一种控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，包括EAF炉冶炼粗钢、LF炉精炼、VOD炉冶炼、LF炉调整成分的步骤，在LF炉精炼步骤先对C、Cr、Ni、Mo元素的含量进行调整，在VOD炉冶炼步骤中降C含量，在LF炉调整成分步骤中对Cr、Mn、V及C、Ni、Mo以及Nb含量进行调整，至满足工艺要求，通过本发明的控制方法，Nb含量的回收率能达到95%以上，较以前的60%的回收率提高35%；Nb元素的准确率98%以上，通过本发明的控制方法准确无误的控制Nb元素在钢液中的含量，而不必因Nb元素被氧化和还原而无法控制；虽然Nb含量在钢液中的含量低，通过本发明的控制方法可确保Nb含量不会超标。
1.一种控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，其特征在于包括以下步骤：
EAF炉冶炼粗钢：按照废钢和生铁的重量比为3：1的比例准备废钢、生铁作为冶炼材料， 然后按照废钢和生铁熔化后的钢液的质量的8kg/t的比例准备石灰，将废钢、生铁、石灰投 入EAF炉内熔化，得到混合钢液，脱P至P含量为0.005%以下，待混合钢液温度达到1620 1660 ~℃出钢液至LF炉；
LF炉精炼：按照到达LF炉内的混合钢液的重量的5kg/t、1kg/t的比例加入活性石灰和 萤石，调整钢渣，打渣，然后测量钢液的氧活性，并根据氧活性加入铝粒和硅钙还原钢液，将 钢液升温至1590～1610℃，对钢液进行脱S，至S含量为0.005%以下，取样光谱检测C、Cr、Ni、 Mo、Nb、V元素的含量，根据检测结果先粗调C、Cr、Ni、Mo元素的含量至满足工艺要求，出钢至 VOD炉，其中，C含量调整到0.4%～0.6%之间，为VOD的吹氧脱碳做准备；
VOD炉冶炼：将VOD炉内的钢液进行抽真空吹氧脱碳，使钢液中的C含量降低至0.3%以 下；
LF炉调整成分：VOD炉熔炼完毕后，将钢液转运到LF炉进行成分调整；
首先，根据VOD炉冶炼前的光谱检测结果中的Cr、Mn、V的含量，依次加入氮化铬铁、电解 锰、钒铁，以调整Cr、Mn、V的含量至满足工艺要求；
其次，微调C、Ni、Mo成分，至各成分满足工艺要求；
第三，调整Nb含量，调整之前再次测量钢液的氧活性，如果氧活性高于5ppm，要继续加 入Al粒、硅钙还原剂降低钢液的氧活性，直至氧活性降低到5ppm以下，之后加入铌铁调整Nb 含量，之后通入氩气搅拌5min后，取样送检；
所述铌铁的加入量的计算公式为：铌铁加入量=VOD炉冶炼前的光谱检测结果中Nb含 量*钢液总量/［铌铁含量*（95% 98%）］，其中，钢液总量和铌铁加入量单位为Kg，铌铁含量为 ~调整成分选用的原辅材料中铌的百分含量，95% 98%为烧损常数。
2.如权利要求1所述的控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，其特征在于：在 “LF炉调整成 分”步骤中，在调整Cr、Mn、V成分含量之前，先要检测并调整钢液的还原性，调整方法为：根 据上述VOD炉冶炼前的光谱检测结果中的Cr含量及VOD炉冶炼后的Cr含量，计算Cr被氧化的 差值，按照该差值中，每氧化0.1%的Cr，向每吨钢液中加入0.2～0.5kg 的Al粒和0.1～
3.如权利要求1所述的控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，其特征在于：在“微调C、Ni、Mo成 分”的步骤中，同时要检测Al含量保持在0.015% 0.025%之间，温度保持在1600 1620℃之 ~ ~间，以充分保持钢液的还原性。
4.如权利要求1所述的控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，其特征在于：在“调整Nb含量”的 步骤之后，将取样送检的样品进行光谱检测，检测最终Nb含量，并依据检测结果调整钢液的 氧活性及温度。
