阅读说明：本技术 一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺 (Purification smelting process for wear-resistant casting ) 是由 汪德发 徐超 汤新明 张国芳 翟健 魏纪 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺,包括：选择废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料；将废钢加入熔炼设备中,熔化1/3-1/2后加入铬铁合金和钼铁合金熔炼,然后加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金熔炼,加入脱氧剂净化、扒渣；利用扩散脱氧剂进行一次扩散脱氧,然后利用硅铁和锰铁进行沉淀脱氧,再利用扩散脱氧剂进行二次扩散脱氧,然后利用脱氧剂进行终脱氧得到脱氧钢液；将脱氧钢液利用LF法进行精炼得到精炼钢液；调整精炼钢液的成分后出炉浇注。本发明提出的抗磨铸件纯净化熔炼工艺,其操作简单、净化效果好。(The invention discloses a pure purification smelting process for an abrasion-resistant casting, which comprises the following steps: selecting scrap steel, ferrochromium alloy, ferromolybdenum alloy, ferromanganese alloy, ferrosilicon alloy, ferrovanadium alloy, ferrotungsten alloy, ferronickel alloy, hafnium-iron alloy and rare earth iron alloy as raw materials; adding scrap steel into smelting equipment, melting 1/3-1/2, adding ferrochromium alloy and ferromolybdenum alloy for smelting, then adding ferromanganese, ferrosilicon, ferrovanadium, ferrotungsten, ferronickel, ferrohafnium and rare earth ferroalloy for smelting, adding a deoxidizer for purification, and slagging off; carrying out primary diffusion deoxidation by using a diffusion deoxidizer, then carrying out precipitation deoxidation by using ferrosilicon and ferromanganese, then carrying out secondary diffusion deoxidation by using the diffusion deoxidizer, and then carrying out final deoxidation by using the deoxidizer to obtain deoxidized molten steel; refining the deoxidized molten steel by using an LF (ladle furnace) method to obtain refined molten steel; adjusting the components of the refined molten steel, and then discharging and pouring. The purification smelting process for the wear-resistant casting, provided by the invention, is simple to operate and has a good purification effect.)

一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺。

背景技术

抗磨铸件纯净化主要指铸件中的氧、氢、氮和磷、硫、稀土、铝等易形成夹杂物的元素含量要控制在最低极限，使铸件内夹杂物含量和尺寸以及形态和分布等关键冶金指标要控制在相关标准规定的最佳指标范围内(如夹杂物级别严控在＜2A或2B)。只有这样所生产的抗磨铸件，可称为纯净化的优质抗磨铸件。

抗磨铸件的纯净化程度主要与抗磨铸件中所含有的夹杂物含量、夹杂物级别、夹杂物尺寸、形状、分布等有着密切关联。夹杂物含量和夹杂物级别越高，夹杂物尺寸就越大，其分布就越不均匀，对抗磨铸件抗磨性能和使用寿命的不利影响就越大，反之则相反。夹杂物严重恶化抗磨铸件综合性能和使用性能，夹杂物的形态、尺寸、分布已成为评价和衡量抗磨铸件质量与使用性能的不可缺少的主要质量指标之一。

随着抗磨铸件生产技术的不断进步和发展，国内外冶铸行业十分重视抗磨铸件纯净化的工艺，因为抗磨铸件纯净化程度直接影响抗磨铸件抗磨性能和使用性能。因此抗磨铸件纯净化的工艺，早已成为提高其抗磨性能和使用性能的关键的技术热点，促使抗磨铸件向着纯净化方向不断发展。然而，由于人们对纯净化的重要性认识不足以及生产工艺的限制，现有的纯净化工艺脱氧效果不是很理想，造成钢液中的全氧含量以及各类夹杂物级别居高不下，得到的材料纯净度不高，影响了其应用于更为高端的产品中。因此，如何提高抗磨铸件的脱氧效果，去除其夹杂物，提高纯净度是目前冶炼技术领域迫切需要解决的问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺，其操作简单、净化效果好。

本发明提出的一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺，包括以下步骤：

S1、选择废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料；

S2、将废钢加入熔炼设备中，熔化1/3-1/2后加入铬铁合金和钼铁合金熔炼，然后加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金熔炼，加入脱氧剂净化、扒渣后得到预脱氧钢液；

