阅读说明：本技术 一种中频炉熔炼方法 (intermediate frequency furnace smelting method ) 是由 毛凯田 程鹏 李栋 张松灿 寇联邦 陈艳萍 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了钢水的一种中频炉熔炼方法。该熔炼方法包括冶炼和出钢,冶炼使用包括渣线层和透气塞的炉衬,出钢时采用上表面盖板遍布惰性气体出口的出钢小车。熔炼方法包括以下步骤：1)造还原渣；2)合金化,底吹氩净化钢水；3)惰性气体由出钢小车惰性气体出口排出；4)关闭氧气管和煤气管；5)钢渣混出,扒渣后加入保护渣。采用该熔炼方法,实现了钢水净化,为铸造行业生产优质铸件提供了条件。另外,该熔炼方法使得钢水中的气体含量和硫磷含量达到精炼水平,也使得合金元素的收得率大大提高。(the invention discloses a method for smelting molten steel in an intermediate frequency furnace. The smelting method comprises smelting and tapping, wherein a furnace lining comprising a slag line layer and a ventilation plug is used for smelting, and a tapping trolley with an upper surface cover plate extending over an inert gas outlet is adopted during tapping. The smelting method comprises the following steps: 1) making reducing slag; 2) alloying, bottom blowing argon to purify molten steel; 3) the inert gas is discharged from an inert gas outlet of the steel tapping trolley; 4) closing the oxygen pipe and the gas pipe; 5) mixing the steel slag, removing slag and adding the covering slag. By adopting the smelting method, the molten steel purification is realized, and conditions are provided for producing high-quality castings in the casting industry. In addition, the smelting method ensures that the gas content and the sulfur-phosphorus content in the molten steel reach the refining level and also greatly improves the yield of the alloy elements.)

一种中频炉熔炼方法

技术领域

本发明应用于铸造领域，具体涉及一种采用中频炉熔炼钢水的方法。

背景技术

铸造行业的铸钢熔炼多采用中频炉。由于中频炉炉衬限制，通常情况下，只是出钢前脱氧，不能进行脱硫脱氧，钢水在熔炼和出钢过程中，始终与空气接触，处于氧化环境中，造成钢水中易氧化元素的含量不稳定，夹杂、气体含量较多，无法生产高质量的铸钢件。

中频炉炉衬一般分为酸性炉衬、中性炉衬和碱性炉衬。酸性炉衬以氧化硅为主要成分，中性炉衬以氧化铝为主要成分，碱性炉衬以氧化镁为主要成分。由于酸性炉衬熔点低，碱性炉衬热震性差，铸钢熔炼多采用中性炉衬或镁铝尖晶石碱性炉衬。但是中性氧化铝炉衬无法造渣净化钢水，所以必须使用镁铝尖晶石碱性炉衬。即使这样，炉衬使用寿命很低，一般情况下，炉衬其他部位良好的情况下，在造渣的渣线位置炉衬腐蚀极其严重，有时一炉可造成漏炉事故，所以从铸造行业来说中频炉无法炼钢。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种中频炉熔炼方法，实现炉内造还原渣冶炼及出钢过程惰性气体保护，使得钢水净化，满足高质量铸钢件生产的要求。

本发明所采用的技术方案是：该中频炉熔炼方法包括冶炼和出钢操作，冶炼使用的中频炉炉衬包括渣线层和透气塞，透气塞安装在炉底中心，渣线层位于炉衬的上部，采用镁碳砖砌筑。出钢时采用出钢小车，出钢小车上部为惰性气体空腔的夹层结构，在夹层上表面盖板，遍布惰性气体出口，惰性气体空腔与惰性气体管连接，在出钢小车后部安装有煤气管和氧气管，与钢水包的烤包器连通。所述中频炉熔炼方法包括以下步骤：

