CN103627973B

CN103627973B - 一种低碳高铬钢的生产方法

Info

Publication number: CN103627973B
Application number: CN201310601910.0A
Authority: CN
Inventors: 周伟; 曾建华; 陈永; 干雄; 陈亮; 李平凡
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN103627973A

Abstract

本发明的低碳高铬钢的生产方法包括以下步骤：采用转炉初炼钢水，控制终点出钢温度为1670～1690℃，调整出钢时C含量为0.04～0.06wt％且氧活度为600×10^-6～700×10^-6，并在出钢过程中定量加入40～50kg/t_钢水的铬铁合金；在钢包精炼炉中对初炼后的钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始时加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.6～4.0wt％，控制第一次精炼的终点出站温度为1645～1655℃；在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，调整C含量为0.02％以下；再在钢包精炼炉中对脱碳处理后的钢水进行第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.8～4.2wt％，控制第二次精炼的终点出站温度为1595～1605℃，最后得到低碳高铬钢。本发明的低碳高铬钢则采用上述方法制得。

Description

一种低碳高铬钢的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种低碳高铬钢的生产方法。

背景技术

目前，相对于转炉生产工艺流程来说，低碳高铬钢生产主要面临的问题一是温度控制，二是钢种碳含量的控制，因为采用转炉冶炼高铬钢时，合金的加入量大，光是铬铁加入量就在16吨左右，若采用转炉出钢后一次性加入的方法，再加上出钢温降的影响，钢水的温降将达到120℃以上，热量损失太大，且过程温度的控制困难；同时由于碳含量低（≤0.03％），而合金加入量大，加热时间长，合金增碳、加热增碳都对碳的控制带来很大影响，不能采用一般的合金钢生产工艺。

因此，针对低碳高铬钢冶炼中存在的问题，需要提供一种能够合理控制过程温度及碳含量、铬含量的低碳高铬钢冶炼方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够合理控制过程温度及碳含量、铬含量并实现转炉生产低碳高铬钢的方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种低碳高铬钢的生产方法，所述方法包括以下步骤：1）采用转炉初炼钢水，控制终点出钢温度为1670～1690℃，调整出钢时的C含量为0.04～0.06wt％且氧活度为600×10^-6～700×10^-6，并在出钢过程中定量加入40～50kg/t_钢水的铬铁合金；2）在钢包精炼炉中对初炼后的钢水进行第一次精炼，在第一次精炼的过程中加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.6～4.0wt％，控制第一次精炼的终点出站温度为1645～1655℃；3）在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，调整C含量为0.02％以下；4）再在钢包精炼炉中对脱碳处理后的钢水进行第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.8～4.2wt％，控制第二次精炼的终点出站温度为1595～1605℃，最后得到低碳高铬钢，所述低碳高铬钢的成分为：C≤0.03wt%、Si:0.10～0.20wt%、Mn:0.40～0.60wt%、Nb:0.025～0.045wt%、Ni:0.20～0.30wt%、Als:0.02～0.06wt%、Cu:0.15～0.30wt%、Cr:3.8～4.3wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的低碳高铬钢的生产方法的一个实施例，在脱碳处理的过程中，若氧活度在300×10^-6以下，则采用强制脱碳；若氧活度大于300×10^-6则采用自然脱碳，并在C含量为0.01％以下时定氧、加铝脱氧。

根据本发明的低碳高铬钢的生产方法的一个实施例，所述初炼后的钢水的成分为C:0.04～0.06wt%、Si:0.007～0.02wt%、Mn:0.02～0.04wt%、P:0.005～0.008wt%、S≤0.006wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的低碳高铬钢的生产方法的一个实施例，在第一次精炼的过程中，铬铁合金的加入量为25～35kg/t_钢水；在第二次精炼的过程中，铬铁合金的加入量为0～5kg/t_钢水。

根据本发明的低碳高铬钢的生产方法的一个实施例，在转炉冶炼钢水出钢和第一次精炼的过程中加入的铬铁合金为高碳铬铁或中碳铬铁，第二次精炼的过程中加入的铬铁合金为微碳铬铁。

本发明的另一方面提供了一种低碳高铬钢，所述低碳高铬钢采用上述方法生产得到。

根据本发明低碳高铬钢的一个实施例，所述低碳高铬钢的成分为：C≤0.03wt%、Si:0.10～0.20wt%、Mn:0.40～0.60wt%、Nb:0.025～0.045wt%、Ni:0.20～0.30wt%、Als:0.02～0.06wt%、Cu:0.15～0.30wt%、Cr:3.8～4.3wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

