CN103642967B - 一种转炉生产高铬钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的转炉生产高铬钢的方法通过对转炉终点控温、一次精炼终点控温、二次精炼终点控温以及分批次加入铬铁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，达到对过程温度及铬含量控制的目的，同时有助于提高铬的收得率，有助于实现转炉流程生产高铬钢的目标。根据本发明的高铬钢成分为C：0.03～0.08wt%、Si:0.15～0.25wt%、Mn:0.30～0.45wt%、Nb:0.02～0.04wt%、Ni:0.20～0.30wt%、Als:0.01～0.05wt%、Cu:0.20～0.35wt%、Cr:3.6～4.0wt%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
Description
技术领域
本发明属于转炉冶炼钢铁的技术领域，更具体地讲，涉及一种高铬钢的生产方法。
背景技术
目前，相对于转炉生产工艺流程来说，高铬钢生产主要面临的问题是温度控制，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15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。
因此，针对高铬钢冶炼中铬铁加入所导致的钢水大幅降温的问题，需要提供一种能够合理控制过程温度及铬含量的高铬钢冶炼方法。
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铬含量并实现转炉生产高铬钢的方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种转炉生产高铬钢的方法，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1675～1690℃，并在钢水中的C含量为0.04～0.07wt％、Si含量为0.007～0.02wt％、Mn含量为0.02～0.04wt％、P含量为0.005～0.008wt％、S含量不大于0.006wt％时向钢包出钢，在出钢过程中不进行脱氧且至少加入36～45kg/t钢水的铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为2.0～2.5wt％；2)在LF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22～32kg/t钢水的铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.4～3.7wt％，并控制第一次精炼的终点出站温度为1640～1650℃；3)对第一次精炼后的钢水进行真空轻脱碳、循环脱气、脱氧及合金化处理，并调整钢水成分为：C：≤0.05wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:≥0.01wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～3.8wt％及余量的Fe和不可避免的杂质；4)再在LF炉中对钢水进行第二次精炼，控制第二次精炼后的钢水成分为C：0.03～0.08wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:0.01～0.05wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～4.0wt％及余量的Fe和不可避免的杂质，并控制第二次精炼的终点出站温度为1590～1600℃；5)对钢水进行脱硫处理，控制钢水中的S≤0.005wt％；之后进行钙化处理，最后得到高铬钢，所述高铬钢的成分为：C:0.03～0.08wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:0.01～0.05wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～4.0wt％及余量的Fe和不可避免的杂质。
根据本发明的转炉生产高铬钢的方法的一个实施例，在第二次精炼结束后软吹氩10分钟以上。
根据本发明的转炉生产高铬钢的方法的一个实施例，在步骤1)中还通过添加铜板、镍板和锰铁来调整钢水中的Mn含量为0.30～0.35wt％、Ni含量为0.20～0.26wt％、Cu含量为0.20～0.30wt％。
根据本发明的转炉生产高铬钢的方法的一个实施例，所述铬铁合金为中碳铬铁。
根据本发明的转炉生产高铬钢的方法的一个实施例，在步骤1)中还加入活性石灰与CaF2进行调渣。
根据本发明的转炉生产高铬钢的方法的一个实施例，在步骤5)中通过喂铝钙线进行钙化处理，喂入量为0.10～0.12kg/t钢水。
根据本发明的转炉生产高铬钢的方法的一个实施例，所述方法还包括在步骤5)之后进行浇注来制造高铬钢钢坯的步骤。
本发明的另一方面提供了一种高铬钢，所述高铬钢的成分为C：0.03～0.08wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:0.01～0.05wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～4.0wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。
本发明具体采用转炉终点控温、分批次加入铬铁的方法，达到对过程温度及铬含量控制的目的，实现了转炉流程生产高铬钢的目标，避免了一次性加入大量铬铁带来的钢水温降过大的问题，合理的分配了各工序的冶金负荷，控温效果好且操作简单。
