CN104087711B - 提高钢液纯净度的方法和碳合结钢钢锭 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高钢液纯净度的方法和碳合结钢钢锭，该方法包括下述步骤：A、采用EBT电炉初次冶炼、EBT出钢过程中按次序加入精选还原剂、初配基础渣获得预脱氧钢液、还原渣系；B、LF精炼炉精炼，采用钢渣界面脱氧及钢渣扩散脱氧，并配合氩气搅拌，得到纯净度较高的钢液；C、采用VD真空精炼炉进行真空处理，并在真空处理过程中，保证在极限真空度小于67pa的时间大于15分钟。

Description

提高钢液纯净度的方法和碳合结钢钢锭

技术领域

本发明涉及提高钢液纯净度的方法和碳合结钢钢锭，更具体地说，涉及一种在冶炼过程中还原模型配合精炼渣系优化来提高钢液纯净度的方法和一种利用该方法净化的碳合结钢钢锭。

背景技术

随着用户对钢材质量的要求越来越高，国内对钢液纯净度的研究主要依靠LF精炼炉电极加热、钢包底吹氩、造白渣等手段来降低钢水中氧、硫等有害元素的含量。然而，现有技术中的这些手段需要对炼钢过程进行精确地控制，并且提高钢液纯净度的效果有限。

为此，需要一种新的能够提高钢液纯净度的方法。

发明内容

本发明的一方面涉及一种提高钢液纯净度的方法，该方法包括下述步骤：A、采用EBT电炉初次冶炼、EBT出钢过程中按次序加入精选还原剂、初配基础渣获得预脱氧钢液、还原渣系；B、LF精炼炉精炼，采用钢渣界面脱氧及钢渣扩散脱氧，并配合氩气搅拌，得到纯净度较高的钢液；C、采用VD真空精炼炉进行真空处理，并在真空处理过程中，保证在极限真空度小于67pa的时间大于15分钟。

根据本发明的另一方面，初次冶炼采用氧化法来进行冶炼，其中，精选还原剂在出钢过程中加入，并且考虑还原剂对渣系的影响来进行渣系设计，从而能够获得高纯净度的钢液。

根据本发明的另一方面，在出钢过程中，按次序及配比加入增碳剂、钢芯铝、精炼渣及石灰，其中增碳剂的加入次序及加入量考虑增碳效果及脱氧效果，钢芯铝加入量考虑脱氧效率及对渣系的影响，精炼渣和石灰的加入量要求成渣块、吸附脱氧脱硫产物能力强。

根据本发明的另一方面，在步骤B中，使用碳粉进行扩散脱氧，并且使用碳化硅进行钢渣界面脱氧。

根据本发明的另一方面，控制SiC的用量和使用时机，达到渣系优化及最佳还原效果。其中，SiC的用量可为2.5kg/t钢，并且SiC的加入时机可为LF座包并升温至1560℃后一次性加入。

根据本发明的另一方面，在真空处理前可以去除1/2至2/3的渣。

根据本发明的另一方面，在步骤C中，利用钙进行脱氧及非金属夹杂物球化处理。

根据本发明的另一方面，所述方法还包括对经过步骤C处理后的钢液进行模铸处理，其中，模铸时采用下注法，在浇钢前向钢锭模内吹入氩气以排出空气。

本发明的又一方面涉及一种利用根据本发明的提高钢液纯度的方法净化的碳合结钢钢锭。

根据本发明的另一方面，所述碳合结钢钢锭为低、中、高碳合金含量小于等于3wt％的碳合结、模具钢锻轧制型钢。

具体实施方式

下面，将参照示例性实施例来更具体地描述本发明，然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不局限于这里阐述的示例性实施例。本领域技术人均应理解，仅以说明性的意义来提供下面的实施例，而不是处于限制本发明的目的。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的原理充分地传达给本领域技术人员。

本发明的一个实施例涉及一种提高钢液纯净度的方法，该方法包括下述步骤：A、采用EBT电炉初次冶炼、EBT出钢过程中按次序加入精选还原剂、初配基础渣获得预脱氧钢液、还原渣系；B、LF精炼炉精炼，采用钢渣界面脱氧及钢渣扩散脱氧，并配合氩气搅拌，得到纯净度较高的钢液；C、采用VD真空精炼炉进行真空处理，并在真空处理过程中，保证在极限真空度小于67pa的时间大于15分钟。

