CN103642978A - 一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法 - Google Patents

一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：（1）配料；（2）电炉初炼；（3）LF精炼；（4）VD真空处理。通过本发明的电炉短流程冶炼含镍钢的方法，能够在充分利用现有工艺装备并无需增加投资的情况下，实现电炉大范围、低成本冶炼含镍量为0.30～5.0%的合金钢及齿轮钢。

Description

一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法。
背景技术
具有良好抗耐腐蚀性能的镍，除广泛应用于不锈钢外，还因其具有固熔强化、细化铁素体晶粒、改善钢的低温冲击韧性、提高钢的淬透性、强度及疲劳抗力和减少对缺口的敏感性等作用，而作为主要合金元素应用于部分合金钢、渗碳齿轮钢等钢中，其含量为0.30%～5.0%。目前，在电炉短流程冶炼不锈钢时，一般使用含镍生产冶炼，而在冶炼含镍合金钢及渗碳齿轮钢时，因镍含量较低，通常采用在电炉出钢及精炼过程中，通过添加电解镍或镍铁等方式来调整钢中的镍含量，采用上述生产含镍合金钢及渗碳齿轮钢时，存在降低钢液纯净度及增加生产成本等问题。
专利CN102808061A中公开了一种转炉内采用低镍生铁冶炼含镍钢的方法，属于转炉炼钢技术领域。该工艺中控制的技术参数为：低镍生铁配比量按照低镍生产中实际含镍量及吸收率99%计算；其炉料构成为：铁水、废钢和低镍生铁，转炉吹炼过程中整个吹炼过程供氧量上升2%-10%。该发明减少转炉生产含镍钢时对电解镍或镍铁等高合金资源的依赖，满足含镍钢种镍合金化要求的同时实现低成本生产。但该方法的适用范围低，仅适用于镍含量在0.10%-0.50%的含镍钢种。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决以上多个技术问题中的至少一个技术问题的电炉短流程冶炼含镍钢的方法。
本发明提供一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法包括以下步骤：
（1）配料：炉料结构为铁水和低镍生铁，炉料的总装入量为54～56吨，其中，低镍生铁中的镍含量为0.8～6质量%，低镍生铁的装入量通过下式计算：低镍生铁的装入量＝出钢量×所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值÷钢铁料的回收率÷低镍生铁中的镍含量÷镍回收率；其中，所述低镍生铁的装入量和出钢量的单位为吨，所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值和低镍生铁中的镍含量单位为%。（2）电炉初炼：通过吹氧进行钢液的脱碳，脱磷，去除钢中的氢、氮气体；其中，造氧化渣的渣料的加入量14kg/t～20kg/t；控制终点碳为0.06～0.25质量%、终点磷≤0.015质量%；出钢过程中，含铝脱氧剂的加入量为1.0kg/t～2.5kg/t、包内精炼渣的加入量为10kg/t～15kg/t；出钢温度为1600～1680℃。（3）LF精炼：对钢液进行脱氧，脱硫，去除杂质，调整成分；采用碳粉和碳化硅扩散脱氧以及喂入铝线强脱氧相脱氧的复合脱氧方式进行脱氧；对镍含量进行微调；在LF炉出钢前，喂铝线调整钢中铝含量，喂入硅钙线对夹杂物做变质处理并深脱氧；出钢温度1560～1640℃；（4）VD真空处理：LF出钢后扒出1/3～2/3的精炼渣；钢液进入VD炉后，在真空度67pa以下保持12～20分钟，破空后测温，取样；钢液软吹10～20min，调整温度至连铸温度。
其中，所述步骤（1）中，所述钢铁料的回收率为0.90。
其中，所述步骤（1）中，所述镍回收率为0.99。
其中，所述步骤（2）中，出钢过程吹氩搅拌，加入碳粉脱氧。
其中，所述步骤（3）中，采用电解镍或镍板对镍含量进行微调。
其中，上述含镍钢为齿轮钢。
通过本发明的电炉短流程冶炼含镍钢的方法，能够在充分利用现有工艺装备并无需增加投资的情况下，实现电炉大范围、低成本冶炼含镍量为0.30～5.0%的合金钢及齿轮钢。
具体实施方式
本发明的电炉短流程冶炼含镍钢的方法依次包括以下步骤：配料→电炉初炼→LF精炼→VD真空处理。具体如下：
（1）配料：炉料结构为铁水和低镍生铁，炉料的总装入量为54～56吨，低镍生铁中的镍含量为0.8～6质量%，低镍生铁的装入量通过下式计算：低镍生铁的装入量＝出钢量×所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值÷钢铁料的回收率÷低镍生铁中的镍含量÷镍回收率；其中，所述低镍生铁的装入量和出钢量的单位为吨，所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值和低镍生铁中的镍含量单位为%。
其中，炉料的总装入量优选为1.5～6质量%。在低镍生铁的装入量的计算式中，钢铁料的回收率通过生产过程中长期数据的积累和总结，优选为0.90；镍回收率是电炉冶炼过程中确定的数值，优选为0.99；即，当钢铁料的回收率采用0.90且镍回收率采用0.99进行计算得出的低镍生铁的装入量为本发明的最佳装入量。
（2）电炉初炼：通过吹氧进行钢液的脱碳，脱磷，去除钢中的氢、氮气体；其中，造氧化渣的渣料的加入量14kg/t～20kg/t；控制终点碳为0.06～0.25质量%、终点磷≤0.015质量%；出钢过程中，含铝脱氧剂的加入量为1.0～2.5kg/t、包内精炼渣的加入量为10kg/t～15kg/t；出钢温度为1600～1680℃。
其中，通过送电吹氧完成钢液的脱碳、脱磷，去除钢中的部分氢、氮等气体，造氧化渣的渣料加入量14kg/t～20kg/t，优选为16kg/t～20kg/t，进一步优选为18kg/t～20kg/t。控制终点碳0.06～0.25质量%，优选为终点碳0.14～0.25质量%；终点磷≤0.015%；出钢温度在1600～1680℃，优选为出钢温度在1640～1680℃；出钢过程吹氩搅拌，可根据终点控制情况，加入适量碳粉脱氧，含铝脱氧剂1.0kg/t～2.5kg/t、包内精炼渣料加入量10kg/t～15kg/t。