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转炉生产高铬钢的方法及其生产的高铬钢。
根据本发明示例性实施例的转炉生产高铬钢的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)、对钢水进行真空循环脱气等处理(RH精炼)、第二次钢包精炼炉精炼(LF炉精炼)以及后处理。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，进行初炼的钢水可以是各种类型的钢水，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1675～1690℃，并在钢水中的C含量为0.04～0.07wt％、Si含量为0.007～0.02wt％、Mn含量为0.02～0.04wt％、P含量为0.005～0.008wt％、S含量不大于0.006wt％时向钢包出钢，在出钢过程中不进行脱氧且至少加入36～45kg/t钢水的铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为2.0～2.5wt％。为了避免出钢时的钢水温降过大，在出钢过程中仅添加36～45kg/t钢水的铬铁合金，以初步调整初炼后钢水的Cr含量。其中，铬铁合金为中碳铬铁，例如可以是FeCr55C1.0、FeCr55C2.0等，采用中碳铬铁是为了避免增加太多的碳而对后续的真空轻脱碳处理不利，有利于缩短其脱碳时间及降低脱碳吹氧量。
根据本发明的示例性实施例，在转炉出钢过程中，还可以与铬铁一起向钢包中加入铜板、镍板和锰铁等合金，以调整钢水中的钢水中的Mn含量为0.30～0.35wt％、Ni含量为0.20～0.26wt％、Cu含量为0.20～0.30wt％。因为精炼脱硫过程是一个还原过程，会造成渣中的SiO2被还原，若在转炉出钢时调整Si含量的话，可能导致Si含量超标，因此在转炉出钢的过程中对Si含量不进行控制，而在最后一次LF炉精炼时进行控制。此外，在出钢过程中可以向钢包中加入如活性石灰和CaF2的调渣剂对钢水进行调渣。
然后，在LF炉(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22～32kg/t钢水的铬铁合金，控制钢水中的Cr含量达到3.4～3.7wt％，并控制第一次精炼的终点出站温度为1640～1650℃。在第一次LF炉精炼过程中，添加第二批铬铁合金以继续调整钢水中的Cr含量，其中，同样地，铬铁合金可以是中碳铬铁，例如FeCr55C1.0、FeCr55C2.0等，但本发明不限于此，也可以采用高碳铬铁或低碳铬铁。
之后，对第一次精炼后的钢水进行真空轻脱碳、循环脱气、脱氧及合金化处理，并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，例如调整钢水成分为：C：≤0.04wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:≥0.01wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～3.8wt％及余量的Fe和不可避免的杂质。
最后，再在LF炉中对钢水进行第二次精炼，控制第二次精炼后的钢水成分为C：0.03～0.08wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:0.01～0.05wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～4.0wt％及余量的Fe和不可避免的杂质，并控制第二次精炼的终点出站温度为1590～1600℃。根据本发明的示例性实施例，在第二次精炼的过程中，还能够加入铬铁合金等合金进行进一步的成分微调。此外，优选地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。通过两次LF炉中的钢水精炼，有利于生产出品质更高的高铬钢。
在第二次精炼之后，还需对钢水进行脱硫处理以提高洁净度，控制钢水中的S≤0.005wt％。之后再对钢水进行钙化处理，以提高钢水质量，根据本发明，可以通过喂铝钙线进行钙化处理，喂入量为0.10～0.12kg/t钢水。最后，在完成对上述高铬钢钢水的制造后，还可以对高铬钢钢水进行后续的浇注等工序制造高铬钢钢坯。例如，对钢水采用连铸保护浇注工艺获得断面为230×1500mm的高铬钢铸坯。
根据以上工艺制备得到的高铬钢成分为：C:0.03～0.08wt％、Si:0.15～0.25wt％、Mn:0.30～0.45wt％、Nb:0.02～0.04wt％、Ni:0.20～0.30wt％、Als:0.01～0.05wt％、Cu:0.20～0.35wt％、Cr:3.6～4.0wt％及余量的Fe和不可避免的杂质。
由上述描述可知，本发明通过对转炉终点控温、一次精炼终点控温、二次精炼终点控温以及分批次加入铬铁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，达到对过程温度及铬含量控制的目的，同时有助于提高铬的收得率，有助于实现转炉流程生产高铬钢的目标。
下面结合示例进一步说明本发明的转炉生产高铬钢的方法。
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3.4％的C、0.04％的Mn、0.068％的P、0.002％的S、0.035％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230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0.051wt％、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1672℃时，开始挡渣向钢包中出钢。
