一種Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法
【專利摘要】本發明提供一種Fe?Mn合金的電渣重熔制備方法，采用如下重量份組分的電渣：60~70份CaF2、15～20份Al2O3和15～20份CaO；先向電渣重熔爐的結晶器中加入脫氧劑和干燥后的電渣，設置電壓57～60 V、電流3000～3500 A通電起弧，建立渣池；再調節冶煉電流I=（0.15～0.25）×D結A，冶煉電壓U=0.5×D結+(26～33)V，熔化速率V=(0.6～0.8)D結kg/min，對自耗電極進行電渣重熔，冶煉過程中加入錳鐵粉和鋁粉進行脫氧。采用本發明方法制得的鐵錳合金鋼純凈度高、鑄態組織好、高溫塑性強、鋼錠表面光滑、成材率高達93%，制好的合金鋼錠良好的滿足成分要求。
【專利說明】
-種Fe-Mn合金的電渣重膝制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于黑金屬材料冶金技術領域，設及電冶金技術領域，具體設及一種化-Mn 合金的電渣重烙制備方法。
【背景技術】
[0002] Fe-Mn系列阻尼合金是一種具有減振降噪特性的功能材料。在現有的幾類阻尼合 金中，Fe-Mn系阻尼合金不但強度較高、成本低，而且其阻尼性能隨著應變振幅的增大而增 加，可作為較大振動和沖擊部件使用，應用前景非常好，因此在近年來引起國內外研究學者 的廣泛重視。但是普通鑄錠和連鑄巧制得的鐵儘合金中雜質粗大、鑄態組織疏松，常導致在 熱加工過程中開裂，導致成材率低，如何開發一種新的化-Mn合金加工工藝使其成材率提高 是當務之急。
[0003] 眾所周知，電渣重烙的優點之一是可獲得純凈度高、組織好、表面光滑的鋼錠，運 是其它冶煉方法無法媳美的。但是，當電渣重烙設備結構不合理或者電渣重烙的工藝參數 制定不合理時，重烙錠會出現內部的低倍、夾雜和表面質量缺陷等問題。基于此，針對Fe-Mn 合金如何設計出一種適合的電渣重烙工藝，獲得符合要求、成材率高的化-Mn合金產品，十 分具有意義。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是:如何提供一種化-Mn 合金的電渣重烙制備方法，使采用該方法制得的化-Mn合金熱加工過程中不易開裂、成材率 高，且具有純凈度高、表面光滑、組織好的特點。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:一種化-Mn合金的電渣重烙制 備方法，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:60~70份CaF2、15~20份Al2〇3和15~20份化0;將所述電 渣于500~700 °C下干燥9~12小時； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重烙爐的結晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重烙爐，設置電壓57~60 V、電流3000~3500 A通電起弧，建立渣 池；其中，所述電渣的添加量為G渣=G錠/(18~22)kg，所述脫氧劑為質量比1.5~3.0 : 1.0~ 2.0的儘鐵粉和侶粉，所述脫氧劑與所述電渣的質量比為3~5: 200~300; 3) 步驟2)渣池建立后，調節冶煉電流1=(0.15~0.25) XD結A，冶煉電壓U=O. 5 X D結+ (26~33)V，烙化速率V=(0.6~0.8) D結kg/min，對所述自耗電極進行電渣重烙，冶煉過程 中加入儘鐵粉和侶粉進行脫氧；其中，所述儘鐵粉、侶粉和自耗電極的質量比為0.2~0.4: 0.5~0.8:1000;其中，所述D結為結晶器的直徑，單位為m。
[0006] 本發明針對鐵儘合金的烙點和雜質種類性質，選用比合金烙點低100~200°C、可實 現對鐵儘合金中不同雜質進行選擇性去除可控精煉的電渣，本發明渣系組份中氣化巧:氧 化侶:氧化巧的質量介于6:2:2與7:1.5:1.5之間，采用運樣比例組份的烙渣不僅烙點低，鋼 渣界面張力大，鋼渣分離有利;而且烙渣不易吸氣，鋼種的氧含量大大降低，去除鋼中脆性 夾雜物、氧化物、硫化物效果明顯。采用本發明電渣重烙參數進行冶煉，烙煉過程穩定，所得 到的鋼錠具有組織致密，表面光潔，鍛造塑性好的特點，根據鐵儘合金的組織特性，電渣的 添加量為G渣=G錠/(18~22)kg，每公斤渣重烙18~22公斤合金鋼。針對電渣重烙起弧造渣過 程中鐵儘合金中儘元素燒損嚴重，在起弧時在渣中添加了儘鐵粉和侶粉，不僅抑制了儘元 素的燒損，還對渣料進行了深度預脫氧，本發明選用高電壓低電流進行化渣，可W保證化渣 迅速，渣池建立快;針對現有技術中電渣重烙制得的鐵儘合金成材率低、出現內部低倍、夾 雜和表面缺陷等問題，本發明特別根據鐵儘合金的性質，選擇冶煉電流1=(0.15~0.25) XD 結，冶煉電壓U=O. 5 X D結+(26~33 )，烙化速率V= (0.6~0.8) X D結，運樣的參數條件使冶 煉重烙中柱狀晶生長有利于軸向性發展，二次枝晶間距小，偏析小，進而使制得的鋼錠熱加 工塑性好，提高了組織性能和熱塑性，獲得的鋼錠成分均勻、純凈度高、組織致密。本發明在 冶煉過程中也持續添加儘鐵粉和侶粉進行脫氧，有效保證了冶煉過程中儘元素不被燒損， 保證制得的鐵儘合金鑄錠成分合格、成材率高。
