CN102703644A - 一种生产低碳高铬合金钢的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产低碳高铬合金钢的方法，其步骤：转炉冶炼；出钢中按照20～25kg/吨钢加入铬铁；在LF炉中精炼，并根据Cr的含量二至三次按照15～60kg/吨钢加入铬铁；在RH真空炉中进行精炼：当RH真空炉中的真空度在4～5kPa时进行顶吹氧脱碳；常规工艺进行连铸→铸坯加热→轧制→冷却→卷取→精整等后工序。本发明的优点是：采用常规转炉、LF炉、RH工艺实现了C≤0.03％，Cr：2.5～5.5％铬合金钢的生产；转炉终点氧可降低0.09%以下，减少了钢水过氧化，钢水收得率可达95%以上；铬合金成本可降低38元/吨钢以上；实现了碳含量的稳定、准确控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金钢的生产方法，具体属于一种生产C≤0.03％、Cr为2.5～5.5％的低碳高铬合金钢的方法。
背景技术
对于[C]≤0.03％，[Cr]为2.5-5.5％的超低碳高铬合金钢，由于其碳含量很低，铬合金加入量大，因此在冶炼过程需要同时解决两个问题，一是碳含量控制，二是大合金加入量下温度的控制。目前，一般采用电炉＋VOD或真空感应炉等特殊冶炼装置进行此类钢种的生产。采用顶底复吹转炉、LF和RH装置生产此类钢种一方面要求转炉出钢碳很低，同时为防止增碳，应采用微碳合金化，合金成本较高，另一方面大量合金加入时钢水温降大，加热升温时间长，钢水增碳量较多，钢中碳控制不稳定。利用常规转炉＋炉外精炼（LF、RH）工艺生产低碳高铬钢难度较大。
中国专利申请号为CN201010022912.0的专利文献，公开了一种低碳含铬合金钢及其制造方法，其成分中(wt%)含C 0.01-0.06、Cr 2.5-7.0，制造方法包括：铁水深脱S、转炉顶底复合吹炼、炉外精炼、连铸、板坯再加热、控制轧制、控制冷却、卷取、精整。该专利只是对钢种成分和整个生产工艺进行了阐述，并没有关于低碳高铬合金钢冶炼方面的描述与报道。
中国专利申请号为CN200910244375.1的专利文献，公开了一种低成本冶炼高级别低碳钢的方法，其采用“转炉-RH精炼-钢包炉精炼-连铸”的工艺路线，转炉承担部分脱碳功能，转炉炉后采用高碳含量合金进行合金化，出钢时加入高碳锰铁和高碳铬铁等高碳合金，RH精炼主要功能为脱碳和成分微调，钢包炉精炼的主要功能为调整碳含量、脱硫、调温、去除夹杂物及成分微调。该专利仅从降低成本方面对低碳合金钢冶炼方法进行了阐述，而其[C]、[Cr]成分控制以及冶炼工艺路线与本发明也不同。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种利用顶底复吹转炉、LF炉、RH炉等工序生产C≤0.03％，Cr为2.5～5.5％的钢种，并减少钢水过氧化，以降低对转炉炉衬的侵蚀，降低合金成本的低碳高铬合金钢的生产方法。
实现上述目的的措施：
一种生产低碳高铬合金钢的方法，其步骤：
1）转炉冶炼，并控制出钢时C重量百分比含量0.025～0.05%，出钢温度在1670～1700℃；
2）在出钢过程中，控制Al重量百分比含量≤0.01%，并按照20～25 Kg/吨钢加入C重量百分比含量≤0.25%的铬铁；
3）在LF炉中进行精炼：按照15～60Kg/吨钢加入C重量百分比含量为≤0.25%的铬铁，其中：
当钢中的Cr的重量百分比含量要求在2.5～3.5%时，分两次平均加入：当温度达到1575℃后，进行第一次加入；当温度达再次达到1575℃后，进行第二次加入；