5.如权利要求1所述的控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，其特征在于：在“EAF炉冶炼粗 钢”步骤中，脱P的操作为，向混合钢液中吹氧，形成磷酸钙渣，再将钢液表面的渣打出，以使 P含量达到0.005%以下。
控制Nb含量的铸钢件冶炼方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铸钢件冶炼技术领域，尤其涉及一种控制Nb含量的铸钢件冶炼方法。
背景技术
[0002] Nb作为微合金化元素加入到钢中，能改变钢的显微结构，对钢有很好的细晶强化、 弥散强化作用；Nb能和钢中的C、N生成稳定的碳化物和碳氮化物，而且还可以使碳化物分 散，并形成具有细晶化的钢。Nb还可以通过诱导析出和控制冷却速度，实现析出物弥散分 布，在较宽的范围内调整钢的韧性水平。因此，加入Nb不仅可以提高钢的强度，还可以提高 钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性，降低钢脆性转变温度，获得好的焊接性能和成型性能。
[0003] 随着科学技术的发展，特别在耐热（比如发电）领域，使用工况对材料性能要求越 来越严格，对材料的耐热性能要求很高，在材料中加入适量的Nb已经越来越普遍。
[0004] Nb是一种稀有高熔点金属，熔点2468°，沸点4742°，虽然在室温下是稳定存在的， 但在高温下能与硫、氮、碳直接化合，也能与钛、锆 、钨等形成合金，在高温下也能与氧反应 生成NbxOy。这样就增加了炼钢过程中Nb元素的控制难度，一方面造成Nb元素的回收率低，另 一方面，一旦Nb元素在后期被还原，非常容易造成钢液中Nb元素超标，使整炉钢液报废，浪 费成本。
发明内容
[0005] 有必要提出一种在冶炼过程中对各Nb元素及其他各元素进行综合控制的控制Nb 含量的铸钢件冶炼方法。
[0006] 一种控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，包括以下步骤：
[0007] EAF炉冶炼粗钢：按照废钢和生铁的重量比为3：1的比例准备废钢、生铁作为冶炼材料， 然后按照废钢和生铁熔化后的钢液的质量的8kg/t的比例准备石灰，将废钢、生铁、石灰投 入EAF炉内熔化，得到混合钢液，脱P至P含量为0.005%以下，待混合钢液温度达到1620 1660 ℃出钢液至LF炉；
~
[0008] LF炉精炼：按照到达LF炉内的混合钢液的重量的5kg/t、1kg/t的比例加入活性石灰和 萤石，调整钢渣，打渣，然后测量钢液的氧活性，并根据氧活性加入铝粒和硅钙还原钢液，将 钢液升温至1590～1610℃，对钢液进行脱S，至S含量为0.005%以下，取样光谱检测C、Cr、Ni、 Mo、Nb、V元素的含量，根据检测结果先粗调C、Cr、Ni、Mo元素的含量至满足工艺要求，出钢至 VOD炉，其中，C含量调整到0.4%～0.6%之间，为VOD的吹氧脱碳做准备；
[0009] VOD炉冶炼：将VOD炉内的钢液进行抽真空吹氧脱碳，使钢液中的C含量降低至0.3%以 下；
[0010] LF炉调整成分：VOD炉熔炼完毕后，将钢液转运到LF炉进行成分调整；
[0011] 首先，根据VOD炉冶炼前的光谱检测结果中的Cr、Mn、V的含量，依次加入氮化铬铁、电解 锰、钒铁，以调整Cr、Mn、V的含量至满足工艺要求；
[0012] 其次，微调C、Ni、Mo成分，至各成分满足工艺要求；
[0013] 第三，调整Nb含量，调整之前再次测量钢液的氧活性，如果氧活性高于5ppm，要继续加 入Al粒、硅钙还原剂降低钢液的氧活性，直至氧活性降低到5ppm以下，之后加入铌铁调整Nb 含量，之后通入氩气搅拌5min后，取样送检；