本发明采用预脱氧工艺，并在转炉出钢时控制合适的终点碳含量，定量加入铬铁；在后续精炼过程中分批加入铬铁合金，避免了一次性加入大量铬铁合金带来的温降过大的问题；还采用RH炉进行真空脱碳处理，对钢中碳含量进行有效控制，合理的分配了各工序的冶金负荷，操作简单、效果好。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例具体描述本发明的低碳高铬钢的生产方法及其生产的低碳高铬钢。

根据本发明示例性实施例的低碳高铬钢的生产方法包括转炉初炼钢水、第一次钢包精炼炉精炼钢水（LF炉精炼）、对钢水进行RH炉脱碳处理以及第二次钢包精炼炉精炼钢水（LF炉精炼）。在本说明书中，涉及到的所有组分含量均为重量百分比含量。

首先，采用转炉初炼钢水，即利用转炉吹氧脱碳的功能，将铁水初炼成钢水。在本发明中，进行初炼的铁水可以是各种类型的铁水，还可以是钒钛铁水，例如采用由钒钛铁水在提钒转炉中吹炼得到的半钢进行初炼。在初炼结束后，控制终点出钢温度为1670～1690℃，调整出钢时的C含量为0.04～0.06％且氧活度为600×10^-6～700×10^-6，并向钢包出钢。在初炼钢水时进行碳含量的初控制是为了避免深吹造成钢水的氧活度过高且脱氧产物增多而影响钢的洁净度，进行氧活度的控制是后续RH炉脱碳处理的需要。

在出钢过程中定量加入40～50kg/t_钢水的铬铁合金，以初步调整初炼后钢水的Cr含量，并且为了避免出钢时的钢水温降过大，仅初步添加40～50kg/t钢水的铬铁合金，其中，所述铬铁合金可以是高碳铬铁如FeCr55C10.0、FeCr55C1.0、FeCr55C2.0等，或中碳铬铁如FeCr55C1.0、FeCr55C2.0等，但本发明不限于此。此外，还可以在出钢过程中向钢包中加入脱氧剂、精炼渣等以调整钢水的氧含量及其它成分含量。例如，初炼后的钢水的成分为C:0.04～0.06wt%、Si:0.007～0.02wt%、Mn:0.02～0.04wt%、P:0.005～0.008wt%、S≤0.006wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

然后，在钢包精炼炉中对初炼后的钢水进行第一次精炼，在第一次精炼的过程中加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.6～4.0wt％，控制一次精炼的终点出站温度为1645～1655℃。在第一次精炼的过程中，添加第二批铬铁合金以继续调整钢水中的Cr含量。优选地，此时铬铁合金的加入量为25～35kg/t_钢水，并且所述铬铁合金也可以是高碳铬铁或中碳铬铁。并且，为了避免第一次精炼过程中由于铬铁合金加入导致的大幅度降温，优选地采取分批加入铬铁合金的方式，例如每10min加一次，每次加入量控制在6～10kg/t_钢 _水。若一次性加入太多铬铁合金，会引起钢水温度降低过大，导致后续升温困难。

之后，在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，以进一步减低钢水中的碳含量。并且，在脱碳处理的过程中，若氧活度在300×10^-6以下，则采用强制脱碳；若氧活度大于300×10^-6则采用自然脱碳，并在C含量在0.01％以下时定氧、加铝脱氧，其中，定氧是指采用定氧仪器对钢水的氧活度进行测定，加铝脱氧是根据氧活度的测定结果采用相应量的铝进行脱氧处理。RH脱碳处理的过程中还可以微调其它合金成分的含量以使钢水中的合金组分含量符合预期的钢水组分。

最后，再在钢包精炼炉中对脱碳处理后的钢水进行第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量达到3.8～4.2wt％，控制第二次精炼的终点出站温度为1595～1605℃。优选地，此时铬铁合金的加入量为0～5kg/t_钢水。但为了避免增碳过多造成碳超标，第二次精炼加入的铬铁合金应为微碳铬铁如FeCr60C0.03。根据本发明，增加一次LF炉精炼工序可以加大钢中夹杂物的去除机率，提高钢液洁净度，例如根据本发明所得的低碳高铬钢的氧活度在15ppm以下。