1）钢水熔化完后，钢水液面高于渣线层的最底线，加入石灰等造渣辅料熔化，同时加入脱氧剂造还原渣，还原渣厚度不低于50mm，渣层厚度在渣线层高度范围内；

2）还原渣状态下合金化，炉底透气塞吹氩净化钢水，吹氩时，钢水不得露出还原渣。待钢水成分调整合格后，升温出钢；

3）出钢小车行驶到中频炉炉前，惰性气体通过惰性气体管进入惰性气体空腔，由惰性气体出口排出；

4）关闭氧气管，当钢水包的包口没有火苗时，关闭煤气管；

5）钢渣混出，扒渣后加入保护渣。

进一步，在上述步骤1）之前，可增加氧化期，金属原料熔化后，钢水出钢到手摇包内，钢管吹氧脱磷，扒掉手摇包内的氧化渣，钢水倒入中频炉。

本发明的有益效果是：采用该熔炼方法，钢水中夹杂和气体含量大大降低，达到净化目的，为铸造行业生产优质铸件提供了条件。另外，合金元素的收得率大大提高，钢水中有害元素含量达到精炼水平。

附图说明

图1为中频炉炉衬结构示意图；

图2为渣线砖俯视图；

图3为渣线砖主视图；

图4为渣线砖炉衬平面示意图；

图5为出钢小车结构示意图；

图6为中频炉出钢示意图；

其中：1-炉衬本体、2-渣线层、3-透气塞、4-凸块、5-凹槽、6-凸尖、7-惰性气体空腔、8-惰性气体出口、9-包座、10-惰性气体管、11-煤气管、12-氧气管、13-中频炉、14-钢水包。

具体实施方式

中频炉钢水冶炼需要造渣和通入惰性气体，所以中频炉炉衬要进行改造，以适应造还原渣要求。附图1为满足造渣要求的中频炉炉衬结构示意图，中频炉炉衬由炉衬本体1、渣线层2和透气塞3组成。为满足铸钢高温熔炼和成本要求，炉衬本体1采用镁铝尖晶石，渣线层使用附图2-3所示结构的渣线砖，渣线砖为镁碳砖，耐还原渣侵蚀，可实现中频炉造还原渣熔炼，实现还原期脱氧脱硫。透气塞3为高铝质耐火材料，弥散式透气，位于炉底中心，从中频炉炉底吹入惰性气体，有助于促进钢水净化和脱气。

附图2和附图3分别为渣线砖的俯视图和主视图，渣线砖在安装平面上分别加工相互配合的凸块4和凹槽5，安装平面上最好是两个凸块4或两个凹槽5，凸块4和凹槽5配合安装形成的炉衬平面示意图见附图4，凸块4和凹槽5之间的配合即起到定位作用，也起到增加密封作用，防止钢水穿透渣线层造成漏钢。两个安装平面夹角为15°，夹角15°保证渣线砖可组合为一个密闭的正圆。渣线砖两个圆弧半径之差值为炉衬厚度，外圆弧与炉衬本体1的外圆尺寸一致，内圆弧与炉衬本体1的内圆尺寸一致。在与上下炉衬本体接触的平面上，均匀遍布有凸尖6，凸尖6可增加与上下炉衬本体的结合力。

镁碳砖不耐氧化渣侵蚀，中频炉内最好不进行氧化期冶炼，钢水的氧化脱磷最好在手摇包中进行。钢水出钢到手摇包内，氧化扒渣后，将脱磷钢水倒入中频炉内，造还原渣，进行合金化和底吹氩净化。具体熔炼步骤包括：1）氧化期。金属原料熔化，钢水出钢到手摇包内，加入石灰等造渣辅料，钢管吹氧脱磷。扒掉手摇包内的氧化渣，脱氧后的钢水倒入中频炉；2）还原期。熔化完的钢水在造还原渣前，其液面不得低于渣线层的最底线。加入石灰等造渣辅料熔化，同时加入脱氧剂造还原渣，还原渣厚度不低于50mm，渣层厚度在渣线砖高度范围内；3）合金化净化期。还原渣状态下取样分析，加入合金料合金化，炉底吹氩净化钢水，搅动的钢水不得露出还原渣层，在钢水搅动过程中，钢水中的夹杂随着钢水搅动上浮，与还原渣在钢渣界面反应，实现脱氧脱硫，其他夹杂与还原渣粘接，从钢水中分离，达到降低钢水中氧化物、硫化物等夹杂的目的。同时，吹入钢水中的惰性气体，可吸附钢水中的气体，将这些气体带出钢水，实现降低钢水中气体含量的作用。待钢水成分调整合格后，升温准备出钢。