[0007] 進一步，步驟1)中所述電渣包括如下重量份的組分:65份化F2、17份Al2〇3和18份 化0。該組份渣系具有較低的烙點和黏度，流動性好，電導率較高，透氣性低;有足夠的還原 性，渣的脫氧、脫硫能力好，對去除球狀夾雜物、塑性夾雜物極其有利。
[0008] 作為優化，步驟3)在冶煉過程中Wl~3g/min的速度添加儘鐵粉和侶粉。W運樣的 速度添加儘鐵粉和侶粉，可W保證冶煉過程中能夠始終處于脫氧狀態，脫氧更加均勻徹底， 能進一步保證鐵儘合金中有益合金元素不被燒損，保證制得的鋼錠成分合格，成材率高。
[0009] 作為優化，步驟3)冶煉過程中控制所述電渣重烙爐的結晶器出水溫度在40~60°C， 進水溫度《30°C。控制運樣的結晶器進出水溫度，可W保證在冶煉過程中冷卻強度不發生 突然變化，進而能使制得的鑄錠具有薄而均勻的渣皮，能夠有效提高鋼錠的表面質量。
[0010] 作為又一優化，還包括4):步驟3)冶煉結束后，對鋼錠進行分級小電流補縮，先于 4000~4200A電流下補縮4~5分鐘，再于2500~2800A電流下補縮3~4分鐘，最后于1000~1300A 電流下補縮2~3分鐘。采用運樣的補縮方法，能夠使鋼錠實現豐滿的補縮效果，提高電渣錠 成材率，克服現有技術中鐵儘合金成材率低下的問題。
[0011] 相比現有技術，本發明具有如下有益效果： 1、本發明針對鐵儘合金的烙點和雜質種類性質，首先選擇出比合金烙點低100~20(TC、 可實現對鐵儘合金中不同雜質進行選擇性去除可控精煉的電渣，所述的渣系組份中氣化 巧:氧化侶:氧化巧的質量介于6:2:2與7:1.5:1.5之間，采用運樣比例組份的烙渣不僅烙點 低，鋼渣界面張力大，鋼渣分離好;且烙渣不易吸氣，對去除鋼中脆性夾雜物、氧化物、硫化 物效果明顯。采用本發明工藝烙煉過程穩定，所得到的鋼錠具有組織致密，表面光潔，鍛造 塑性好的特點。不僅如此，本發明還設計出適用于鐵儘合金的冶煉電流、冶煉電壓和烙化速 率，在冶煉重烙中柱狀晶生長有利于軸向性發展，二次枝晶間距小，偏析小，使制得的鑄錠 熱加工塑性好，提高了組織性能和熱塑性，獲得的鋼錠成分均勻、純凈度高、組織致密，在熱 加工過程中不易開裂。利用本發明工藝制得的鐵儘合金鋼純凈度高、鑄態組織好、高溫塑性 強、鋼錠表面光滑、成材率高達93%，制好的合金鋼錠良好的滿足了成分要求。
[0012] 2、本發明方法制得的合金鋼錠氧含量低，夾雜物細小分散，疏松度為0~0.5，鍛造 性能好，易于鍛造，鍛造過程中不易開裂，具有良好的組織性能，應用前景好。
[0013] 3、本發明方法易于操作，無需使用特殊的操作儀器或工具，市場推廣前景好，且本 發明方法操作時間短，提高了生產效率和商品附加值。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。本實施案例在W本發明技術為 前提下進行實施，現給出詳細的實施方式和具體的操作過程來說明本發明具有創造性，但 本發明的保護范圍不限于W下的實施例。
[001引下述實施例所用Fe-Mn合金自耗電極為中頻感應爐冶煉，表面經砂磨處理。用睪 160mm自耗電極，重烙成扔OOmm電渣錠。
[0016] 實施例1電渣重烙生產鐵儘合金的方法 一種化-Mn合金的電渣重烙制備方法，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:60份化F2、15份Ab化和15份化0;將所述電渣于500°C 下干燥12小時； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重烙爐的結晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重烙爐，設置電壓60V、電流3000 A通電起弧，建立渣池;其中，所述 電渣的添加量30kg，所述脫氧劑為質量比為3:2的儘鐵粉和侶粉，所述脫氧劑與所述電渣的 質量比為3:200; 3) 步驟2)渣池建立后，調節冶煉電流I=5600A，冶煉電壓U=48V，烙化速率V=22Kg/min， 在氣氣保護下對所述自耗電極進行電渣重烙，冶煉過程中加入儘鐵粉和侶粉進行脫氧;其 中，所述儘鐵粉270g、侶粉180g，在冶煉過程中W2g/min的速度添加儘鐵粉和侶粉;冶煉過 程中控制所述電渣重烙爐的結晶器出水溫度在46°C，進水溫度25°C ; 4) 步驟3)冶煉結束后，對鋼錠進行分級小電流補縮，先于4000A電流下補縮4分鐘，再于 2500A電流下補縮3分鐘，最后于1000 A電流下補縮2分鐘。