应当理解的是，在完成低碳高铬钢钢水的冶炼之后，还可以进行后续的连铸等工序制造低碳高铬钢钢坯。并且在低碳高铬钢钢水的冶炼过程中，还可以进行钙化处理等步骤以提高钢水质量，在此不作赘述。

由上述描述可知，通过对初炼、精炼的终点控温、控制碳含量和氧活度、分批次加入铬铁合金进行铬含量控制的方法，有效地防止和避免在转炉冶炼出钢时一次性加入大量铬铁进行合金化造成钢水温度大幅降低的问题，达到对过程温度及碳含量、铬含量的控制目的，同时有助于提高铬的收得率，有助于实现转炉流程生产低碳高铬钢的目标。

根据本发明的低碳高铬钢则是采用上述方法生产得到。并且，所制得的低碳高铬钢的成分具体为：C≤0.03wt%、Si:0.10～0.20wt%、Mn:0.40～0.60wt%、Nb:0.025～0.045wt%、Ni:0.20～0.30wt%、Als:0.02～0.06wt%、Cu:0.15～0.30wt%、Cr:3.8～4.3wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

下面结合示例进一步说明本发明的低碳高铬钢的生产方法。

示例1:

以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水，其中，该半钢按重量百分比计包含3.5％的C、0.03％的Mn、0.065％的P、0.001％的S、0.034％的V以及痕迹量的Cr、Si和Ti，余量为铁和不可避免的杂质。

具体步骤：

（1）将235吨上述半钢加入220吨（公称容量）的顶底复吹转炉中，利用顶底复吹转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水。当钢水初炼到C含量为0.052wt％、Mn含量为0.033wt％、P含量为0.0060wt％、S含量为0.0052wt％、Si含量为0.007％，温度为1675℃时且氧活度为630×10^-6，开始挡渣向钢包中出钢。

（2）在出钢过程中，加入43kg/t_钢水的中碳铬铁、2.6kg/t_钢水的铜板、2.5kg/t_钢水的镍板、4.2kg/t_钢水的高碳锰铁（FeMn74C7.5）。合金加完后向钢包内加入5kg/t_钢水的活性石灰和0.8kg/t_钢水的CaF₂，不进行脱氧。加完后，钢水中Cr含量为2.4wt％、Si含量为0.03wt％、Mn含量为0.36wt％、Ni含量为0.25wt％、Cu含量为0.26wt％、P含量为0.0085wt％、S含量为0.0061wt％。

（3）在LF炉中对上述钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始5min后每隔10min加入铬铁合金（FeCr55C2.0），分2次加入，加入总量为36kg/t钢水，出站时钢水中的铬含量为4.0wt%，终点出站温度为1655℃。

（4）在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，出站钢水成分为C：0.006wt%、Si:0.12wt%、Mn:0.58wt%、Nb:0.026wt%、Ni:0.25wt%、Als:0.03wt%、Cu:0.26wt%、Cr:4.0wt%，余量为铁和不可避免的杂质。

（5）再对脱碳处理后的钢水进行LF炉的第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金（FeCr60C0.03），加入量为：0.1kg/t_钢水。同时对其它钢水成分进行进一步微调，成分检验结果：C：0.02wt%、Si:0.18wt%、Mn:0.58wt%、Nb:0.025wt%、Ni:0.26wt%、Als:0.058wt%、Cu:0.26wt%、Cr:4.1wt%。然后进行升温精炼，升温至1620℃结束升温，对钢液进行钙处理，采用铝钙线（含55～57wt%的钙，其余为铝及其它微量元素），喂入量为0.11kg/t_钢水；第二次精炼的终点出站温度为1605℃，在第二次精炼结束后软吹氩10分钟以上以促进夹杂物上浮。

（6）第二次精炼结束后，对钢包中的钢水采用连铸保护浇注工艺来获得断面为230×1650mm的低碳高铬钢铸坯。

所制得的低碳高铬钢成分为C:0.02wt%、Si:0.18wt%、Mn:0.58wt%、Nb:0.025wt%、Ni:0.26wt%、Als:0.55wt%、Cu:0.26wt%、Cr:4.1wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

示例2：

以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水，其中，该半钢按重量百分比计包含3.3wt％的C、0.032wt％的Mn、0.058wt％的P、0.0015wt％的S、0.033wt％的V以及痕迹量的Cr、Si和Ti，余量为铁和不可避免的杂质。