[0014] 所述铌铁的加入量的计算公式为：铌铁加入量=VOD炉冶炼前的光谱检测结果中Nb含 量*钢液总量/［铌铁含量*（95% 98%）］，其中，钢液总量和铌铁加入量单位为Kg，铌铁含~量为 调整成分选用的原辅材料中铌的百分含量，95% 98%为烧损常数。
~
[0015] 通过本发明的控制方法，Nb含量的回收率能达到95%以上，较以前的60%的回收率 提高35%； Nb元素的准确率98%以上，通过本发明的控制方法准确无误的控制Nb元素在钢液 中的含量，而不必因Nb元素被氧化和还原而无法控制；虽然Nb含量在钢液中的含量低，通过 本发明的控制方法可确保Nb含量不会超标，同时因Nb含量超标而导致的钢液报废率为零， 大幅提高生产效率。
具体实施方式
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明的技术方案做进一步 的说明。
[0017] 本发明实施例提供了一种控制Nb含量的铸钢件冶炼方法。根据目前的材料牌号， 含有Nb元素的合金材料一般为高合金材料，常见的为9Cr钢，本发明以9Cr钢中的一种牌号 ZG1Cr9Mo1VNbN为例，陈述如何实现Nb元素的控制。
[0018] 一种控制Nb含量的铸钢件冶炼方法，包括以下步骤：
[0019] EAF炉冶炼粗钢：按照废钢和生铁的重量比为3：1的比例准备废钢、生铁作为冶炼材料， 然后按照废钢和生铁熔化后的钢液的质量的8kg/t的比例准备石灰，将废钢、生铁、石灰投 入EAF炉内熔化，得到混合钢液，脱P至P含量为0.005%以下，待混合钢液温度达到1620 1660 ℃出钢液至LF炉；
~
[0020] LF炉精炼：按照到达LF炉内的混合钢液的重量的5kg/t、1kg/t的比例加入活性石灰和 萤石，调整钢渣，打渣，然后测量钢液的氧活性，并根据氧活性加入铝粒和硅钙还原钢液，例 如，加入量按照每吨钢液加入0.1kg/t的量少量多次加入，将钢液升温至1590～1610℃，对 钢液进行脱S，至S含量为0.005%以下，取样光谱检测C、Cr、Ni、Mo、Nb、V元素的含量，根据检 测结果先粗调C、Cr、Ni、Mo元素的含量至满足工艺要求，出钢至VOD炉，其中，C含量调整到 0.4%～0.6%之间，为VOD的吹氧脱碳做准备；
[0021] 该步骤中，在调整其他合金元素之前，需要保证钢液的还原氛围较好，避免这些合金元 素被氧化，而导致其真实含量降低，所以要先将S含量控制的较低，避免S含量较高时对其他 元素调整的影响，况且，在调整其他元素时候，加入的原辅材料中也含有S元素，如高碳铬 铁、铬合金、镍合金、钼合金中都含有S元素，这样会二次引入S元素，造成S元素的累计和增 加，导致S含量较高，钢液氧化性强，还原性弱，导致各成分的理论计算值与实际测量值差距 较大，成分控制不准确。
[0022] 而且，先调整含量最高的铬的含量，再调成含量较低的其他元素，本发明中将铬含 量的调整分为粗调和微调两步骤来完成，此步骤为粗调，然后再调整C含量，之后再在LF精 炼炉中微调铬含量，这样比较于一步调整铬含量的方法，避免了一次调整时加入高铬合金 时又引用新的C成分。
[0023] VOD炉冶炼：将VOD炉内的钢液进行抽真空吹氧脱碳，使钢液中的C含量降低至 0.3%以下；使用VOD炉冶炼，可以实现抽真空吹氧脱碳保铬的目的，在降低碳含量的同时， 使铬最小程度的被氧化。
[0024] LF炉调整成分：VOD炉熔炼完毕后，将钢液转运到LF炉进行成分调整；
[0025] 首先，根据VOD炉冶炼前的光谱检测结果中的Cr、Mn、V的含量，依次加入氮化铬铁、电解 锰、钒铁，以调整Cr、Mn、V的含量至满足工艺要求；