[0017] 對本實施例制得的電渣重烙錠質量進行檢測，結果如下表1所示。由下表1可W看 出，采用本實施例方法制得的鐵儘合金鋼錠與自耗電極相比，得到的電渣鋼錠氧含量顯著 降低，鋼中的非金屬夾雜物、氧化物、硫化物明顯降低，熱鍛性能提高，鍛造塑性好成材率 局。
[001引表1電渣重烙前后對比 實施例2電渣重烙生產鐵f孟合金的方法
一種化-Mn合金的電渣重烙制備方法，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:63份化F2、18份Ab化和19份化0;將所述電渣于700°C 下干燥9小時； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重烙爐的結晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重烙爐，設置電壓60 V、電流3000 A通電起弧，建立渣池;其中，所 述電渣的添加量30kg，所述脫氧劑為質量比為2:1的儘鐵粉和侶粉，所述脫氧劑與所述電渣 的質量比為5:300 ; 3) 步驟2)渣池建立后，調節冶煉電流I=5800A，冶煉電壓U=45V，烙化速率V=20kg/min， 在氣氣保護下對所述自耗電極進行電渣重烙，冶煉過程中加入儘鐵粉和侶粉進行脫氧;其 中，其中，所述儘鐵粉340g、侶粉160g，在冶煉過程中W2g/min的速度添加儘鐵粉和侶粉;冶 煉過程中控制所述電渣重烙爐的結晶器出水溫度在50°C，進水溫度29°C ; 4) 步驟3)冶煉結束后，對鋼錠進行分級小電流補縮，先于4300A電流下補縮4分鐘，再于 2700A電流下補縮3分鐘，最后于1300A電流下補縮2分鐘。
[0019] 對本實施例制得的電渣重烙錠質量進行檢測，結果如下表2所示，由下表2可W看 出，采用本實施例方法制得的鐵儘合金鋼錠與自耗電極相比，得到的電渣鋼錠氧含量顯著 降低，鋼中的非金屬夾雜物、氧化物、硫化物明顯降低，熱鍛性能提高，鍛造塑性好成材率 局。
[0020] 表2由潔電恪前后對比
' 最后說明的是，W上實施例僅用W說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實胃 施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可W對本發明的技術方 案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明 的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 采用如下重量份組分的電渣:60~70份CaF2、15~20份Al2〇3和15~20份CaO;將所述電 渣于500~700 °C下干燥9~12小時； 2) 將自耗電極焊接在假電極上，向所述電渣重熔爐的結晶器中加入脫氧劑和步驟1)干 燥后的電渣，裝配好電渣重熔爐，設置電壓57~60 V、電流3000~3500 A通電起弧，建立渣 池;其中，所述電渣的添加量為G渣=G錠八18~22)kg，所述脫氧劑為質量比1.5~3.0 : 1.0~ 2.0的錳鐵粉和鋁粉，所述脫氧劑與所述電渣的質量比為3~5: 200~300; 3) 步驟2)渣池建立后，調節冶煉電流1 = (0.15~0.25) XD結A，冶煉電壓U=0.5 XD結+ (26~33)V，熔化速率V=(0.6~0.8) D結kg/min，對所述自耗電極進行電渣重熔，冶煉過程 中加入錳鐵粉和鋁粉進行脫氧；其中，所述錳鐵粉、鋁粉和自耗電極的質量比為0.2~0.4: 0.5~0.8:1000;其中，所述D結為結晶器的直徑，單位為m。2. 根據權利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，步驟1)中所述電 渣包括如下重量份的組分:65份CaF 2、17份Al2〇3和18份CaO。3. 根據權利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，步驟3)在冶煉過 程中以1~3g/min的速度添加錳鐵粉和鋁粉。4. 根據權利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，步驟3)冶煉過程 中控制所述電渣重熔爐的結晶器出水溫度在40~60°C，進水溫度<30°C。5. 根據權利要求1所述Fe-Mn合金的電渣重熔制備方法，其特征在于，還包括4):步驟3) 冶煉結束后，對鋼錠進行分級小電流補縮，先于4000~4500A電流下補縮4~6分鐘，再于2500~ 3000A電流下補縮3~5分鐘，最后于1000~1500A電流下補縮2~3分鐘。
【文檔編號】C22B9/18GK105861848SQ201610418592
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】秦洪偉
【申請人】重慶鋼鐵(集團)有限責任公司