具体步骤：

（1）将240吨上述半钢加入220吨（公称容量）的顶底复吹转炉中，利用顶底复吹转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水。当钢水初炼到C含量为0.060wt％、Mn含量为0.031wt％、P含量为0.0062wt％、S含量为0.0051wt％、Si含量为0.01％，温度为1672℃且氧活度为680×10^-6，开始挡渣向钢包中出钢。

（2）在出钢过程中，加入48kg/t_钢水的中碳铬铁、2.5kg/t_钢水的铜板、2.5kg/t_钢水的镍板、4.3kg/t_钢水的高碳锰铁（FeMn74C7.5）。合金加完后向钢包内加入5kg/t_钢水的活性石灰和0.8kg/t_钢水的CaF₂，不进行脱氧。加完后，钢水中Cr含量为2.7wt％、Si含量为0.02wt％、Mn含量为0.38wt％、Ni含量为0.25wt％、Cu含量为0.24wt％、P含量为0.0085wt％、S含量为0.0058wt％。

（3）在LF炉中对上述钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始5min后每隔10min加入铬铁合金（FeCr55C2.0），分2次加入，加入总量为32kg/t钢水，出站时钢水中的铬含量为3.8wt%，终点出站温度为1650℃。

（4）在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，出站钢水成分为C：0.004wt%、Si:0.10wt%、Mn:0.43wt%、Nb:0.026wt%、Ni:0.25wt%、Als:0.034wt%、Cu:0.24wt%、Cr:3.8wt%，余量为铁和不可避免的杂质。

（5）再对进行脱碳处理后的钢水进行LF炉的第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金（FeCr60C0.03），加入量为：2kg/t_钢水。同时对其它钢水成分进行进一步微调，成分检验结果：C：0.01wt%、Si:0.12wt%、Mn:0.45wt%、Nb:0.035wt%、Ni:0.25wt%、Als:0.030wt%、Cu:0.24wt%、Cr:4.2wt%。然后进行升温精炼，升温至1615℃结束升温，对钢液进行钙处理，采用铝钙线（含55～57wt%的钙，其余为铝及其它微量元素），喂入量为0.12kg/t_钢水；第二次精炼的终点出站温度为1600℃，在第二次精炼结束后软吹氩10分钟以上以促进夹杂物上浮。

所制得的低碳高铬钢成分为C:0.015wt%、Si:0.11wt%、Mn:0.45wt%、Nb:0.035wt%、Ni:0.25wt%、Als:0.25wt%、Cu:0.24wt%、Cr:4.2wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

示例3：

以含钒钛铁水提钒脱硫后的半钢为原料进行初炼钢水，其中，该半钢按重量百分比计包含3.6wt％的C、0.03wt％的Mn、0.074wt％的P、0.003wt％的S、0.032wt％的V以及痕迹量的Cr、Si和Ti，余量为铁和不可避免的杂质。

具体步骤：

（1）将234吨上述半钢加入220吨（公称容量）的顶底复吹转炉中，利用顶底复吹转炉吹氧脱碳的功能将上述半钢初炼成钢水。当钢水初炼到C含量为0.042wt％、Mn含量为0.031wt％、P含量为0.0070wt％、S含量为0.0057wt％、Si含量为0.009％，温度为1680℃且氧活度为644×10^-6，开始挡渣向钢包中出钢。

（2）在出钢过程中，加入45kg/t_钢水的中碳铬铁、2.5kg/t_钢水的铜板、2.5kg/t_钢水的镍板、4.6kg/t_钢水的高碳锰铁（FeMn74C7.5）。合金加完后向钢包内加入5kg/t_钢水的活性石灰和0.8kg/t_钢水的CaF₂，不进行脱氧。加完后，钢水中Cr含量为2.5wt％、Si含量为0.03wt％、Mn含量为0.40wt％、Ni含量为0.24wt％、Cu含量为0.23wt％、P含量为0.009wt％、S含量为0.0065wt％。

（3）在LF炉中对上述钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始5min后每隔10min加入铬铁合金（FeCr55C2.0），分2次加入，加入总量为30kg/t钢水，出站时钢水中的铬含量为3.9wt%，终点出站温度为1647℃。

