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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310419460.3 (22)申请日 2013.09.13 C21C 7/076(2006.01) C22B 9/18(2006.01) (71)申请人 宝钢特钢有限公司 地址 200940 上海市宝山区水产路 1269 号 (72)发明人 张洪奎 徐长征 姜周华 刘笑莲 董艳伍 童英豪 (74)专利代理机构 上海三和万国知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 31230 代理人 刘立平 (54) 发明名称 一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重 熔渣系 (57) 摘要 本发明涉及一种高效去除合金钢非金属夹杂 物的电渣重熔渣系， 。
2、其原料质量百分比为 ： CaF2： 38 43； MgF2： 3 8； CaO ： 20 28； Al2O3： 20 24； MgO ： 6 8； SiO2： 2 4。本发明 新渣系创新性地采用了 MgF2组元， 渣系粘度变化 平缓， 电渣重熔之后钢中的非金属夹杂物以细小 MgAl2O4夹杂为主， 最大颗粒仅为 4m， 采用本发 明渣系进行电渣重熔去除非金属夹杂物能力强， 钢的纯净度高 ； 渣系具有低熔点的特点， 钢渣易 于分离， 电渣重熔后钢锭表面光滑， 适用于中碳中 铬合金钢的电渣重熔。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说。
3、明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104451035 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104451035 A 1/1 页 2 1. 一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重熔渣系， 其原料质量百分比为 ： CaF2： 38 43； MgF2： 3 8； CaO ： 20 28； Al2O3： 20 24； MgO ： 6 8： SiO2： 2 4。 2. 如权利要求 1 所述的一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重熔渣系， 其特征在 于， 所述的 MgF2的质量百分比为 4 7。 3. 如权利要求 1 所述的一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重熔渣系， 其特征在。
4、 于， 所述的 Al2O3的质量百分比为 22 23。 权 利 要 求 书 CN 104451035 A 2 1/4 页 3 一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重熔渣系 【技术领域】 0001 本发明涉及一种电渣重熔渣系， 尤其是涉及一种具有较强去除合金钢中的非金属 夹杂物的多元渣系， 该渣系在电渣重熔过程中具有非金属夹杂物去除率高的优点， 适用于 中碳 Cr 系合金钢的电渣重熔。 【背景技术】 0002 电渣重熔技术诞生以来， 由于电渣钢较传统电炉冶炼方法制备的钢相比具有金属 纯净、 组织致密、 成分均匀、 夹杂物细小且弥散分布等诸多优点， 成为生产高端高性能材料 的重要手段。 电渣重熔之。
5、所以具有上述诸多优点， 是由电渣重熔冶炼方法的特点所决定的。 电渣重熔是在水冷结晶器内电流通过液态渣池渣阻热， 将金属电极熔化， 熔化的金属汇集 成熔滴， 滴落时穿过渣层进入金属熔池， 然后于水冷结晶器中结晶凝固成钢锭的过程， 由于 电渣重熔过程金属熔滴与液态熔渣接触， 产生强烈的渣金反应， 吸附金属熔滴中的非金属 夹杂物， 因此电渣重熔过程显著降低钢中的非金属夹杂物。钢中非金属夹杂物的减少有利 于提高冲击韧性， 延长钢材的使用寿命。如高性能要求的热作模具钢、 轧辊用钢、 轴承钢等 材料均采用电渣重熔方法冶炼。 0003 电渣重熔过程减少钢中的碳化物主要靠熔渣对非金属夹杂物的吸附作用实现的， 。