S3、利用扩散脱氧剂进行一次扩散脱氧，然后利用硅铁和锰铁进行沉淀脱氧，再利用扩散脱氧剂进行二次扩散脱氧，然后利用脱氧剂进行终脱氧得到脱氧钢液；

S4、将脱氧钢液利用LF法进行精炼得到精炼钢液；

S5、调整精炼钢液的成分后出炉浇注。

优选地，在S1中，各原料的尺寸均为40-90mm。

优选地，在S2中，所述熔炼设备为一拖二中频感应炉；所述熔炼的温度为1450-1550℃。

优选地，在S2和S3中，所述脱氧剂的原料按重量份包括：碳化钙12-21份、氧化钙6-9份、二氧化硅8-12份、碳酸镁5-8份、铝酸钙3-8份、碳化硅3-8份、铝块2-4份。

优选地，在S2中，所述预脱氧钢液的温度为1400-1450℃。

优选地，所述预脱氧钢液的温度为1420℃。

优选地，在S2中，在加入脱氧剂净化过程中，加入的脱氧剂的重量为钢液重量的0.15-0.25wt％。

优选地，在S3中，在一次扩散脱氧和二次扩散脱氧过程中，所述扩散脱氧剂的加入量为钢液重量的0.2-0.25％；所述一次扩散脱氧的时间为5-15min，所述二次扩散脱氧的时间为8-15min；在沉淀脱氧过程中，所述硅铁和锰铁的加入量均为钢液重量的0.03-0.08％；在终脱氧过程中，所述脱氧剂的加入量为钢液重量的0.06-0.1％。

优选地，所述硅铁和锰铁的加入量均为钢液重量的0.05％。

优选地，所述硅铁为75硅铁，所述锰铁为65锰铁。

优选地，在S4中，在LF法精炼过程中，包括加入扩散脱氧剂进行脱氧处理25-40min，同时采用氩气搅拌，氩气的流量为25-30m³/h，压力为0.4-0.5MPa；每吨钢液加入的扩散脱氧剂的质量为2-3kg。

优选地，所述扩散脱氧剂为硅钙粉、硅铁粉、碳化硅、铝粉、碳粉中的一种或者多种的混合物。

优选地，所述扩散脱氧剂为硅钙粉、硅铁粉、碳化硅、碳粉按重量比为2-3：2-3：5-10：1-3组成的混合物。

优选地，在S5中，按照以下配方调整成分：按质量百分比包括：C：1.8-2.5％、Cr：14.5-15.5％、Mo：0.6-1.5％、Mn：0.4-0.55％、Si：0.8-1.1％、V：0.38-0.5％、Ni：1.32-1.5％、W：1.1-1.8％、Hf：0.05-0.12％、Ce+Dy：0.12-0.19％、P：≤0.02％、S：≤0.015％、余量为Fe以及不可避免的杂质。

优选地，Ce、Dy的重量百分比为1：1。

优选地，所述废钢的碳含量为0.33-0.37wt％。

优选地，中频感应炉中铺有石灰和萤石按重量比为3：1组成的底渣。

优选地，在S3中，在一次扩散脱氧之前还包括多次造渣和多次扒渣。

优选地，在S5中，在浇注过程中，浇注系统中开设陶瓷过滤网。

优选地，在S1中，还包括将废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金在850-900℃下烘烤2-3.5h；将钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金在300-450℃下烘烤2-3h。

优选地，在S2中，在出炉前12-25min加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土合金熔炼。

优选地，在S4中，精炼钢液的温度为1630-1670℃。

优选地，在S5中，在氩气的保护下进行浇注。

优选地，在S4中，在LF法精炼过程中，升温速率为4-5℃/min。

本发明所述抗磨铸件纯净化熔炼工艺，选择了废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料，并优化了所得钢液的成分配比，使配方更加合理，各化学成分相互协同，赋予抗磨铸件优异的强度、韧性和耐磨性，延长了铸件的使用寿命；在熔炼过程中，控制了原料的块度，调节了加料的顺序和熔炼的温度，改善了熔炼的速度，有利于元素的均匀化，同时减少了过高的熔化温度易污染的倾向，降低了电耗；采用脱氧剂净化，并进行了两次扩散脱氧，使其与沉淀脱氧和终脱氧结合，发挥综合作用，提高了脱氧的速率，同时脱氧更加彻底，减少了夹杂物的数量，之后采用LF法进行了精炼，并采用特定的扩散脱氧剂进行了脱氧，调整了熔渣碱度，减少了夹杂物的产生，进一步净化了钢液。

