CN102952921A

CN102952921A - 高速工具钢的精炼方法

Info

Publication number: CN102952921A
Application number: CN2011102385895A
Authority: CN
Inventors: 李宝军
Original assignee: DALIAN YONG BAO STEEL TOOL Co Ltd
Current assignee: DALIAN YONG BAO STEEL TOOL Co Ltd
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明涉及一种高速工具钢回收料的精炼方法，其包括以下步骤：将原料于感应炉中熔炼，然后进行LF炉精炼钢锭；将该精炼钢水铸成钢锭。按该方法，其选用的原料中有以高速工具钢废屑和低碳碳素钢废钢组成的金属料，按总重量百分比计，该金属料中含有不低于70％的高速钢废屑。LF炉精炼明显提高了钢水的洁净度，从而为提高钢的质量提供了保证。经LF炉精炼的钢水中的全氧含量小于20ppm；硫含量小于0.002％；10微米以上的夹杂物几乎全部被排除。本发明的高速钢回收料精炼方法具有生产成本低、产品洁净度高的优点。

Description

高速工具钢的精炼方法

技术领域

本发明涉及一种高速钢的精炼方法，具体地，涉及一种对经回收、重熔的高速钢回收料的精炼方法。本发明是对本申请人的ZL200910260289.X号中国发明专利的改进。

背景技术

目前市场上的用于制作锯条高速工具钢大都依赖进口，其价格非常高。为了降低这类高速工具钢的生产成本，目前，国内有些企业采用回收的高速钢废钢屑作为原料进行冶炼。但是由于回收的高速钢废屑中混有大量杂质、油污和水分，因而，在冶炼过程中如何去除杂质和气体，提高钢的洁净度，净化钢的铸态组织的晶界，从而提高钢的高温抗氧化不起皮的性能，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

在本申请人的ZL200910260289.X号中国发明专利中，曾以稀土处理和电渣重熔工艺来来提高高速钢的洁净度。尽管该专利方法在提高高速钢洁净度上取得了明显的技术效果，但由于近来稀土金属价格大幅度提升及钢材价格的波动的压力，亟需寻求新的，精炼高速钢回收料的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精炼高速钢回收料的方法。

为实现上述目的，本发明的精炼高速钢回收料的方法包括以下步骤：

a.将由回收的高速钢钢屑和低碳碳素钢废钢组成的金属料、合金化剂和造渣材料为原料在感应炉中熔炼，待上述材料全熔后，进行成分粗调、预脱氧等工艺步骤；

b.将得自上述感应炉的熔体在LF炉中精炼，在精炼时进行加热、吹氩处理和成分微调；

c.将经过LF炉精炼的熔体铸成钢锭。

其中，a步骤所述的金属原料，按总重量百分比计，含有不低于70％的高速工具钢回收料。

在步骤b所述的LF炉精炼时所用的炉渣由CaO、SiO₂和Al₂O₃构成，其配比为：CaO∶SiO₂∶Al₂O₃＝60∶20∶20。

在步骤b所述的LF炉精炼的吹氩处理时间为1-2分钟/吨钢。

成功地利用高速钢回收料作为原料生产高速钢的关键在于保证其质量，特别是钢的洁净度。为保证钢的洁净度，ZL200910260289.X号中国发明专利采用的技术手段是“稀土处理”和“电渣重熔”工艺。加稀土金属，可以去除钢水中的氧和硫及使夹杂物变形、变性，但若不能有效地去除作为脱氧产物的稀土氧化物，并防止钢中稀土金属在浇铸过程中二次氧化所产生的稀土氧化物，则上述氧化物将留在钢中成为有害的夹杂物；另外，自今年以来，由于国家产业政策的调整，稀土金属的价格上涨进10倍。稀土金属价格的迅猛上涨，使得用稀土金属处理以提高高速钢洁净度的技术优势荡然无存。电渣重熔可以去除钢中的硫、氧和夹杂物，但该方法工艺较为复杂，设备的投资也较高。基于上述考虑，本发明对ZL200910260289.X号中国发明专利的改进在于，用LF炉精炼取代了原来的稀土金属处理步骤和电渣重熔步骤。LF炉具有电弧加热和吹氩精炼功能，其电弧加热功能不但可以保证在炉中形成碱度高、氧化铁含量低、流动性好且捕捉夹杂物能力强的熔渣，可使钢水具有充分的被处理时间，而且还可以精细控制钢水的成分，即成分精调。精确控制成分，是当前冶金业的发展趋势之一；其吹Ar功能可以充分搅动钢水，保证充分去除钢中的氧和夹杂物，并为脱硫创造良好的动力学条件；而上述特别配制的熔渣不仅具有优良的脱硫能力，而且还可以捕收从钢中排出的夹杂物。

本发明的方法不但保留了ZL200910260289.X号中国发明专利方法的全部优点而且还有所提高。按本发明的方法，可使钢中全氧低于18ppm；S＜0.002％；大于或等于10微米的夹杂物几乎全被去除；用经如此处理过的高速钢生产的扁丝的各项技术指标，均可与进口产品媲美。