6、因此电渣重熔渣系的组成及其对钢中夹杂物的吸附能力对减少钢中的非金属夹杂物起着 至关重要的作用。 0004 对于中碳中铬系合金钢 (0.3 0.6 C ； 4 6 Cr 及添加一定量的 Mo、 V、 Ni、 Si、 Mn 合金元素 ) 电渣重熔采用传统经典渣系， 其成分为 70 CaF2-30 Al2O3， 这种渣系虽 然具有一定的综合工艺性能， 但仍然具有明显的缺点， 主要表现为 ： 0005 (1) 渣的比电阻低， 熔渣发热量不足， 重熔电耗高 ； 0006 (2) 重熔过程中熔渣成分不稳定， 影响重熔工艺稳定性 ； 0007 (3) 由于含有较多的 Al2O3， 重熔钢中非金属夹杂物以脆性。
7、铝酸盐及刚玉为主， 影 响钢的塑韧性 ； 0008 (4) 因含有大量的 CaF2， 在重熔过程中产生大量有害的氟化物气体， 不仅有害操作 人员健康， 而且严重污染环境。 0009 中国专利公开号为 “CN101654742” 的专利申请公开的电渣重熔渣系为 ： 45 50 CaF2； 30 35 Al2O3； 10 15 CaO ； 5 10 MgO ； 5 10 SiO2。该渣系采用 MgO 部分 替代 CaO， 并添加了 5 10 SiO2， 氢的渗透率低， 仅为 0.9810-6cm-1min-1， 但该渣系 碱度低， 脱硫能力弱， 且渣中过多的 SiO2会增加渣池向熔池的传氧量， 不。
8、利于去除硫化物和 氧化物。 0010 中国专利公开号为 CN102776379A 的专利申请公开的电渣重熔渣系为 ： 30 35 CaF2； 25 30 Al2O3； 30 35 CaO ； 1 5 MgO ； 1 4 SiO2。该渣系同样为五元渣 系， 具有低电耗的特点， 但该渣系熔点较高， 粘度较大， 加上渣系中 CaO 含量较高， 电渣重熔 过程易吸氢， 易造成点状氧化物非金属夹杂物颗粒数量增多， 不利于氧化物夹杂的去除。 说 明 书 CN 104451035 A 3 2/4 页 4 0011 从对中碳中铬系合金钢普遍采用的二元渣系以及相近专利所公开的渣系分析来 看， 上述渣系在去除非金。
9、属夹杂物方面均存在缺点和不足， 二元渣系 70 CaF2-30 Al2O3 重熔钢中非金属夹杂物以脆性铝酸盐及刚玉为主， 影响钢的塑韧性 ； 中国专利公开号为 CN101654742 的专利申请公开的电渣重熔渣系 45 50 CaF2； 30 35 Al2O3； 10 15 CaO ； 5 10 MgO ； 5 10 SiO2不利于去除硫化物和氧化物 ； 中国专利公开号为 CN102776379A的专利申请公开的电渣重熔渣系3035CaF2； 2530Al2O3； 3035 CaO ； 1 5 MgO ； 1 4 SiO2不利于氧化物夹杂的去除。 0012 中碳中铬系合金钢主要为热作模具钢及轧。
10、辊用钢， 热作模具钢服役过程受冷热循 环作用， 对材料的抗热疲劳性能要求较高， 因此要求钢中非金属夹杂物要尽可能少， 保证材 料具有较高的纯净度 ； 轧辊用钢服役过程受循环交变应力作用， 对材料的抗应力疲劳性能 要求较高， 因此要求钢中非金属夹杂物要尽可能少， 保证材料具有较高的纯净度。 采用上述 渣系电渣重熔中碳中铬系的热作模具钢及轧辊用钢， 虽然能够满足该类钢基本的使用性能 要求， 但面对该类材料追求长寿命的要求而言则存在明显缺点。 【发明内容】 0013 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种高效去除合金钢非金属夹杂物 的电渣重熔渣系。 0014 本发明的目的是通过以下技术方案来。
11、实现的 ： 0015 一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重熔渣系， 其原料质量百分比为 ： CaF2： 38 43； MgF2： 3 8； CaO ： 20 28； Al2O3： 20 24； MgO ： 6 8： SiO2： 2 4。 0016 上述的原料组份总计为 100。 0017 作为优选的方案， 所述的 MgF2的质量百分比为 4 7。 0018 作为优选的方案， 所述的 Al2O3的质量百分比为 22 23。 0019 所述的电渣重熔渣系的熔化温度范围为 1250 1260。 0020 本发明渣系的熔化温度范围为 1250 1260左右， 其熔化温度比中碳中铬系合 金钢电渣重熔所。
