CN104928435A - 一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，属于炼钢生产技术领域。生产工艺流程为康斯迪电炉全铁水冶炼→偏心底出钢→LF-VD精炼→浇铸→轧制→产品入库。通过对康斯迪电炉设备及技术改造，去除原有加热电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度，采用转炉模式100％全铁水进行冶炼；根据冶炼钢种要求成分，终点成分高低可控，降低了钢水原始氧化性，且利用康斯迪电炉的偏心底出钢方式，防止高氧化性渣进入钢包，这样兼顾了转炉和电炉的优点，可以低成本生产45#、40Cr、20-42CrMo、20CrMnTi、37Mn5、GCr15、T10等各类碳素结构钢、合金结构钢及合金钢的优特钢品种。

Description

一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法

技术领域

本发明属于炼钢生产技术领域，特别是提供了一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，适用于传统电炉通过生产设备改造及技术升级，可进行100％全铁水冶炼，同时优化LF炉精炼工艺生产各类优特钢钢种。

背景技术

优特钢主要指碳结钢、合金结构钢钢及弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、非调钢等为代表的合金钢，且普遍具有较低的硫磷含量要求，用途非常广泛。

在本发明之前，国内传统的优特钢生产工艺主要分为两种：废钢→电炉冶炼→LF炉精炼→真空精炼→模铸或连铸→轧制；高炉铁水→转炉冶炼→LF炉精炼→真空精炼→模铸或连铸→轧制。即转炉和电炉两种生产工艺，采用传统电炉工艺生产优特钢废钢价格高、能耗高、周期长、残余元素高，生产成本难以承受，虽然电炉生产厂经过技术提升，也加入部分铁水进行冶炼生产，但铁水加入比例有一定限制；采用转炉工艺生产优特钢，终点碳一般难于控制，出钢炉渣及钢水氧化性强，钢材纯净度不理想。

本发明通过对传统电炉的装备技术改造，可以如转炉一样进行全铁水冶炼生产，冶炼终点可以采用高拉碳出钢，且可以采用电炉固有的偏心底出钢方式防止氧化渣进入钢包，兼具了电炉与转炉的优点。同时结合出钢脱氧工艺及后续的精炼造渣工艺优化，降低了生产成本，提高了产品质量。本发明采用康斯迪电炉全铁水初炼－LF+VD炉精炼工艺，可以生产45#、40Cr、20-42CrMo、20CrMnTi、37Mn5、GCr15、T10等等各类碳结、合金结构钢及合金钢的优特钢品种。

发明内容

本发明的目的是提供一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，该方法同时兼具电炉与转炉的优点，既可以与转炉一样100％全铁水氧气吹炼降低生产成本，也可以利用电炉特有的出钢方式避免危害钢水纯净度的氧化渣进入下一步工序，同时还可进一步优化出钢脱氧方式和后续LF炉精炼造渣方式。

本发明的工艺流程为康斯迪电炉全铁水冶炼→偏心底出钢→LF-VD精炼→浇铸→轧制→产品入库。

本发明的技术关键主要有以下几点：1、进行康斯迪电炉设备改造，去除原有加热电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度，采用转炉模式100％全铁水进行冶炼；

2、根据所炼钢种要求在较大范围内调整终点碳含量，终点碳含量在0.05-0.70％之间，终点成分高低简易可控，降低了钢水原始氧化性；这与传统电炉和转炉生产中相比具有优势。

3、利用康斯迪电炉的偏心底出钢方式，防止高氧化性渣进入钢包，同时由于电炉下渣较少，需对精炼的渣量及炉渣成分进行优化控制。

4、充分利用电炉原有的偏心底出钢方式，降低了高氧化渣进入钢包的可能，出钢过程补加200-1000kg造渣料，优化了后续精炼造渣工艺，利于钢水纯净度的提高。

采取的措施是通过对传统电炉进行设备及技术改造，电炉采用100％全铁水进行冶炼，控制合适的炉壁氧枪吹氧强度及底吹氩搅拌，在达到目标温度和磷含量等指标要求下，根据冶炼钢种控制合理的出钢碳含量。出钢过程采用偏心底出钢技术，防止炉中高氧化性炉渣进入钢包。另一方面，优化出钢脱氧操作和LF炉造渣工艺，可以满足大部分优特钢的生产技术要求。

