CN103642976A - 一种h13钢的冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢材冶炼技术领域，具体涉及一种H13钢的冶炼工艺，依次经过电路冶炼、中频感应炉冶炼、氩氧精炼炉冶炼、钢包精炼炉冶炼、VD型钢包精炼炉、以及连铸和铸模，冶炼设备优化分工，各工序紧密衔接，冶炼时间都控制在1小时以内，提高了生产效率，降低了冶炼电耗吨钢280-320KWh/t，有利于连铸的生产组织；（2）电弧炉只熔化废钢和生铁，不配入返回合金钢，降低了合金烧损；（3）利用氩氧精炼炉去碳保铬的特点，使用高碳Cr铁代替低碳Cr铁降低了原材料成本；（4）钢包精炼炉仅用于成分微调和精炼，时间短、电耗低，提高了钢包内衬寿命1倍以上；（5）采用中频炉熔化合金和返回合金钢，不仅提高合金回收率，也减轻了钢包精炼的负担。

Description

一种H13钢的冶炼工艺

技术领域

本发明属于钢材冶炼技术领域，具体涉及一种H13钢的冶炼工艺。

背景技术

H13钢是从美国引进的中碳合金热作模具钢，该材料因服役条件十分恶劣，要求具有高的淬透性、韧性、耐磨性和耐冷热疲劳性等性能。目前国内主要采用电弧炉冶炼、LF真空精炼精炼、模铸、电渣重熔或相关冶炼工艺路线生产。

传统的冶炼工艺存在如下问题：（1）普通功率电炉、钢包精炼冶炼周期长、电耗高，严重影响电炉炉衬和钢包内衬的使用寿命、用电成本、钢液夹杂物含量控制及连铸生产组织；（2）采用电炉配入返回合金钢，Cr、Mn等合金烧损量大，返回合金钢钢合金元素的回收率低；（3）由于钢包精炼没有脱碳的功能，钢包精炼配入Cr铁时只能选用低碳、中碳Cr铁，原材料成本升高；（4）生产过程中不可控制因素多，致使炉与炉之间化学成分波动较大。

以上问题的存在致使H13钢冶炼工艺已不能适应低成本、快节奏的冶炼生产实际的需要。

发明内容

本发明的的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种生产效率高，有效缩短H13钢冶炼流程、降低生产成本的H13钢的冶炼工艺。

本发明的目的是这样实现的：

一种H13钢的冶炼工艺，具体步骤如下：

步骤1：电炉冶炼：选择的炉料是由二级及二级以上废钢、生铁或者铁水、海绵铁组成，开始氧化时候，C重量含量≥0.80%，氧化温度≥1550℃，脱碳重量≥0.40%，出钢时候，C重量含量≥0.06%， P重量含量≤0.005%，温度≥1630℃，出钢1/3重量时候，按顺序加入铝铁、预熔渣；

步骤2：中频感应炉冶炼：选择的炉料由返回钢、高碳铬铁和钼铁等组成，C重量含量为0.50～0.8%， 炉料全熔后，钢液温度为1560℃～1580℃，若渣量大，扒出部分渣，加入石灰和萤石造新渣，然后取样，分析样回来后，在温度为1600～1630℃出钢；

步骤3：氩氧精炼炉冶炼：钢包先接电炉钢水后到精炼炉接合金水，然后到氩氧炉兑钢，以氧和氮在3∶1条件下，也就是氧气流量500-520m3/h，氮气流量140～160m3/h进行吹炼，在此期间补加定量的石灰以及定量的返回钢以控制温度，在C重量含量在 0.30-0.35%时，停止吹氧进入还原期，还原4-6分钟取样分析，在≥1630℃条件下，出钢；

步骤4：钢包精炼炉冶炼：精炼包到位，吹氩喂铝线1.5～2.5m/t脱氧，加入石灰、精炼渣改制剂等造渣材料进行化渣，渣化开后用碳粉、硅铁粉3～5㎏/t进行脱氧，渣白后分批加入碳粉进一步脱氧，总用量2～4kg/t，白渣保持时间不少于15分钟，钢包精炼期加入钒铁，脱气前将成份调整进限，根据残铝含量决定喂铝丝量；

步骤5：VD型钢包精炼炉：在温度≥1600℃条件下进入真空罐脱气，在≤0.5乇下保持时间≥12分钟，脱气后在线定氢、氧，控制H≤1.2ppm， O≤10ppm，出钢前吹氩弱搅拌时间≥10分钟，氩气搅拌强度以渣面微动即可，出钢温度控制在1570-1580℃；