在步骤A中，初次冶炼可以采用氧化法来进行冶炼。其中，精选还原剂在出钢过程中加入，并且考虑还原剂对渣系的影响来进行渣系设计，从而能够获得高纯净度的钢液。

其中，综合考虑还原剂进入钢液合金化的部分后，与钢液反应的氧化产物进入炉渣中对渣系造成的影响。

另外，在步骤A中，先加入精选还原剂，然后再按照配比加入渣料，从而能够确保前期快速脱氧。因此，在精炼后期，有利于夹杂物上浮，并且有利于加快深度脱硫。

更具体地说，在出钢过程中，按次序及配比加入增碳剂、钢芯铝、精炼渣及石灰，其中增碳剂的加入次序及加入量考虑增碳效果及脱氧效果，钢芯铝加入量考虑脱氧效率及对渣系的影响，精炼渣和石灰的加入量要求成渣块、吸附脱氧脱硫产物能力强。

在步骤B中，可以使用碳(C)粉进行扩散脱氧，并且可以使用碳化硅(SiC)进行钢渣界面脱氧。在该过程中，通过控制SiC的用量和使用时机，能够进一步优化渣系，并且能够实现最佳的还原效果。

其中，控制SiC的用量(例如，2.5kg/t钢)和使用时机(例如，LF座包并升温至1560℃后一次性加入)，从而达到渣系优化及最佳还原效果。

更具体地说，在钢包入LF精炼炉后，调整氩气流量并送电精炼。为了进一步脱氧，采用SiC钢渣界面脱氧，脱氧速度快，形成保持10min左右的泡沫渣，在精炼时采用快速升温，利于快速深脱硫，还原后期主要以碳粉还原为主，保持渣的持续发泡及扩散脱氧，控制[S]≤0.005％、[O]≤15ppm、夹杂物满足标准要求。

在步骤C中，可以使用Ca来进行脱氧和金属夹杂物球化处理。其中，在VD炉精炼过程中，可以以0.5kg/t钢的量向钢液中喂入钙线，从而能够有利于对钢液进行脱氧和金属夹杂物球化处理。

根据本发明的一个实施例，在步骤C中，可以在真空处理前去除一部分渣。例如，可以去除1/2～2/3的渣，优选地，可以去除50％的渣。

更具体地，在真空精炼过程中，为了保证VD真空精炼炉的去气效果，在钢液真空处理前适当减少渣量，例如在真空处理前去渣50％，以保证在真空处理时炉渣透气性良好，并通过真空处理及采用Ca进行脱氧处理以使钢中氧含量及夹杂物降到尽可能低的水平。在真空处理过程中，保证在极限真空度小于67pa的时间大于15分钟以使钢液中气体含量进一步降低。

经过步骤C处理后的钢液可以进行模铸处理。其中，模铸时可以采用下注法，浇钢过程全程水口氩气保护，得到优质的碳合结钢钢锭。根据本发明的一个实施例，在浇钢前向可以钢锭模内吹入氩气以排出空气，从而避免空气对钢锭产生影响。

利用根据本发明的示例性实施例获得的钢锭可以是碳合结钢钢锭，其中，所述碳合结钢锭可以是低、中、高碳合金含量小于等于3wt％的碳合结、模具钢锻轧制型钢。

根据本发明的一个实施例，钢液可以是碳合结和低合金高碳模具钢，且为通用碳合结钢和模具钢，该钢含有不大于3wt％Cr、Si、Mn、Mo、V等合金元素。然而本发明不限于此，本发明的钢液净化方法也可以用于其它钢液。

在下文中，将参照具体的示例更详细地描述本发明。

示例1：42CrMoA冶炼

a、配料：采用氧化法配料，以精选废钢、生铁为主。

b、EBT炉初炼：

在出钢过程按次序及配比加入增碳剂、钢芯铝、精炼渣及石灰，增碳剂的加入次序及加入量考虑增碳效果及脱氧效果，钢芯铝加入量考虑脱氧效率及对渣系的影响，精炼渣和石灰的加入量要求成渣块、吸附脱氧脱硫产物能力强。

c、LF钢包炉精炼：

采用LF钢包炉进行精炼，钢包入LF精炼炉后，调整氩气流量并送电精炼。为了进一步脱氧，采用SiC钢渣界面快速脱氧，并形成保持10min左右的泡沫渣，精炼时采用快速升温，利于快速深脱硫，还原后期主要以碳粉还原为主，保持渣的持续发泡及扩散脱氧，控制S≤0.005％、[O]≤15ppm、夹杂物满足标准要求。

d、VD真空精炼炉精炼：在真空处理过程中，一方面为保证精炼渣的透气率(保证脱氮去氢效果)及精炼渣吸附夹杂效果，本发明要求真空处理前除渣1/2方可抽空。要求入VD真空精炼炉渣厚度40-80mm。另一方面为控制钢液中的非金属夹杂物，提高冶金质量，要求VD前根据钢中硅含量，喂硅钙线100-200米/炉。极限真空度≤67Pa下的保持时间≥15min。真空处理过程中合理调整Ar气流量(1大气压至67Pa),Ar气流量由30Nl/min到120Nl/min逐渐升高，在极限真空度≤67Pa时，保持时间15min过程中，Ar气流量控制在120Nl/min到200Nl/min。通过真空处理可获得优质精炼钢液。