另外，造氧化渣的渣料造氧化渣的渣料加入量14kg/t～20kg/t，是指在电炉冶炼过程中随废钢或单独加入的造氧化渣的渣料，主要构成为石灰、萤石、白云石等，主要目的是造氧化渣进行脱碳、脱磷。包内精炼渣料加入量10kg/t～15kg/t，是指在电炉出钢过程中炉后钢包中加入的预熔渣，主要目的是造LF精炼还原渣料，进行脱氧、脱硫、净化钢液等。
（3）LF（LADLE FURNACE）精炼：对钢液进行脱氧，脱硫，去除杂质，调整成分；采用碳粉和碳化硅扩散脱氧以及喂入铝线强脱氧相脱氧的复合脱氧方式进行脱氧；对镍含量进行微调；在LF炉出钢前，喂铝线调整钢中铝含量，喂入硅钙线对夹杂物做变质处理并深脱氧；出钢温度1560～1640℃。
其中，是通过送电化渣、调渣、喂线、搅拌等，进行钢液的脱氧脱硫，去除夹杂，调整成分，控制温度等处理。采用碳粉＋碳化硅扩散脱氧和喂入铝线强脱氧相的复合脱氧方式脱氧。根据取样分析结果，可采用电解镍或镍板等微调镍含量至成分范围内。在LF（Ladle Furnace）炉出钢前喂铝线调整钢中铝含量，喂入硅钙线对夹杂物做变质处理并深脱氧，出钢温度1560～1640℃。
（4）VD（VACUUM DEGASSING）真空处理：LF出钢后扒出1/3～2/3的精炼渣；钢液进入VD炉后，在真空度67pa以下保持12～20分钟，破空后测温，取样；钢液软吹10～20min，调整温度至连铸温度。。
其中，LF出钢后扒出扒渣量1/3～2/3精炼渣，钢水入VD炉后，真空度67pa以下保持12～20分钟，优选为真空度67pa以下保持18～20分钟。破空后测温、取样，钢液软吹10～20min，将钢液温度调整到连铸工艺中的温度。
下面结合具体实施例，对本发明进一步说明。在本发明中，如无特别说明，均为质量百分数。另外，本发明中的单位“kg/t”是指相对于每吨钢的加入量（kg）。
本实施例的工艺流程：配料→50t电炉初炼→50tLF精炼→60tVD真空处理。钢铁料的回收率为0.90；镍回收率为0.99。其中，本方法中省略的步骤均为现有技术，在此不再赘述。
实施例1
钢种：SAE8620H，Ni含量：0.45-0.75%，熔炼成分Ni：0.50%。
依次按照以下方法制造：
（1）配料：炉料结构铁水+低镍生铁。低镍生铁中的镍含量1.6%，钢铁料总装入量55t，钢铁料收得率90%，出钢量50吨，镍回收率99%，电炉出钢控制镍含量0.45%，通过下式计算低镍生铁的装入量，其中，所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值是SAE8620H中Ni含量的下限值。
低镍生铁的装入量＝出钢量×所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值÷钢铁料的回收率÷低镍生铁中的镍含量÷镍回收率，为：50t×0.45%÷0.90÷1.6%÷0.99＝15.78t。
得到低镍生铁的装入量：15.78t，铁水为39.22t。
（2）电炉初炼：电炉冶炼通过送电吹氧完成钢液的脱碳、脱磷，去除钢中的部分氢氮等气体，加入造氧化渣的渣料16kg/t，控制终点碳0.10%，终点磷0.013%，出钢温度在1650℃。出钢过程吹氩搅拌，加入适量碳粉脱氧，加入含铝脱氧剂（钢芯铝2.2kg/t）、加入包内精炼渣料的量14kg/t钢。
（3）LF精炼：送电化渣、调渣、喂线、搅拌等，进行钢液的脱氧脱硫，去除夹杂，调整成分，控制温度等处理。加入碳粉0.5kg/t、碳化硅1.2kg/t扩散脱氧及喂入铝线1.0kg/t强脱氧相的复合脱氧方式脱氧，根据取样分析结果，加入0.55kg/t钢镍板调整钢中镍含量；在LF炉出钢前喂铝线0.4kg/t调整钢中铝含量，喂入钙线0.4kg/t。对夹杂物做变质处理并深脱氧，出钢温度1630℃。
（4）VD真空处理：LF出钢后扒出1/2的精炼渣，钢水入VD炉后，真空度67pa以下保持14分钟，破空后测温、取样，钢液软吹15min，将钢液温度调整到连铸工艺中的温度。
实施例2
钢种：37CrNi3，Ni含量：3.00-3.50%，熔炼成分Ni:3.26%。
依次按照以下方法制造：
（1）配料：炉料结构铁水+低镍生铁。低镍生铁镍含量5.5%，钢铁料总装入量54t，钢铁料收得率90%，出钢量48.6吨，镍回收率99%，电炉出钢控制镍含量3.00%，通过下式计算低镍生铁的装入量，其中，所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值是37CrNi3中Ni含量的下限值：
低镍生铁的装入量＝出钢量×所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值÷钢铁料的回收率÷低镍生铁中的镍含量÷镍回收率，为：48.6t×3%÷0.90÷5.5%÷0.99＝29.75t。
得到低镍生铁的装入量：29.75t，铁水为24.25t。
（2）电炉初炼：电炉冶炼通过送电吹氧完成钢液的脱碳、脱磷，去除钢中的部分氢氮等气体，加入造氧化渣的渣料19kg/t控制终点碳0.21%，终点磷0.012%，出钢温度1620℃。出钢过程吹氩搅拌，加入适量碳粉脱氧，含铝脱氧剂（即，钢芯铝1.5kg/t）、包内精炼渣料加入量15 kg/t钢。
（3）LF精炼：送电化渣、调渣、喂线、搅拌等，进行钢液的脱氧脱硫，去除夹杂，调整成分，控制温度等处理。加入碳粉0.4kg/t、碳化硅1.0kg/t扩散脱氧及喂入铝线1.0kg/t强脱氧相的复合脱氧方式脱氧，根据取样分析结果，加入2.6kg/t钢镍板调整钢中镍含量；在LF炉出钢前喂铝线0.4kg/t调整钢中铝含量，喂入硅钙线0.35kg/t对夹杂物做变质处理并深脱氧，出钢温度1610℃。
（4）VD真空处理：LF出钢后扒出3/5的精炼渣，钢水入VD炉后，真空度67pa以下保持12分钟，破空后测温、取样，钢液软吹15分钟，将钢液温度调整到连铸工艺中的温度。
通过本发明提供的电炉短流程冶炼含镍钢的方法，在充分利用现有工艺装备，无需增加投资的情况下，通过改变电炉炉料结构（铁水+低镍生铁），实现电炉大范围、低成本冶炼含镍（0.30～5.0%）合金钢及齿轮钢，具有良好的推广应用价值。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅仅在描述性的意义上而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。