步骤6：先连铸：大包第一炉温度1600-1610℃、连浇1570-1590℃，使用干式料中间包时，大包前两炉温度上调20℃，要求大包清洁，保证红包出钢；中间包温度1550℃～1560℃、拉速0.45～0.55m/min，中间包液面保持≥400mm净钢水量，严格执行全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用中高碳钢用保护渣；

然后模铸：镇静时间≥5分钟，检测记录实际浇注温度，采用全程氩气保护浇注，保护渣使用中高碳钢用保护渣。

所述的电路冶炼过程中，熔清五害元素控制范围为：熔清五害元素控制范围为：As≤0.018% ， Sn≤0.009%、Pb≤0.006%、Sb≤0.008%、Bi≤0.006%

本发明解决了原冶炼工艺如下问题：（1）冶炼设备优化分工，各工序紧密衔接，冶炼时间都控制在1小时以内，提高了生产效率，降低了冶炼电耗吨钢280-320KWh/t，有利于连铸的生产组织；（2）电弧炉只熔化废钢和生铁，不配入返回合金钢，降低了合金烧损；（3）利用氩氧精炼炉去碳保铬的特点，使用高碳Cr铁代替低碳Cr铁降低了原材料成本；（4）钢包精炼炉仅用于成分微调和精炼，时间短、电耗低，提高了钢包内衬寿命1倍以上；（5）采用中频炉熔化合金和返回合金钢，不仅提高合金回收率，也减轻了钢包精炼的负担。

具体实施方式

实施例1：

一种H13钢的冶炼工艺，具体步骤如下：

步骤1：电炉冶炼：选择的炉料是由二级及二级以上废钢、生铁（或铁水）、海绵铁组成，熔清五害元素重量百分比控制范围为：As≤0.018% ，Sn≤0.009%、Pb≤0.006%、Sb≤0.008%、Bi≤0.006%，减少有害元素对产品后续性能的影响。开始氧化时候，C重量含量≥0.80%，氧化温度≥1550℃，脱碳量重量≥0.40%，保证有足够的脱碳量，有利于夹杂物的去除和物化反应升温。出钢条件时候， C重量含量≥0.06%， P重量含量≤0.005%，为精炼留足增碳和增磷空间，温度≥1630℃出钢，考虑到出钢过程中伴随有温降，出钢1/3重量时候，按顺序加入铝铁、预熔渣进行预脱氧，电炉功能简单化，只负责去碳脱磷；电炉冶炼时间缩短到1小时以内，降低炉衬消耗和冶炼电耗；避免电弧炉熔化返回合金钢，减轻合金烧损；

步骤2：中频感应炉冶炼：炉料由返回钢、高碳铬铁和钼铁等组成，使用高碳铬铁代替低碳铬铁降低原材料成本；利用AOD精炼炉脱碳保铬的特性，提高合金回收率，避免电炉冶炼中合金烧损大、精炼炉融化时间延长及采用高碳铬铁代替低碳铬铁降低生产成本，C重量含量在≤3.3%，在配料过程中考虑控制P的情况下尽量使用高碳合金（此种方法在传统工艺技术中不能采用）， 炉料全熔后，钢液温度为1560℃～1580℃，开始观察炉内情况，若渣量大，扒出部分渣，加入石灰和萤石造新渣，然后取样，分析样回来后，在温度为1600～1630℃出钢，在此温度下合金液流动性较佳，中频炉熔化绝大部分铁合金，有效降低LF炉合金化过程中合金加入频次，提高工作效率，适应连铸生产需要，同时提高铁合金和返回料头中的合金元素的回收率；

步骤3：氩氧精炼炉冶炼：钢包先接电炉钢水后到精炼炉接合金水，然后到氩氧炉兑钢，以氧和氮在3∶1条件下，也就是氧气流量大约500～520m3/h，氮气流量大约140～160m3/h进行吹炼，在此期间补加石灰（300～400kg）及补加约150～250kg返回钢料头以控制温度，在C含量在 0.30-0.35%使碳成分接近下限时，停止吹氧进入还原期，还原4-6分钟取样分析温度≥1630℃出钢，考虑到出钢过程温降，利用AOD精炼炉脱碳保铬的特性，提高合金回收率。；

步骤4：钢包精炼炉冶炼：精炼包到位，吹氩喂铝线1.5～2.5m/t，加入石灰、精炼渣改制剂等造渣材料进行化渣，渣化开后用碳粉、硅铁粉3～5㎏/t进行脱氧，渣白后分批加入碳粉进一步脱氧，总用量2～4kg/t，白渣保持时间不少于15分钟，钢包精炼期加入钒铁，脱气前将成份调整进限，根据残铝含量决定喂铝丝量保证脱氧的同时，有效控制铝含量，钢包精炼炉精确调整成分和出钢温度，缩短钢包精炼炉冶炼时间，提高钢包精炼炉内衬使用寿命；