(2)在出钢过程中，加入40kg/t钢水的中碳铬铁、3.1kg/t钢水的铜板、2.2kg/t钢水的镍板、3.6kg/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，用定氧仪测得钢水实际氧含量为0.035％，钢水中Cr含量为2.0～2.5wt％、Si含量为0.03wt％、Mn含量为0.28wt％、Ni含量为0.25wt％、Cu含量为0.34wt％、P含量为0.0085wt％、S含量为0.0062wt％。
(3)在LF炉中对上述钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始时加入铬铁合金，加入量为30kg/t钢水，出站时钢水中的铬含量为3.5wt％，终点出站温度为1645℃。
(4)对第一次精炼后的钢水进行真空轻脱碳、循环脱气、脱氧及合金化处理，出站钢水成分为C：0.03wt％、Si:0.18wt％、Mn:0.30wt％、Nb:0.025wt％、Ni:0.25wt％、Als:0.03wt％、Cu:0.34wt％、Cr:3.8wt％，余量为铁和不可避免的杂质。
(5)再对真空循环脱气处理后的钢水进行LF炉的第二次精炼，首先对钢水成分进行进一步微调，成分检验结果：C：0.06wt％、Si:0.22wt％、Mn:0.38wt％、Nb:0.025wt％、Ni:0.26wt％、Als:0.05wt％、Cu:0.34wt％、Cr:3.9wt％。其次进行脱硫处理，脱硫处理后钢中S:0.003wt％。脱硫处理结束后对钢液进行钙处理，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1598℃，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230×1500mm的高铬钢铸坯。
所制得的高铬钢成分为C:0.06wt％、Si:0.23wt％、Mn:0.38wt％、Nb:0.025wt％、Ni:0.26wt％、Als:0.45wt％、Cu:0.34wt％、Cr:3.9wt％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3.2％的C、0.03％的Mn、0.058％的P、0.001％的S、0.038％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0.045wt％、Mn含量为0.028wt％、P含量为0.0050wt％、S含量为0.0043wt％、Si含量为0.01％、温度为1682℃时，开始挡渣向钢包中出钢。
(2)在出钢过程中，加入42kg/t钢水的中碳铬铁、3.0kg/t钢水的铜板、2.1kg/t钢水的镍板、3.5kg/t钢水的高碳锰铁(FeMn74C7.5)。合金加完后向钢包内加入5.2kg/t钢水的活性石灰和0.82kg/t钢水的CaF2，不进行脱氧。加完后，用定氧仪测得钢水实际氧含量为0.041wt％，钢水中Cr含量为2.32wt％、Si含量为0.02wt％、Mn含量为0.26wt％、Ni含量为0.24wt％、Cu含量为0.33wt％、P含量为0.0070wt％、S含量为0.0045wt％。
(3)在LF炉中对上述钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始时加入铬铁合金，加入量为28kg/t钢水，出站时钢水铬含量为3.6wt％，终点出站温度为1643℃。
(4)对第一次精炼后的钢水进行真空轻脱碳、循环脱气、脱氧及合金化处理，出站钢水成分为：C:0.04wt％、Si:0.20wt％、Mn:0.36wt％、Nb:0.024wt％、Ni:0.23wt％、Als:0.04wt％、Cu:0.32wt％、Cr:3.8wt％，余量为铁和不可避免的杂质。
(5)再在LF炉中进行第二次精炼，首先对钢水成分进行进一步微调，成分检验结果：C:0.05wt％、Si:0.21wt％、Mn:0.38wt％、Nb:0.025wt％、Ni:0.25wt％、Als:0.03wt％、Cu:0.32wt％、Cr:3.9wt％，余量为铁和不可避免的杂质。其次进行脱硫处理，脱硫处理后钢中S：0.002wt％。脱硫处理结束后对钢液进行钙处理，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1595℃，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230×1500mm的高铬钢铸坯。
所制得的高铬钢成分为C:0.06wt％、Si:0.22wt％、Mn:0.41wt％、Nb:0.024wt％、Ni:0.25wt％、Als:0.35wt％、Cu:0.32wt％、Cr:3.92wt％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3.3wt％的C、0.04wt％的Mn、0.064wt％的P、0.002wt％的S、0.035wt％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0.043wt％、Mn含量为0.031wt％、P含量为0.0045wt％、S含量为0.0045wt％、Si含量为0.02％、温度为1680℃时，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、3.1kg/t钢水的铜板、2.0kg/t钢水的镍板、3.6kg/t钢水的高碳锰铁(FeMn74C7.5)。合金加完后向钢包内加入5.1kg/t钢水的活性石灰和0.82kg/t钢水的CaF2，不进行脱氧。加完后，用定氧仪测得钢水实际氧含量为0.041wt％，钢水中Cr含量为2.36wt％、Si含量为0.01wt％、Mn含量为0.29wt％、Ni含量为0.22wt％、Cu含量为0.33wt％、P含量为0.0060wt％、S含量为0.0052wt％。