本发明中，选择了多次脱氧工艺以及适宜的精炼工艺，使熔液中的氧含量降低，最大限度的减少了氧与易氧化合金元素的反应几率，减少了氧化夹杂物，有效改善了铸件中夹杂物的形态、大小和分布，细化了组织，能使铸件中氧、氮含量降低至＜5ppm，氢含量≤1ppm，夹杂物级别达到2A以下，熔炼渣中氧化铁的含量小于0.5％；脱氧剂的原料中，具体加入了碳酸镁，其受热分解能产生微小的二氧化碳气泡，均匀钢液的成分和温度，同时能捕捉、吸附夹杂物上浮，降低钢液中夹杂物的含量，与碳化钙、氧化钙、二氧化硅、铝酸钙、碳化硅、铝块配合发挥协同作用，能使其中的氧含量降低至较低水平，且夹杂物以低熔点的复合形式存在，达到了净化的作用，提高了铸件的质量。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺，包括以下步骤：

S1、选择废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料；

S2、将废钢加入熔炼设备中，熔化1/3后加入铬铁合金和钼铁合金熔炼，然后加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金熔炼，加入脱氧剂净化、扒渣后得到预脱氧钢液；

S3、利用扩散脱氧剂进行一次扩散脱氧，然后利用硅铁和锰铁进行沉淀脱氧，再利用扩散脱氧剂进行二次扩散脱氧，然后利用脱氧剂进行终脱氧得到脱氧钢液；

S4、将脱氧钢液利用LF法进行精炼得到精炼钢液；

S5、调整精炼钢液的成分后出炉浇注。

实施例2

一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺，包括以下步骤：

S1、选择废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料；其中，各原料的尺寸均为40-60mm；

S2、将废钢加入一拖二中频感应炉中，熔化1/2后加入铬铁合金和钼铁合金熔炼，然后加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金熔炼，加入脱氧剂净化、扒渣后得到预脱氧钢液；所述熔炼的温度为1450℃；所述预脱氧钢液的温度为1400℃；加入的脱氧剂的重量为待处理钢液重量的0.15wt％；

S3、利用扩散脱氧剂进行一次扩散脱氧5min，然后利用硅铁和锰铁进行沉淀脱氧，再利用扩散脱氧剂进行二次扩散脱氧15min，然后利用脱氧剂进行终脱氧得到脱氧钢液；其中，在一次扩散脱氧和二次扩散脱氧过程中，所述扩散脱氧剂的加入量为待处理钢液重量的0.25％；在沉淀脱氧过程中，所述硅铁和锰铁的加入量均为待处理钢液重量的0.06％；在终脱氧过程中，所述脱氧剂的加入量为待处理钢液重量的0.1％；所述硅铁为75硅铁，所述锰铁为65锰铁；

S4、将脱氧钢液利用LF法进行精炼得到精炼钢液；在LF法精炼过程中，包括加入扩散脱氧剂进行脱氧处理25min，同时采用氩气搅拌，氩气的流量为30m³/h，压力为0.4MPa；每吨钢液加入的扩散脱氧剂的质量为3kg；

S5、调整精炼钢液的成分后出炉浇注；按照以下配方调整成分：按质量百分比包括：C：2.5％、Cr：15.5％、Mo：0.6％、Mn：0.55％、Si：1％、V：0.38％、Ni：1.5％、W：1.5％、Hf：0.12％、Ce+Dy：0.12％、P：≤0.02％、S：≤0.015％、余量为Fe以及不可避免的杂质；

其中，在S2和S3中，所述脱氧剂的原料按重量份包括：碳化钙12份、氧化钙6份、二氧化硅12份、碳酸镁5份、铝酸钙8份、碳化硅3份、铝块4份；

在S3和S4中，所述扩散脱氧剂为硅钙粉、硅铁粉、碳化硅、碳粉按重量比为3：2：10：1组成的混合物。

实施例3

一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺，包括以下步骤：

S1、选择废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料；其中，各原料的尺寸均为50-90mm；

S2、将废钢加入一拖二中频感应炉中，熔化1/2后加入铬铁合金和钼铁合金熔炼，然后加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金熔炼，加入脱氧剂净化、扒渣后得到预脱氧钢液；其中，所述熔炼的温度为1550℃；所述预脱氧钢液的温度为1420℃；在加入脱氧剂净化过程中，加入的脱氧剂的重量为钢液重量的0.25wt％；