步骤5：VD型钢包精炼炉：在温度≥1600℃条件下进入真空罐脱气，考虑到抽气过程中有一定的温降，≤0.5乇条件下，保持时间≥12分钟。保证脱气时间，脱气后在线定氢、氧，控制H≤1.2ppm， O≤10ppm，出钢前吹氩弱搅拌时间≥10分钟，氩气搅拌强度以渣面微动即可，出钢温度控制在1570-1580℃在此温度下，可以保证连铸正常进行；

步骤6：先连铸：考虑到大包第一炉中间包未处于热稳定状态，大包第一炉温度1600-1610℃（相应的钢包进入VD型钢包精炼炉温度也要升高）、热稳定后连浇1570-1590℃，使用干式料中间包时，考虑到中间包未热稳定，大包前两炉温度上调20℃，要求大包清洁，保证红包出钢；中间包温度1550℃～1560℃防止钢水降温、拉速0.45～0.55m/min保证连铸的连续性和质量稳定，中间包液面保持≥400mm净钢水量防止卷渣，严格执行全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用中高碳钢用保护渣，防止钢液吸气；

然后模铸：镇静时间≥5分钟，夹杂物充分上浮检，测记录实际浇注温度，防止温度过高和过低；采用全程氩气保护浇注，保护渣使用中高碳钢用保护渣防止钢液吸气。

Claims (2)

1.一种H13钢的冶炼工艺，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：电炉冶炼：选择的炉料是由二级及二级以上废钢、生铁或者铁水、海绵铁组成，开始氧化时候，C重量含量≥0.80%，氧化温度≥1550℃，脱碳重量≥0.40%，出钢时候，C重量含量≥0.06%， P重量含量≤0.005%，温度≥1630℃，出钢1/3重量时候，按顺序加入铝铁、预熔渣；

步骤2：中频感应炉冶炼：选择的炉料由返回钢、高碳铬铁和钼铁等组成，C重量含量为0.50～0.8%， 炉料全熔后，钢液温度为1560℃～1580℃，若渣量大，扒出部分渣，加入石灰和萤石造新渣，然后取样，分析样回来后，在温度为1600～1630℃出钢；

步骤3：氩氧精炼炉冶炼：钢包先接电炉钢水后到精炼炉接合金水，然后到氩氧炉兑钢，以氧和氮在3∶1条件下，也就是氧气流量500-520m3/h，氮气流量140～160m3/h进行吹炼，在此期间补加定量的石灰以及定量的返回钢以控制温度，在C重量含量在 0.30-0.35%时，停止吹氧进入还原期，还原4-6分钟取样分析，在≥1630℃条件下，出钢；

步骤4：钢包精炼炉冶炼：精炼包到位，吹氩喂铝线1.5～2.5m/t脱氧，加入石灰、精炼渣改制剂等造渣材料进行化渣，渣化开后用碳粉、硅铁粉3～5㎏/t进行脱氧，渣白后分批加入碳粉进一步脱氧，总用量2～4kg/t，白渣保持时间不少于15分钟，钢包精炼期加入钒铁，脱气前将成份调整进限，根据残铝含量决定喂铝丝量；

步骤5：VD型钢包精炼炉：在温度≥1600℃条件下进入真空罐脱气，在≤0.5乇下保持时间≥12分钟，脱气后在线定氢、氧，控制H≤1.2ppm， O≤10ppm，出钢前吹氩弱搅拌时间≥10分钟，氩气搅拌强度以渣面微动即可，出钢温度控制在1570-1580℃；

步骤6：先连铸：大包第一炉温度1600-1610℃、连浇1570-1590℃，使用干式料中间包时，大包前两炉温度上调20℃，要求大包清洁，保证红包出钢；中间包温度1550℃～1560℃、拉速0.45～0.55m/min，中间包液面保持≥400mm净钢水量，严格执行全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用中高碳钢用保护渣；

然后模铸：镇静时间≥5分钟，检测记录实际浇注温度，采用全程氩气保护浇注，保护渣使用中高碳钢用保护渣。

2.    根据权利要求1所述的一种H13钢的冶炼工艺，其特征在于： 所述的电路冶炼过程中，熔清五害元素控制范围为：熔清五害元素控制范围为：As≤0.018% ， Sn≤0.009%、Pb≤0.006%、Sb≤0.008%、Bi≤0.006%。