（4）在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，出站钢水成分为C：0.007wt%、Si:0.15wt%、Mn:0.45wt%、Nb:0.026wt%、Ni:0.25wt%、Als:0.03wt%、Cu:0.23wt%、Cr:3.9wt%，余量为铁和不可避免的杂质。

（5）再对脱碳处理后的钢水进行LF炉的第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金（FeCr60C0.03），加入量为：1kg/t_钢水。同时对其它钢水成分进行进一步微调，成分检验结果：C：0.01wt%、Si:0.18wt%、Mn:0.47wt%、Nb:0.035wt%、Ni:0.24wt%、Als:0.050wt%、Cu:0.23wt%、Cr:3.95wt%。然后进行升温精炼，升温至1614℃结束升温，对钢液进行钙处理，采用铝钙线（含55～57wt%的钙，其余为铝及其它微量元素），喂入量为0.12kg/t_钢水；第二次精炼的终点出站温度为1600℃，在第二次精炼结束后软吹氩10分钟以上以促进夹杂物上浮。

所制得的低碳高铬钢成分为C:0.02wt%、Si:0.18wt%、Mn:0.47wt%、Nb:0.035wt%、Ni:0.24wt%、Als:0.46wt%、Cu:0.23wt%、Cr:3.95wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

综上所述，本发明具体采用预脱氧工艺，并在转炉出钢时控制合适的终点碳含量，定量加入铬铁合金；在后续精炼过程中分批加入铬铁合金，避免了一次性加入大量铬铁合金带来的温降过大的问题；还采用RH炉进行真空脱碳处理，对钢中碳含量进行有效控制，合理的分配了各工序的冶金负荷，操作简单、效果好。

尽管已经具体描述了本发明，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。

Claims

1.一种低碳高铬钢的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）采用转炉初炼钢水，控制终点出钢温度为1670～1690℃，调整出钢时的C含量为0.04～0.06wt％且氧活度为600×10^-6～700×10^-6，并在出钢过程中定量加入40～50kg/t_钢水的铬铁合金；

2）在钢包精炼炉中对初炼后的钢水进行第一次精炼，在第一次精炼的过程中加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.6～4.0wt％，控制第一次精炼的终点出站温度为1645～1655℃；

3）在RH炉中对第一次精炼后的钢水进行脱碳处理，调整C含量为0.02％以下；

4）再在钢包精炼炉中对脱碳处理后的钢水进行第二次精炼，在第二次精炼开始时加入铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.8～4.2wt％，控制第二次精炼的终点出站温度为1595～1605℃，最后得到低碳高铬钢，所述低碳高铬钢的成分为：C≤0.03wt%、Si:0.10～0.20wt%、Mn:0.40～0.60wt%、Nb:0.025～0.045wt%、Ni:0.20～0.30wt%、Als:0.02～0.06wt%、Cu:0.15～0.30wt%、Cr:3.8～4.3wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的低碳高铬钢的生产方法，其特征在于，在脱碳处理的过程中，若氧活度在300×10^-6以下，则采用强制脱碳；若氧活度大于300×10^-6则采用自然脱碳，并在C含量为0.01％以下时定氧、加铝脱氧。

3.根据权利要求1所述的低碳高铬钢的生产方法，其特征在于，所述初炼后的钢水的成分为C:0.04～0.06wt%、Si:0.007～0.02wt%、Mn:0.02～0.04wt%、P:0.005～0.008wt%、S≤0.006wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的低碳高铬钢的生产方法，其特征在于，在第一次精炼的过程中，铬铁合金的加入量为25～35kg/t_钢水；在第二次精炼的过程中，铬铁合金的加入量为0～5kg/t_钢水。

5.根据权利要求1所述的低碳高铬钢的生产方法，其特征在于，在转炉冶炼钢水出钢和第一次精炼的过程中加入的铬铁合金为高碳铬铁或中碳铬铁，第二次精炼的过程中加入的铬铁合金为微碳铬铁。

6.一种低碳高铬钢，其特征在于，所述低碳高铬钢采用权利要求1至5中任一项所述的方法生产得到。

7.根据权利要求6所述的低碳高铬钢，其特征在于，所述低碳高铬钢的成分为：C≤0.03wt%、Si:0.10～0.20wt%、Mn:0.40～0.60wt%、Nb:0.025～0.045wt%、Ni:0.20～0.30wt%、Als:0.02～0.06wt%、Cu:0.15～0.30wt%、Cr:3.8～4.3wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。