S3、利用扩散脱氧剂进行一次扩散脱氧，然后利用硅铁和锰铁进行沉淀脱氧，再利用扩散脱氧剂进行二次扩散脱氧，然后利用脱氧剂进行终脱氧得到脱氧钢液；其中，在一次扩散脱氧和二次扩散脱氧过程中，所述扩散脱氧剂的加入量为钢液重量的0.23％；所述一次扩散脱氧的时间为15min，所述二次扩散脱氧的时间为10min；在沉淀脱氧过程中，所述硅铁和锰铁的加入量均为钢液重量的0.03％；在终脱氧过程中，所述脱氧剂的加入量为钢液重量的0.06％；所述硅铁为75硅铁，所述锰铁为65锰铁；

S4、将脱氧钢液利用LF法进行精炼得到精炼钢液；其中，在LF法精炼过程中，包括加入扩散脱氧剂进行脱氧处理40min，同时采用氩气搅拌，氩气的流量为25m³/h，压力为0.5MPa；每吨钢液加入的扩散脱氧剂的质量为2kg；

S5、调整精炼钢液的成分后出炉浇注；按照以下配方调整成分：按质量百分比包括：C：2.1％、Cr：14.5％、Mo：1.5％、Mn：0.4％、Si：1.1％、V：0.5％、Ni：1.4％、W：1.1％、Hf：0.09％、Ce+Dy：0.15％、P：≤0.02％、S：≤0.015％、余量为Fe以及不可避免的杂质；

其中，在S2和S3中，所述脱氧剂的原料按重量份包括：碳化钙18份、氧化钙9份、二氧化硅8份、碳酸镁8份、铝酸钙3份、碳化硅7份、铝块2份；

在S3和S4中，所述扩散脱氧剂为硅钙粉、硅铁粉、碳化硅、碳粉按重量比为2：3：5：3组成的混合物。

实施例4

一种抗磨铸件纯净化熔炼工艺，包括以下步骤：

S1、选择废钢、铬铁合金、钼铁合金、锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金为原料；

S2、将废钢加入熔炼设备中，熔化1/3后加入铬铁合金和钼铁合金熔炼，然后加入锰铁合金、硅铁合金、钒铁合金、钨铁合金、镍铁合金、铪铁合金和稀土铁合金熔炼，加入脱氧剂净化、扒渣后得到预脱氧钢液；

S3、利用扩散脱氧剂进行一次扩散脱氧，然后利用硅铁和锰铁进行沉淀脱氧，再利用扩散脱氧剂进行二次扩散脱氧，然后利用脱氧剂进行终脱氧得到脱氧钢液；

S4、将脱氧钢液利用LF法进行精炼得到精炼钢液；

S5、调整精炼钢液的成分后出炉浇注；

其中，在S1中，各原料的尺寸均为40-90mm；

在S2中，所述熔炼设备为一拖二中频感应炉；所述熔炼的温度为1550℃；所述预脱氧钢液的温度为1450℃；

在S2和S3中，所述脱氧剂的原料按重量份包括：碳化钙21份、氧化钙8份、二氧化硅9份、碳酸镁6份、铝酸钙5份、碳化硅8份、铝块3份；

在S2中，在加入脱氧剂净化过程中，加入的脱氧剂的重量为钢液重量的0.2wt％；

在S3中，在一次扩散脱氧和二次扩散脱氧过程中，所述扩散脱氧剂的加入量为钢液重量的0.2％；所述一次扩散脱氧的时间为13min，所述二次扩散脱氧的时间为8min；在沉淀脱氧过程中，所述硅铁和锰铁的加入量均为钢液重量的0.05％；在终脱氧过程中，所述脱氧剂的加入量为钢液重量的0.08％；所述硅铁为75硅铁，所述锰铁为65锰铁；

在S4中，在LF法精炼过程中，包括加入扩散脱氧剂进行脱氧处理30min，同时采用氩气搅拌，氩气的流量为26m³/h，压力为0.45MPa；每吨钢液加入的扩散脱氧剂的质量为2kg；

在S3和S4中，所述扩散脱氧剂为硅钙粉；

在S5中，按照以下配方调整成分：按质量百分比包括：C：1.8％、Cr：14.7％、Mo：1％、Mn：0.5％、Si：0.8％、V：0.4％、Ni：1.32％、W：1.8％、Hf：0.05％、Ce：0.095％、Dy：0.095％、P：≤0.02％、S：≤0.015％、余量为Fe以及不可避免的杂质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。