12、用渣系 70 CaF2 30 Al2O3低很多， 渣系的熔点温度与中碳中铬系合 金钢合金钢的熔点温度差较大， 易于钢渣分离， 更适用于中碳中铬系合金钢的电渣重熔， 而 70 CaF2 30 Al2O3渣的熔化温度接近 1400， 其熔点温度与中碳中铬系合金钢熔点温 度差小， 不利于钢渣分离。另外， 本发明渣系的黏度也好于 70 CaF2 30 Al2O3渣， 如图 1所示为本发明新渣系的一种典型成分的粘度曲线。 从图1可以看出， 本发明渣系的粘度随 温度变化的过渡非常平缓， 尤其是在重熔中碳中铬系合金钢的凝固温度范围内， 粘度小且 随温度变化小， 这有利于去除非金属夹杂物， 并且能够改善电渣钢。
13、锭的表面质量， 从而提高 电渣钢的收得率和可加工性能。而传统的 70 CAF2 30 Al2O3渣在此凝固温度范围内， 粘度大且粘度值波动较大， 夹杂物传质会受到影响， 不利于非金属夹杂物的去除。 0021 传统的 70 CaF2 30 Al2O3渣电渣重熔与钢平衡后， 钢中夹杂物主要以硬 质 Al2O3为主， 含有少量的 MgAl2O4夹杂， 而本发明渣系电渣重熔与钢平衡后， 钢中夹杂物 以细小 MgAl2O4夹杂为主。通过定量金相分析结果表明， 本发明渣系钢中夹杂物质量分数 为 0.03 0.04， 而使用 70 CaF2 30 Al2O3渣的渣金平衡后， 钢中夹杂物含量达到 0.050.。
14、07。 采用本发明渣系和70CaF230Al2O3渣， 钢中最大颗粒夹杂物分别为 说 明 书 CN 104451035 A 4 3/4 页 5 4m 和 7m。本发明渣系 MgAl2O4夹杂与钢的界面张力比 Al2O3夹杂与钢的界面张力小， 因 此， MgAl2O4夹杂在钢中更容易均匀分布， 而 Al2O3夹杂在钢中非常容易聚集长大， 如果不能 及时快速上浮进入渣相， 就会保留在钢中形成大颗粒硬质夹杂物。 0022 渣系对钢中非金属夹杂物的去除能力， 一方面取决于夹杂物与熔渣的润湿能力， 一方面取决于渣系的熔化温度特性及其粘度情况。 只有非金属夹杂物与熔渣具有较好的润 湿能力， 才能易于吸收和。
15、溶解钢中的非金属夹杂物。渣系吸收溶解夹杂物的能力与夹杂物 到达反应区和离开反应区的快慢有很大的关系。另外， 当渣系熔化温度低， 并且在钢的凝 固温度范围内渣系粘度变化平缓时， 渣系流动性较好， 这样在渣吸收溶解夹杂物后， 夹杂物 成分才能更加快速的进入渣相， 快速离开反应区而成为渣系的一部分。新发明渣系与传统 渣系相比， 具有熔化温度与粘度低， 随温度变化平缓， 渣系与非金属夹杂物润湿情况好等特 点， 因此， 所发明新渣系具有更好的去除钢中非金属夹杂物的能力。 0023 与现有技术相比， 本发明的积极效果是 ： 0024 (1)本发明新渣系创新性地采用了MgF2组元， 渣系粘度变化平缓， 电渣。
16、重熔之后钢 中的非金属夹杂物以细小 MgAl2O4夹杂为主， 最大颗粒仅为 4m， 采用本发明渣系进行电渣 重熔去除非金属夹杂物能力强， 钢的纯净度高。 0025 (2) 本发明渣系具有低熔点的特点， 钢渣易于分离， 电渣重熔后钢锭表面光滑， 适 用于中碳中铬合金钢的电渣重熔。 【附图说明】 0026 图 1 为本发明渣系与传统的 70 CaF2-30 Al2O3渣的粘度随温度的变化曲线 ； 【具体实施方式】 0027 以下提供本发明一种高效去除合金钢非金属夹杂物的电渣重熔渣系的具体实施 方式。 0028 实施例 1-5 0029 (1) 实施例渣系的配方见表 1 0030 0031 (2) 。
17、实施例实施过程 0032 采用上述渣系重熔中碳中铬合金钢 ( 钢号为 CR-5A)， 所使用白耗电极采用 EAF+LF+VD 生产， 得到的钢锭锻造成直径 200mm 的白耗电极， 渣料采用相应的工业原料经 过预熔后加工成 1-10mm 的粒度， 用于直径 300mm 的电渣锭的电渣重熔。采用本发明渣系 共实施了 5 组渣系， 并实施了一组对比渣系即传统的 70 CaF2-30 Al2O3渣， 每炉次电渣 重熔过程添加渣量为 23Kg。 说 明 书 CN 104451035 A 5 4/4 页 6 0033 (3) 实施例效果 0034 0035 实施例采用本发明渣系与对比渣系相比， 电渣重熔中碳中铬合金钢非金属夹杂物 去除率显著提高， 且钢中残存的非金属夹杂物细小， 提高了钢的纯净度。 为提高该类钢使用 过程对长寿命的追求创造了有力条件。 说 明 书 CN 104451035 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104451035 A 7 。