(3)在LF炉中对上述钢水进行第一次精炼，在第一次精炼开始时加入铬铁合金，加入量为27kg/t钢水，出站时钢水铬含量为3.5wt％，终点出站温度为1648℃。
(4)对第一次精炼后的钢水进行真空轻脱碳、循环脱气、脱氧及合金化处理，出站钢水成分为：C:0.03wt％、Si:0.17wt％、Mn:0.37wt％、Nb:0.022wt％、Ni:0.22wt％、Als:0.03wt％、Cu:0.33wt％、Cr:3.8wt％，余量为铁和不可避免的杂质。
(5)再在LF炉中进行第二次精炼，首先对钢水成分进行进一步微调，成分检验结果为：C:0.07wt％、Si:0.18wt％、Mn:0.39wt％、Nb:0.022wt％、Ni:0.23wt％、Als:0.032wt％、Cu:0.34wt％、Cr:3.9wt％。其次进行脱硫处理，脱硫处理后钢中S:0.004wt％。脱硫处理结束后对钢液进行钙处理，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1595℃，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230×1500mm的高铬钢铸坯。
所制得的高铬钢成分为C：0.07wt％、Si:0.22wt％、Mn:0.43wt％、Nb:0.024wt％、Ni:0.24wt％、Als:0.25wt％、Cu:0.34wt％、Cr:3.98wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。
综上所述，本发明具体采用转炉终点控温、分批次加入铬铁的方法，达到对过程温度及铬含量控制的目的，实现了转炉流程生产高铬钢的目标，避免了一次性加入大量铬铁带来的钢水温降过大的问题，合理的分配了各工序的冶金负荷，控温效果好且操作简单。
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 (8)
1.一种转炉生产高铬钢的方法，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1675～1690℃，并在钢水中的C含量为0.04～0.07wt％、Si含量为0.007～0.02wt％、Mn含量为0.02～0.04wt％、P含量为0.005～0.008wt％、S含量不大于0.006wt％时向钢包出钢，在出钢过程中不进行脱氧且加入36～45kg/t钢水的铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为2.0～2.5wt％；
2)在LF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22～32kg/t钢水的铬铁合金，调整钢水中的Cr含量为3.4～3.7wt％，并控制第一次精炼的终点出站温度为1640～1650℃；
3)对第一次精炼后的钢水进行真空轻脱碳、循环脱气、脱氧及合金化处理，并调整钢水成分为：C：≤0.05wt％、Si：0.15～0.25wt％、Mn：0.30～0.45wt％、Nb：0.02～0.04wt％、Ni：0.20～0.30wt％、Als：≥0.01wt％、Cu：0.20～0.35wt％、Cr：3.6～3.8wt％及余量的Fe和不可避免的杂质；
4)再在LF炉中对钢水进行第二次精炼，控制第二次精炼后的钢水成分为C：0.03～0.08wt％、Si：0.15～0.25wt％、Mn：0.30～0.45wt％、Nb：0.02～0.04wt％、Ni：0.20～0.30wt％、Als：0.01～0.05wt％、Cu：0.20～0.35wt％、Cr：3.6～4.0wt％及余量的Fe和不可避免的杂质，并控制第二次精炼的终点出站温度为1590～1600℃；
5)对钢水进行脱硫处理，控制钢水中的S≤0.005wt％；之后进行钙化处理，最后得到高铬钢，所述高铬钢的成分为：C：0.03～0.08wt％、Si：0.15～0.25wt％、Mn：0.30～0.45wt％、Nb：0.02～0.04wt％、Ni：0.20～0.30wt％、Als：0.01～0.05wt％、Cu：0.20～0.35wt％、Cr：3.6～4.0wt％及余量的Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的转炉生产高铬钢的方法，其特征在于，在第二次精炼结束后软吹氩10分钟以上。
3.根据权利要求1所述的转炉生产高铬钢的方法，其特征在于，在步骤1)中还通过添加铜板、镍板和锰铁来调整钢水中的Mn含量为0.30～0.35wt％、Ni含量为0.20～0.26wt％、Cu含量为0.20～0.30wt％。
4.根据权利要求1所述的转炉生产高铬钢的方法，其特征在于，所述铬铁合金为中碳铬铁。
5.根据权利要求1所述的转炉生产高铬钢的方法，其特征在于，在步骤1)中还加入活性石灰与CaF2进行调渣。
6.根据权利要求1所述的转炉生产高铬钢的方法，其特征在于，在步骤5)中通过喂铝钙线进行钙化处理，喂入量为0.10～0.12kg/t钢水。
7.根据权利要求1所述的转炉生产高铬钢的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤5)之后进行浇注来制造高铬钢钢坯的步骤。
8.一种高铬钢，其特征在于，所述高铬钢的成分为C：0.03～0.08wt％、Si：0.15～0.25wt％、Mn：0.30～0.45wt％、Nb：0.02～0.04wt％、Ni：0.20～0.30wt％、Als：0.01～0.05wt％、Cu：0.20～0.35wt％、Cr：3.6～4.0wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。
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