶粒鋼，鋁和硅的收得率可以達到95%以上，并且可以降低氧化物和鋁硅酸鹽等夾雜物的含量，降低A型偏析。
【專利說明】一種真空碳脫氧細晶粒鋼的冶煉澆注方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鑄錠冶煉澆注【技術領域】，特別是涉及一種真空碳脫氧細晶粒鋼的冶煉澆注方法，通過真空碳脫氧工藝生產細晶粒鋼，澆注過程中添加鋁和硅。
【背景技術】
[0002]真空碳脫氧工藝是利用碳與氧反應生成一氧化碳，從而達到脫氧的目的。在大氣環境下，元素的脫氧能力的順序為Al > Si > C，但在特定的溫度和高真空狀態下，碳的脫氧能力比鋁/硅更有效。眾所周知，真空碳脫氧工藝有以下優點:(1)降低大型鋼錠中的微觀偏析和宏觀偏析，尤其是A型偏析；(2)降低氧化物類和硅酸鹽類夾雜物含量，提高鋼錠的潔凈度；(3)在脫氣過程中提高脫氫能力，等。最初，真空碳脫氧工藝是用于冶煉
3.5NiCrMoV低壓轉子鍛件鋼，為降低轉子鋼中氧化物夾雜的含量和氫的含量。由于真空碳脫氧工藝采用的是碳脫氧，而不是硅/鋁脫氧，因此采用該工藝生產的鍛件標準中一般規定Al < 0.01wt%, Si < 0.lwt%,也就是說真空碳脫氧工藝主要用于生產娃含量< 0.lwt%且對細晶粒沒有特別要求的鋼種。而通常在此類大鍛件煉鋼時不用鋁脫氧的原因主要為Al脫氧難以避免形成鋁酸鹽型夾雜物，在超聲波探傷時會有顯示。因此近年來，真空碳脫氧工藝也應用于其他鍛件鋼的制造，如核電壓力容器用A508-3鍛件鋼、加氫反應器鍛件
2.25CrlMo鍛件鋼等。目前對于含硅含鋁的鋼，一般通過鋁/硅脫氧進行冶煉澆注，或者是在精煉時利用真空碳脫氧和鋁/硅脫氧結合，這種工藝對于鋁/硅含量較難控制，并且會形成較多的A1203、SiO2或鋁硅酸鹽型的夾雜物。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供了一種真空碳脫氧細晶粒鋼的冶煉澆注方法，解決利用真空碳脫氧生產硅含量< 0.4%的本質細晶粒鋼的難題，同時能更加有效地控制鋼中鋁和硅的含量，有效控制鋼錠中的氧化物和鋁/硅酸鹽類夾雜物的等級和含量，顯著減少直至消除A偏析缺陷。
[0004]本發明在國家科技重大專項資金的資助下，開展一種澆注工藝技術的開發，即在澆注過程中，高真空狀態下真空碳脫氧工藝完成后，添加鋁或者硅/鋁到鋼液中進行合金化，從而獲得偏析低、夾雜物含量少的本質細晶粒真空碳脫氧鋼。
[0005]本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0006]首先精選雜質元素含量低的優質原材料在堿性電爐內冶煉無硅鋼水，進行脫磷操作，要求Si ( 0.05%, P^0.005wt% ;粗煉鋼水倒入鋼包內精煉，進行脫硫操作和調整合金成分，要求S ( 0.003wt%，采用碳粉脫氧劑進行真空碳脫氧，避免采用常規的鋁/硅脫氧；精煉鋼水通過中間包在真空罐中進行澆注，鋼水被處理成小液滴狀進行脫氣和脫氧，同時用壓氬的方式將包裹鋁片或鋁/硅片的膠囊通過一個管道系統周期間斷地注入鋼錠模內的鋼液中，進而在真空狀態下澆注成含鋁及硅含量< 0.4%質量良好的真空碳脫氧鋼錠。澆注的具體步驟為:[0007]第一步:精煉鋼水采用真空澆注，鋼錠模安放在真空室內。真空室蓋子上安放中間包，鋼水先進入中間包，再通過中間包下部的水口進入真空室內的鋼錠模中。鋼水溫度為1500-1650°C，澆注速度為 3-8t/min。
[0008]第二步:在中間包水口處有個通入氬氣的裝置，氬氣的壓力為0.2-0.4MPa，氬氣與鋼水混合后通過中間包水口進入真空室內，在負壓下爆破破碎成小液滴，進行脫氧、脫氣處理。真空罐的真空度控制為0.1-0.5乇的高真空狀態。
[0009]第三步:在澆注過程中，用頂吹氬氣的方式將包裹鋁片或鋁/硅片的膠囊通過一個管道系統注入鋼錠模內的鋼液中，控制吹入氬氣流量在100-300N1.HiirT1以使得膠囊在上浮到鋼液表面前完全溶解。每注入一粒膠囊在2s內真空度最高允許升至3乇。
[0010]本發明發明用于生產Si含量≤0.4%的真空碳脫氧細晶粒鋼，鋁和硅的收得率可以達到95%以上，并且可以降低氧化物和鋁硅酸鹽等夾雜物的含量，降低A型偏析。
[0011]本發明抑制鋼錠的成分偏析和減少夾雜物和氣體含量，較好控制硅和鋁含量，獲得細晶粒的工作原理:
[0012]在煉鋼中，碳是最理想的脫氧劑，因為其脫氧產物為一氧化碳，不會沾污鋼液，而且在氣體逸出的過程中，可以有效地去除鋼中氣體和夾雜物。但在常壓下，碳的脫氧能力并不強，故需要在真空狀態下進行。
[0013]真空碳脫氧的反應機理
【權利要求】
1.一種真空碳脫氧細晶粒鋼的冶煉澆注方法，澆注前選雜質元素含量低的原材料在堿性電爐內冶煉無硅鋼水，進行脫磷操作，要求Si ( 0.05%, P^0.005wt% ;粗煉鋼水倒入鋼包內精煉，進行脫硫操作和調整合金成分，要求S ( 0.003wt%，在鋼水中加入碳粉進行真空碳脫氧，采用碳粉脫氧劑進行真空碳脫氧，之后在真空狀態下進行澆注；其特征在于，澆注的工藝步驟及控制的技術參數如下: (1)精煉鋼水采用真空澆注，鋼錠模安放在真空室內；真空室蓋子上安放中間包，鋼水先進入中間包，再通過中間包下部的水口進入真空室內的鋼錠模中；鋼水溫度為1500-1650°C，澆注速度為 3-8t/min。 (2)在中間包水口處有個通入氬氣的裝置，氬氣的壓力為0.2-0.4MPa，氬氣與鋼水混合后通過中間包水口進入真空室內，在負壓下爆破破碎成小液滴，進行脫氧、脫氣處理；真空罐的真空度控制為0.1-0.5乇的高真空狀態； (3)在澆注過程中，用頂吹氬氣的方式將包裹鋁片或鋁/硅片的膠囊通過一個管道系統注入鋼錠模內的鋼液中，控制吹入氬氣流量在100-300N1.HiirT1以使得膠囊在上浮到鋼液表面前完全溶解；每注入一粒膠囊在2s內真空度最高允許升至3乇。
【文檔編號】B22D7/00GK103611892SQ201310600796
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】何西扣, 劉正東, 楊鋼, 王立民, 包漢生, 趙吉慶 申請人:鋼鐵研究總院