按本发明的方法，因用LF炉精炼取代了稀土处理及电渣重熔，从而进一步提高了所生产的高速工具钢的洁净度，有效地去除了钢中的有害元素，避免了稀土金属二次氧化成为夹杂物的可能，结果所得高速钢的组织致密均匀，无缩孔、皮下气泡和大颗粒夹杂物。LF炉精炼的上述作用不但能改善高速钢的热塑性，使成材率提高，成本降低，还能改善钢中碳化物不均匀度的级别；使带状组织的宽度及碳化物颗粒尺寸减小，结果使凝固析出的共晶碳化物网络薄，堆积少、定向凝固的枝晶结构在经受塑性加工后，易于破碎和/或易于变形，从而改善了高速钢的性能。此外，因用LF炉精炼取代了稀土处理及电渣重熔还可简化生产工艺，从而为降低生产成本提供了技术保证。此外，由于强化了精炼功能，回收料在金属料中的比例可提升至70％以上。

本发明对现有技术的贡献在于，优选了LF炉精炼的某些技术参数，即优选了精炼时所用的渣系及吹氩时间。本发明选用的渣系的配比为：CaO∶SiO₂∶Al₂O₃＝60∶20∶20。该渣因具有较高的碱度，低的氧化铁含量及良好的流动性，故具有较强的脱硫能力，同时它还具有捕收夹杂物的能力。精炼吹氩所产生的搅拌作用，进一步增强了精炼渣的上述能力。将吹氩时间限定为1-2分钟/吨钢，是考虑去除硫、夹杂物与钢水降温之间的平衡：吹氩时间过短，则去除硫、夹杂物的效果不佳；吹氩时间过长，则导致钢水大量降温。至于吹氩强度应如此掌握：渣面呈现微弱沸腾，但无强烈喷溅即可。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的精炼高速钢回收料的方法。

实施例1，M2高速工具钢回收料的精炼。

取高速工具钢废屑1.4吨和低碳碳素钢废钢0.4吨组成的金属料和适量的合金化剂为原料，本发明所述的合金化剂是根据所用高速工具钢屑的成分，进行成分调整时所需的，含Si、Mn、Cr、Mo、V、W等元素的常规合金；

将上述高速钢废屑和低碳碳素钢废钢放入中频感应炉中进行熔化；

加入占金属料1.2％的萤石和碳粉造渣，所述的萤石和碳粉的比例为1∶2；

待炉中的上述金属料全熔后，在渣面上加入Al粉和C粉进行扩散脱氧。根据熔钢的化学成分分析，用上述的合金化剂粗调钢的化学成份；当钢水温度达到1520℃-1560℃时扒除钢液表面的渣层，然后插铝进行终脱氧，插铝后停电将钢水注入LF炉精炼，精炼时钢液上覆盖的熔渣的组成为：CaO∶SiO₂∶Al₂O₃＝60∶20∶20；用常规合金精调化学成分；吹氩3分钟；吹氩强度以不产生激烈喷溅为度；升温至1580℃时出钢并将钢水浇铸成锭。

经检验制得的精钢锭的成分为：

经进一步检验得知，∑O为17ppm，且无大于10微米的夹杂物存在。

实施例2，M3高速钢扁丝的制备方法。

取1.4吨高速钢废屑和0.65吨低碳碳素钢废钢屑组成的金属料和适量的合金化剂为原料，该合金化剂的定义同实施例1；

将上述高速钢废屑和低碳碳素钢废钢置入中频感应炉中进行熔化；

加入占金属料1.5％的萤石和碳粉造渣，所述萤石和碳粉两者比例为1∶2。

在渣面上加入Al粉和C粉进行扩散脱氧处理。根据熔钢的化学成分分析，用上述的合金化剂调整钢的化学成份；当钢水温度达到1520℃-1560℃时扒除钢液表面的渣层，然后插铝进行终脱氧，插铝后停电出钢，将钢水浇入LF炉精炼，精炼时钢液上覆盖的熔渣的组成为：CaO∶SiO₂∶Al₂O₃＝60∶20∶20；用常规合金精调化学成分；吹氩3分钟；吹氩强度以不产生激烈喷溅为度；升温至1580℃时出钢并将钢水浇铸成锭。

经检验，制得的钢锭的成分为：

上述化学成分符合M3高速工具钢的标准。经进一步检验得知，∑O为15ppm，且无大于10微米的夹杂物存在。

LF炉精炼所用熔渣的特点是较高的碱度、低氧化铁含量及良好的流动性。这一特点与吹氩提供的动力学条件相结合，保证了精炼过程中的进一步脱硫及夹杂物的去除明显地提高了钢的洁净度。显而易见，高洁净度为提高钢的各项性能指标提供了保证。经过检验，采用本发明上述实施例所述方法制得的M2、M3等高速工具钢，完全符合相应的技术规范而且与进口的同类产品相比，质量不相上下。

Claims

1.一种高速工具钢的精炼方法，其特征为，包括以下步骤：

c.将经过LF炉精炼的熔体铸成钢锭。

2.如权利要求1所述的高速工具钢的精炼方法，其特征为，a步骤所述的金属原料，按总重量百分比计，含有不低于70％的高速工具钢回收料。

3.如权利要求2所述的高速工具钢的精炼方法，其特征为，在步骤b所述的LF炉精炼时所用的炉渣由CaO、SiO₂和Al₂O₃构成，其配比为：CaO∶SiO₂∶Al₂O₃＝60∶20∶20。

4.如权利要求3所述的高速工具钢的精炼方法，其特征为，在步骤b所述的LF炉精炼的吹氩处理时间为1-2分钟/吨钢。