Claims (6)

1.一种电炉短流程冶炼含镍钢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）配料：炉料结构为铁水和低镍生铁，炉料的总装入量为54～56吨，其中，低镍生铁中的镍含量为0.8～6质量%，
低镍生铁的装入量通过下式计算：
低镍生铁的装入量＝出钢量×所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值÷钢铁料的回收率÷低镍生铁中的镍含量÷镍回收率；
其中，所述低镍生铁的装入量和出钢量的单位为吨；所要冶炼的含镍钢中镍含量下限值和低镍生铁中的镍含量单位为%；
（2）电炉初炼：通过吹氧进行钢液的脱碳，脱磷，去除钢中的氢、氮气体；其中，造氧化渣的渣料的加入量14kg/t～20kg/t；控制终点碳为0.06～0.25质量%、终点磷≤0.015质量%；出钢过程中，含铝脱氧剂的加入量为1.0kg/t～2.5kg/t、包内精炼渣的加入量为10kg/t～15kg/t；出钢温度为1600～1680℃；
（3）LF精炼：对钢液进行脱氧，脱硫，去除杂质，调整成分；采用碳粉和碳化硅扩散脱氧以及喂入铝线强脱氧相脱氧的复合脱氧方式进行脱氧；对镍含量进行微调；在LF炉出钢前，喂铝线调整钢中铝含量，喂入硅钙线对夹杂物做变质处理并深脱氧；出钢温度1560～1640℃；
（4）VD真空处理：LF出钢后扒出1/3～2/3的精炼渣；钢液进入VD炉后，在真空度67pa以下保持12～20分钟，破空后测温，取样；钢液软吹10～20min，调整温度至连铸温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述钢铁料的回收率为0.90。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述镍回收率为0.99。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，出钢过程吹氩搅拌，加入碳粉脱氧。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，采用电解镍或镍板对镍含量进行微调。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述含镍钢为齿轮钢。
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