[0026] 此步骤中，根据VOD炉冶炼前的光谱检测结果中的Cr、Mn、V的含量为准，而不以VOD炉冶 炼之后的含量为准，这样计算调整时需要加入的原辅材料的量是准确的，因为VOD炉冶炼 后，部分合金元素不可避免的被氧化了，但是当钢液充分还原后，这些元素又会被还原出 来，所以如果以VOD炉冶炼之后的光谱结果计算需要加入的调整的原辅材料的量，则可能会 导致最终的Cr、Mn、V含量超标。
[0027] 其次，微调C、Ni、Mo成分，至各成分满足工艺要求；调整C、Ni、Mo时，计算需要加入 含有C、Ni、Mo的原辅材料的量时依据VOD炉冶炼后的光谱检测结果中的C、Ni、Mo的含量。
[0028] 第三，调整Nb含量，调整之前再次测量钢液的氧活性，如果氧活性高于5ppm，要继 续加入Al粒、硅钙还原剂降低钢液的氧活性，Al粒或硅钙的单次加入量按照每吨钢液加入 0.1kg/t的量少量多次加入，直至氧活性降低到5ppm以下，之后加入铌铁调整Nb含量，之后 通入氩气搅拌5min后，取样送检；
[0029] 所述铌铁的加入量的计算公式为：铌铁加入量=VOD炉冶炼前的光谱检测结果中Nb含 量*钢液总量/［铌铁含量*（95% 98%）］，其中，钢液总量和铌铁加入量单位为Kg，铌铁含~量为 调整成分选用的原辅材料中铌的百分含量，95% 98%为烧损常数。
~
[0030] 在LF炉精炼调整成分的步骤中，先调整含量最高的铬的含量，在调成含量较低的 其他元素，这样，后面的成分调整对前面的成分调整影响较小，同时还按照被氧化的能力的 强弱程度来调整，先调整最容易被氧化的铬元素，最后调整难被氧化的元素。
[0031] 进一步，在 “LF炉调整成分”步骤中，在调整Cr、Mn、V成分含量之前，先要检测并调 整钢液的还原性，调整方法为：根据上述VOD炉冶炼前的光谱检测结果中的Cr含量及VOD炉 冶炼后的Cr含量，计算Cr被氧化的差值，按照该差值中，每氧化0.1%的Cr，向每吨钢液中加 入0.2～0.5kg 的Al粒和0.1～0.3kg的硅钙，至钢液的氧活性低于5ppm。
[0032] 此操作可以将VOD炉不可避免的被氧化的铬充分被还原出来，真实反映钢液中铬 的实际含量，而且还将钢液调整至较好的还原性，避免钢液氧化性能较强而导致各成分含 量的不准确。
[0033] 进一步，在“微调C、Ni、Mo成分”的步骤中，同时要检测Al含量保持在0.015% ~0.025%之间，温度保持在1600 1620℃之间，以充分保持钢液的还原性。若还原性较低，就要 ~
适量加入Al来调整还原性。Al的单次加入量按照每吨钢液加入0.1kg/t的量少量多次加入。
[0034] 进一步，在“调整Nb含量”的步骤之后，将取样送检的样品进行光谱检测，检测最终 Nb含量，并依据检测结果调整钢液的氧活性及温度。
[0035] 当检测结果显示Nb含量低于工艺要求值时，说明钢液的氧活性高或者钢液的温度 偏低，此时，对钢液进行升温，至1620℃，并加入还原剂调整氧活性，加入量按照每吨钢液加 入0.1kg/t的量少量多次加入，再次取样，直至光谱结果和工艺要求值一致，出钢。此时不能 盲目加入铌铁，一旦盲目加入铌铁的话，开始加入的铌铁被还原后，Nb元素非常容易超过工 艺要求值。
[0036] 进一步，在“EAF炉冶炼粗钢”步骤中，脱P的操作为，向混合钢液中吹氧，形成磷酸 钙渣，再将钢液表面的渣打出，以使P含量达到0.005%以下。
[0037] 上述各成分含量调整时，其加入量为可计算的，计算方法同于铌铁调整时加入量 的计算方法。
[0038] 本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
[0039] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范 围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要 求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