如果钢水熔炼不需要氧化期进行氧化处理，在上述冶炼步骤中，可去除钢包内吹氧氧化，钢水熔化完成后，直接造还原渣，炉底吹氩，进行钢水净化处理。

中频炉熔炼完的钢水出钢时也要做到防止空气氧化，出钢使用附图5所示的出钢小车，图中左侧为出钢小车前部，右侧为出钢小车后部。在出钢小车的后部，设计有惰性气体管道接口，与惰性气体管道连接。在出钢小车内安装有惰性气体管10，出钢小车的上表面为夹层结构，形成惰性气体空腔7，惰性气体管10与惰性气体空腔7连通。在出钢小车上表面盖板上均匀布置惰性气体出口8，惰性气体出口8遍布小车上表面盖板。出钢小车上表面的中部设计有下凹的包座9，用于放置钢水包。在出钢小车的后部还设计有煤气管11和氧气管12，与钢水包的烤包器连通，用于烤包。出钢小车的轨道连接烤包区和中频炉炉前出钢区。

出钢前，钢水包14放入出钢小车的包座9内，放置平稳后，先在烤包区烤包。中频炉熔炼完成出钢时，出钢小车12移动到炉前，如附图6所示。出钢时按下列步骤操作：①打开惰性气体管道阀门，惰性气体通过惰性气体管10进入惰性气体空腔7，由惰性气体出口8排出。由于出钢小车的上盖板遍布惰性气体出口，惰性气体可将钢水包14周围的空气排走，将钢水包14包围，隔绝空气；②关闭氧气管12的阀门，当钢水包14包口没有火苗时，关闭煤气管11的阀门，此时钢水包14内无空气存在；③倾翻中频炉13出钢。出钢时，钢水流在无空气的环境下进入钢水包14内，不会氧化。

出钢时，最好钢渣混出，钢水与还原渣界面充分接触，有利于钢渣反应脱硫脱氧，进一步取出夹杂。同时还原渣保护钢水表面，避免在钢水包吊运过程中与空气接触，起到保护钢水的作用。也可以出钢后扒掉还原渣，避免回硫，加入保护渣，用保护渣将钢水液面与空气隔绝，起到保护作用。

采用上述熔炼方法，钢水在还原期和出钢过程中，始终与空气隔绝，提高了钢水的冶炼质量，夹杂含量大大降低，净化了钢水，为生产优质铸件提供了保障。而且气体含量和有害元素含量也大大降低，下表1为熔炼低合金钢时，钢水包中钢水的气体含量及硫磷含量，与炼钢精炼后的气体含量和硫磷含量相差无几。可见，采用上述中频炉熔炼方法，钢水的熔炼质量已经达到精炼水平。

表1 气体和硫磷含量

元素	N/ppm	H/ppm	O/ppm	P/%	S/%
						含量	80-180	1.2-2.2	30-110	0.015-0.025	0.004-0.009

另外，当熔炼高合金钢时，表2为各合金元素在合金化时的收得率，可见Ti、Al易氧化元素不仅含量稳定，而且收得率明显提升，比常规30%的收得率提高2倍以上。Cr、Mo合金元素收得率为100%，高于常规90-96%的收得率。

表2 合金元素收得率

镁碳砖炉衬与出钢小车一起，尤其是镁碳砖的使用，改变了中频炉不能炼钢的传统看法，实现熔炼的氧化期脱磷、还原期脱氧脱硫、出钢前吹保护气体净化等，以及无氧环境出钢，完成了钢水净化和保护出钢，提高了中频炉熔炼钢水质量，为铸造行业生产优质铸件提供了条件。尤其是镁碳砖的使用，为中频炉精炼打下设备基础。采用该熔炼方法，合金元素的收得率大大提高，钢水中气体含量和硫磷含量达到精炼水平。