当钢中的Cr的重量百分比含量要求在＞3.5～5.5%时，分三次加入，即当温度达到1575℃后，进行第一次加入，加入量为本阶段应加入总重量的30～40%；当温度再次达到1575℃后，进行第二次加入，加入量为本阶段应加入总重量的30～40%；当温度再次达到1575℃后，进行第三次加入，加入量为本阶段应加入总重量的余下的40～20%；控制出LF炉温度在1600～1620℃；
4）在RH真空炉中进行精炼：当RH真空炉中的真空度在4～5KPa时，进行顶吹氧脱碳，按照1800～2000Nm3/小时供氧，并控制钢中的C重量百分比含量≤0.002%；并进行常规成分微调；
5）按照常规工艺进行连铸→铸坯加热→轧制→冷却→卷取→精整等后工序。
其特征在于：在LF炉中进行精炼阶段，当经第三次加入铬铁后Cr的含量未达到设定值时，在LF炉温在1575℃及以上时，进行第四次加入C重量百分比含量为≤0.25%的铬铁，加入量以Cr的含量达到设定值为止。
本发明中控制有关组分及工艺的理由：
出钢C控制在 0.025～0.05%，一方面为防止转炉终点碳含量过低导致钢水过氧化，另一方面防止碳含量过高而增加后工序脱碳时间；
为提高出钢过程铬铁合金中Cr的收得率，需用铝合金对钢水进行脱氧，同时为减少铝合金消耗，应使Al≤0.01%；
为利用出钢过程钢水的热量，同时也为减少后工序合金化时间，出钢时加入20.0～28.3 Kg/吨钢的铬铁；
为防止大批量铬铁合金加入时钢水温降过大而导致钢液凝固，影响生产顺行，LF炉精炼过程铬铁采用分批加入；
在RH精炼前期吹氧强制脱碳主要是利用“真空去碳保铬”原理，即低压力条件下，碳优先于铬进行氧化，可达到“去碳保铬”的效果。
本发明的优点是：利用常规转炉、LF炉、RH装置，采用BOF－LF＋RH工艺实现了超低碳高铬合金钢C≤0.03％，Cr：2.5～5.5％的生产；转炉终点氧可降低0.03%以下，减少了钢水过氧化，钢水收得率可达95%以上；铬合金成本可降低38元/吨钢以上；实现了碳含量的稳定、准确控制。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1、表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例及对比例结果情况列表；
本发明各实施例按照以下步骤生产：
1）转炉冶炼，并控制出钢时C重量百分比含量0.025～0.05%，出钢温度在1670～1700℃；
2）在出钢过程中，控制Al重量百分比含量≤0.01%，并按照20～25 Kg/吨钢加入C重量百分比含量≤0.25%的铬铁；
3）在LF炉中进行精炼：按照15～60Kg/吨钢加入C重量百分比含量为≤0.25%的铬铁，其中：
当钢中的Cr的重量百分比含量要求在2.5～3.5%时，分两次平均加入：当温度达到1575℃后，进行第一次加入；当温度达再次达到1575℃后，进行第二次加入；
当钢中的Cr的重量百分比含量要求在＞3.5～5.5%时，分三次加入，即当温度达到1575℃后，进行第一次加入，加入量为本阶段应加入总重量的30～40%；当温度再次达到1575℃后，进行第二次加入，加入量为本阶段应加入总重量的30～40%；当温度再次达到1575℃后，进行第三次加入，加入量为本阶段应加入总重量的余下的40～20%；控制出LF炉温度在1600～1620℃；
4）在RH真空炉中进行精炼：当RH真空炉中的真空度在4～5KPa时，进行顶吹氧脱碳，按照1800～2000Nm3/小时供氧，并控制钢中的C重量百分比含量≤0.002%；并进行常规成分微调；
5）按照常规工艺进行连铸→铸坯加热→轧制→冷却→卷取→精整等后工序。
当经第三次加入铬铁后Cr的含量未达到设定值时，还可以在LF炉温在1575℃及以上时，进行第四次加入C重量百分比含量为≤0.25%的铬铁，加入量以Cr的含量达到设定值为止。
当铬铁后如温度降至1575℃以下，可采用加热方式使温度恢复到1575℃及以上。