本发明在各环节控制的工艺参数如下：

(1)电炉在装入制度上，少装或不装废钢，铁水装入量为80％-100％；

(2)去除电炉原有电极，采用炉壁氧枪吹氧冶炼铁水，终点碳含量在0.05-0.70％，磷含量P≤0.015％；

(3)出钢采用偏心底出钢方式，防止氧化渣进入钢包；

(4)出钢过程补加200-1000kg造渣料，同时采用铝或硅锰合金脱氧；

(5)进入LF炉精炼等后续环节生产各类优特钢品种。

所述的全铁水冶炼工艺是指：电炉少装或不装废钢，铁水装入量最大可达到100％；

所述的终点碳高低可控是指在冶炼高碳钢时，如轴承钢生产采用高拉碳操作为减少碳粉加入量及降低钢材原始氧化性，终点碳含量控制在0.30-0.80％；在冶炼如20CrMnTi等较低碳钢时，根据钢种标准成分，降低出钢碳含量在0.05-0.15％。

本发明一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，需进行传统电炉设备及技术改造，取消原电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度。

本发明可以在电炉中进行如转炉一样的全铁水吹氧操作，同时利用电炉的设备特点进行偏心底出钢，解决了转炉炉渣高氧化性炉渣下渣的弊端。

本发明根据冶炼钢种要求成分，终点成分高低可控，既降低了生产成本，也降低了钢水原始氧化性，利于钢材纯净度的提高。

本发明由于终点碳含量和出钢方式的变化，与原有的转炉或传统电炉相比，需对钢水脱氧及精炼造渣工艺上进行优化。

采用该工艺可以冶炼45#、40Cr、20-42CrMo、20CrMnTi、37Mn5、GCr15、T10等各类碳结、合金结构钢及合金钢的优特钢品种，且为后续精炼及连铸工艺生产成本低，钢材纯净度高的钢水创造了条件。

具体实施方式

生产优特钢的流程为：康斯迪电炉全铁水冶炼→偏心底出钢→LF-VD精炼→浇铸→轧制→产品入库。

例1：高碳钢轴承钢GCr15生产

采用100％全铁水装入制度，铁水S≤0.050％，总装入量75吨，炉壁氧枪吹氧操作。终点碳含量0.56％，磷含量0.008％，采用铝合金终脱氧，电炉采用Si-Mn合金配Mn，不足Si部分用硅铁补齐，采用高碳铬铁配铬。偏心底出钢，出钢加入300kg造渣料。

表1、实物质量检验结果

例2：齿轮钢20CrMnTi生产

采用100％全铁水装入制度，铁水S≤0.050％，总装入量75吨，炉壁氧枪吹氧操作。终点碳含量0.08％，磷含量0.007％，采用铝合金终脱氧，电炉采用Si-Mn合金配Mn，不足Si部分用硅铁补齐，采用中碳或低碳铬铁配铬。偏心底出钢，出钢加入200kg造渣料。

表2 20CrMnTi实物化学成分

表3 20CrMnTi实物金相结果

技术效果

(1)通过采用电炉全铁水冶炼工艺，铁水装入量可达100％，终点碳含量高低可控，降低了电耗及废钢、碳粉等原辅料用量，节约生产成本200元/吨钢以上，生产的钢材残余元素低，纯净度高。

(2)通过电炉的终点控制及偏心底出钢技术，优化钢水脱氧及造渣工艺，钢材纯净度较高。

Claims (3)

1.一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，工艺流程为康斯迪电炉全铁水冶炼→偏心底出钢→LF-VD精炼→浇铸→轧制→产品入库；在工艺中控制的技术参数如下：

(1)电炉在装入制度上，少装或不装废钢，铁水装入量为80％-100％；

(2)去除电炉原有电极，采用炉壁氧枪吹氧冶炼铁水，终点碳含量在0.05-0.70％，磷含量P≤0.015％；

(3)出钢采用偏心底出钢方式，防止氧化渣进入钢包；

(4)出钢过程补加200-1000kg造渣料，同时采用铝或硅锰合金脱氧；

(5)进入LF炉精炼。

2.根据权利要求1所述的电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，其特征在于，需对康斯迪电炉设备改造，去除原有加热电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度，采用转炉模式进行100％全铁水进行冶炼。

3.根据权利要求1所述的电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，其特征在于，终点碳含量在0.05-0.70％之间。