返回法指的是以與所煉鋼種成分相同或相近的返回廢鋼為主要爐料，在冶煉過程中加入另一部分爐料以調整成分的一種電弧爐煉鋼方法。此法通常用於冶煉不鏽鋼和高級合金鋼。
基本介紹
- 中文名：返回法
- 外文名：Returns the method
- 對應：煉鋼種成分
- 屬性：高合金鋼種
- 對象：吹氧助熔
- 學科：冶金工程
簡介,特徵,返回法精煉鑄造錫青銅工藝的提出,返回法精煉鑄造錫青銅工藝要點,總結,
簡介
以與所煉鋼種成分相同或相近的返回廢鋼為主要爐料，在冶煉過程中加入另一部分爐料以調整成分的一種電弧爐煉鋼方法。此法通常用於冶煉不鏽鋼和高級合金鋼。採用此法的目的是回收廢合金鋼中價值高的金屬元素如鉻、鎳、鈷、鎢、鉬等，以降低鋼的成本。某些高合金鋼種，如合金工具鋼、鎳鉻不鏽鋼、模具鋼均可採用此法冶煉，返回廢鋼用量一般可達40%～60%;若電弧爐配加VOD爐冶煉不鏽鋼時，則返回廢鋼用量可達100%。返回法冶煉沒有氧化期。要求原料清潔少銹，成分準確且含磷低。若利用車屑，事先要經過清洗處理。
特徵
爐料熔化時，允許少量吹氧助熔，熔化末期可加適量碳粉、矽鐵粉、矽鈣粉或鋁粉作預還原，使渣中氧化鉻、氧化釩、氧化錳等部分還原後回入鋼液中。待鋼液溫度和成分合適後，可不扒渣或扒去部分渣而進入還原期，還原操作同於其他電弧爐冶煉方法，分批加入擴散脫氧劑，使渣變成灰白渣、白渣，同時間隔取樣，根據成分結果補加金屬料。為提高有用元素的回收率，通常在還原期加入強脫氧劑鋁粉和矽鈣粉等。經過熔煉，原爐料中元素要損失一部分，其中鉻損失10%～20%，釩損失約一半，鋁幾乎全部損失，而鎳、鈷、鎢、鉬則損失很少，在2%以下。
由於不鏽鋼含碳低含鉻高，一般採用吹氧降碳，同時鉻損失掉15%～20%。吹氧升溫時爐襯也受侵蝕，為此吹氧操作應在高溫下迅速進行。
返回法精煉鑄造錫青銅工藝的提出
由於鑄造錫青銅的化學成分含Zn、Sn、Pb、Cu元素，中頻爐採用傳統鑄造錫青銅熔煉工藝，這些元素極其容易與大氣中的氧氣發生化學反應，並形成氧化鋅、氧化錫、氧化銅及氧化鉛的絡合物，降低了銅合金的收得率；如果形成的絡合物再與游離於銅液中的鉛形成包容體，增加了熔渣的密度，不能上浮至銅液表面，而這些殘留在銅液內熔渣大大降低了銅液的流動性，在澆注薄壁件時，其容易使鑄件產生澆不足、冷隔等鑄造缺陷，同時在鑄件凝固過程中造成鑄件夾渣缺陷及鑄件加工後產生渣孔缺陷。
如何解決傳統鑄造錫青銅熔煉工藝存在的問題，受返回法熔煉不鏽鋼工藝啟發，提出了“返回法精煉鑄造錫青銅工藝”，並開展了金相比較研究工作。一是熔化期降低銅合金的氧化過程，即減少金屬氧化物的產生；二是通過精煉還原反應，對有用的銅合金，將以形成的氧化物進行強制還原，淨化銅液的同時，提高銅合金的收得率，減少了銅合金的損耗。
返回法精煉鑄造錫青銅工藝要點
熔煉設備：500 kg 中頻感應爐；額定功率360kW；頻率1 500 Hz；酸性搗打料爐襯。
（1） 熔化期一般是爐底加入部分碎料（回爐料），再加Cu，小功率預熱後再加大功率熔化，最後加入Pb、Sn、Zn，上述爐料開始熔化後，加無水木炭覆蓋熔池表面，此過程直至澆注完成。木炭的厚度不少於200 mm，大大降低了合金元素氧化，減少了熔渣的形成。
（2）返回法精煉過程對於澆鑄薄壁鑄件，當銅液在到達熔點時，再過熱250 ℃，此時減小功率，保溫即可，銅液表面覆蓋的木炭的厚度不少於200 mm，此階段停留時間不少於5 min。通過此過程，熔化期形成的金屬氧化物會發生還原反應，高溫的木炭促成了還原氣氛，還原出熔渣里的銅合金，從而減少了銅液中的氧化物，銅液得到淨化。此法熔煉時，銅合金的損耗經驗數值不大於3%。
總結
（1）採用返回法精煉鑄造錫青銅工藝，由於加無水木炭覆蓋熔池表面直至熔煉結束，熔化期大大降低了合金元素的氧化，減少了氧化鋅、氧化錫、氧化銅及氧化鉛的絡合物熔渣的形成。
（2）通過返回法精煉，高溫的木炭促成了還原氣氛，可使已形成的合金元素氧化物再次還原，大大降低了金屬液的氧化物含量，淨化了銅液，提高了銅液的流動性，在澆注薄壁鑄件（鑄件最薄的壁厚只有2.16 mm）時，鑄件產生澆不足、冷隔、夾雜物超標及加工面出現渣孔等鑄造缺陷的風險降至最低。
（3） 返回法精煉鑄造錫青銅工藝銅合金的耗損率經驗數值由8%降至3%以下。
（4） 與傳統鑄造錫青銅熔煉工藝比較通過返回法精煉的銅液更純淨，材料有更好的力學性能。