表1 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（Cr为2.5～3.5%）
注：对比1及对比2，一次性加入含碳为0.05%的铬铁后，钢水温度分别低于1555℃、1543℃。
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（Cr为3.5～5.5%）（一）
注：对比3及对比4，微碳铬铁为含碳为0.05%的铬铁。 表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（Cr为3.5-5.5%）（二）
注：对比3、对比4中，一次性加入含碳为0.05%的铬铁后，钢水温度分别低于1550℃、1540℃。
表3 本发明各实施例及对比例的结果情况列表
| 实施例 | 转炉出钢[O],% | 钢水收得率，% | 低碳铬铁替代微碳铬铁后，降低成本，元/t钢 |
| 1 | 0.085 | 95 | 49.4 |
| 2 | 0.075 | 95.2 | 45.2 |
| 3 | 0.07 | 96 | 38 |
| 4 | 0.063 | 96.3 | 52.6 |
| 5 | 0.06 | 96.5 | 56.8 |
| 对比1 | 0.115 | 93 | / |
| 对比2 | 0.122 | 92 | / |
| 6 | 0.083 | 95 | 56.8 |
| 7 | 0.074 | 95.1 | 83 |
| 8 | 0.071 | 95.7 | 59.7 |
| 9 | 0.065 | 96.0 | 47.3 |
| 10 | 0.062 | 96.2 | 74.6 |
| 对比3 | 0.116 | 93 | / |
| 对比4 | 0.123 | 92 | / |
由表3可看出，采用本方法后，转炉出钢[O]可降低0.09%以下，减少了钢水过氧化，钢水收得率明显提高；采用低碳铬铁替代微碳铬铁后，铬合金成本降低38元/t钢以上，并且，钢水[C]合格率由98%提高到100%。
Claims (2)
1.一种生产低碳高铬合金钢的方法，其步骤：
1）转炉冶炼，并控制出钢时C重量百分比含量0.025～0.05%，出钢温度在1670～1700℃；
2）在出钢过程中，控制Al重量百分比含量≤0.01%，并按照20～25 Kg/吨钢加入C重量百分比含量≤0.25%的铬铁；
3）在LF炉中进行精炼：按照15～60Kg/吨钢加入C重量百分比含量为≤0.25%的铬铁，其中：
当钢中的Cr的重量百分比含量要求在2.5～3.5%时，分两次平均加入：当温度达到1575℃后，进行第一次加入；当温度达再次达到1575℃后，进行第二次加入；
当钢中的Cr的重量百分比含量要求在＞3.5～5.5%时，分三次加入，即当温度达到1575℃后，进行第一次加入，加入量为本阶段应加入总重量的30～40%；当温度再次达到1575℃后，进行第二次加入，加入量为本阶段应加入总重量的30～40%；当温度再次达到1575℃后，进行第三次加入，加入量为本阶段应加入总重量的余下的40～20%；控制出LF炉温度在1600～1620℃；
4）在RH真空炉中进行精炼：当RH真空炉中的真空度在4～5KPa时，进行顶吹氧脱碳，按照1800～2000Nm3/小时供氧，并控制钢中的C重量百分比含量≤0.002%；并进行常规成分微调；
5）按照常规工艺进行连铸→铸坯加热→轧制→冷却→卷取→精整等后工序。
2.如权利要求1所述的一种生产低碳高铬合金钢的方法，其特征在于：在LF炉中进行精炼阶段，当经第三次加入铬铁后Cr的含量未达到设定值时，在LF炉温在1575℃及以上时，进行第四次加入C重量百分比含量为≤0.25%的铬铁，加入量以Cr的含量达到设定值为止。
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