e、模铸：模铸时一方面采用在水口氩气(流量：80Nl/min)全程保护浇钢和浇注过程中模内吹Ar排除空气相结合的方法，另一方面确保钢包水口离中注管口高度≤90mm，保证自动开浇。可获得高洁净度钢锭。

f、钢锭锻轧成型钢后，取样检验氧含量及夹杂物。

采用本实施例的方法通过加工成型钢。[S]≤0.005％、[O]≤15ppm、B类夹杂物≤1.5级，满足国家相关标准和用户要求。

示例2：GCr15冶炼

除了使用铝块来代替钢芯铝之外，利用与示例1相同的方法对钢液进行净化，并利用净化后的钢液加工成型钢。其中，在示例2中，[S]≤0.005％、[O]≤10ppm、B类夹杂物≤1.5级，满足国家相关标准和用户要求。

示例3：O1冶炼

除了使用铝块代替钢芯铝，并且使用碳粉或钢渣友来代替碳化硅之外，利用与示例1相同的方法对钢液进行净化，并利用净化后的钢液加工成型钢。其中，在示例3中，[S]≤0.008％、[O]≤20ppm、B类夹杂物≤2级，满足国家相关标准和用户要求。

对比示例1：

除了使用FeSi来代替钢芯铝之外，利用与示例1相同的方法对钢液进行净化，并利用净化后的钢液加工成型钢。其中，在对比示例1中，[S]≤0.010％、[O]≤30ppm、B类夹杂物≤3.5级，不能满足国家相关标准和用户要求。

对比示例2：

除了使用FeSi来代替部分钢芯铝，并使用石灰及CaF2来代替碳化硅之外，利用与示例1相同的方法对钢液进行净化，并利用净化后的钢液加工成型钢。其中，在对比示例2中，[S]≤0.010％、[O]≤30ppm、B类夹杂物≤3级，不能满足国家相关标准和用户要求。

由以上示例可见，利用本发明的提高钢液纯净度的方法，通过调整还原剂的加入时机和加入量、SiC的用量和使用时机和/或对渣系进行调整，能够有效地净化钢液，从而使利用该钢液制造的产品中[S]、[O]、B类夹杂物等指标满足国家相关标准和用户要求。

另外，现有技术中的依靠LF精炼炉电极加热、钢包底吹氩、造白渣等手段来降低钢水中氧、硫等有害元素的含量,需要对炼钢过程进行精确地控制，并且提高钢液纯净度的效果有限。利用本发明的提高钢液纯净度的方法，精选还原剂在EBT出钢过程中按一定顺序加入，并且考虑还原剂对渣系的影响来进行渣系设计，LF精炼使用碳化硅进行钢渣界面脱氧，从而能够获得高纯净度的钢液。

虽然已经结合特定的实施例详细地描述了本发明，然而本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。本发明的范围由权利要求书及其等同物来限定。

Claims (6)

1.一种提高钢液纯净度的方法，该方法包括下述步骤：

A、采用EBT电炉初次冶炼、EBT出钢过程中按次序加入精选还原剂、初配基础渣获得预脱氧钢液、还原渣系；

B、LF精炼炉精炼，采用钢渣界面脱氧及钢渣扩散脱氧，并配合氩气搅拌，得到纯净度较高的钢液；

C、采用VD真空精炼炉进行真空处理，并在真空处理过程中，保证在极限真空度小于67pa的时间大于15分钟，

其中，初次冶炼采用氧化法来进行冶炼，其中，精选还原剂在出钢过程中加入，并且考虑还原剂对渣系的影响来进行渣系设计，从而能够获得高纯净度的钢液，

其中，在出钢过程中，按次序及配比加入增碳剂、钢芯铝、精炼渣及石灰，其中增碳剂的加入次序及加入量考虑增碳效果及脱氧效果，钢芯铝加入量考虑脱氧效率及对渣系的影响，精炼渣和石灰的加入量要求成渣块、吸附脱氧脱硫产物能力强，

其中，在步骤B中，使用碳粉进行扩散脱氧，并且使用碳化硅进行钢渣界面脱氧，

其中，SiC的用量为2.5kg/t钢，并且SiC的加入时机为LF座包并升温至1560℃后一次性加入。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在真空处理前去除1/2至2/3的渣。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤C中，利用钙进行脱氧及非金属夹杂物球化处理。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括对经过步骤C处理后的钢液进行模铸处理，其中，模铸时采用下注法，在浇钢前向钢锭模内吹入氩气以排出空气。

5.一种利用如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的方法净化的碳合结钢钢锭。

6.如权利要求5所述的碳合结钢钢锭，其中，所述碳合结钢钢锭为低、中、高碳合金含量小于等于3wt％的碳合结、模具钢锻轧制型钢。