CN105039632A

CN105039632A - 一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法

Info

Publication number: CN105039632A
Application number: CN201510445549.6A
Authority: CN
Inventors: 徐志东; 桂江兵; 徐志; 李媛; 吴杰; 范植金; 张帆; 王瑞敏; 周新龙
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: CN105039632B

Abstract

本发明公开了一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，包括：1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C大于0.098wt％，溶解氧α[O]为280×10^-6～350×10^-6；出钢过程连续吹氩，温度1650～1690℃，出钢加Al块，石灰和萤石，C控制在0.18～0.22wt％；2)吹氩：到站后，根据出钢碳喂铝线，再吹氩；3)LF炉精炼：渣面加铝丸，渣量1.5～2.0％，造白渣，精炼渣碱度3.5～5.0；T≥1550℃时，取样分析，调整化学成分；在精炼中后期喂钛线，再加硼铁；精炼过程全程吹氩，起坑前喂入Si-Ca线，搅拌后上连铸平台。采用本发明的冶炼方法B的收得率不低于80％。

Description

一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法

技术领域

本发明涉及紧固件用钢的生产技术领域，尤其涉及一种提高20MnTiB紧固件用钢冶炼中B的收得率方法。

背景技术

含硼钢是我国合金结构钢中的主要品种之一，现已相继开发了20余个钢种。20MnTiB钢作为低碳硼钢，其具有优异的综合力学性能和加工性能被广泛应用于高强度螺栓螺母。稳定且良好的B元素收得率不仅在工艺上能保证成分的稳定性，从而改善钢的淬透性，最终提高钢的综合性能的稳定性和一致性；而且可以精准控制钢中硼的含量，从而防止或者消除硼脆现象，同时也降低成本，增强钢材的市场竞争力。因此，提高B的收得率至关重要。

经检索，专利CN200710193055.9，公开了一种钢铁冶炼过程中硼铁的加入方法，所述的钢铁冶炼过程包括电炉熔化、精炼、真空处理，本方法控制精炼后钢液中氧含量不大于20ppm、铝重量含量不小于0.010％；真空前喂入铝至钢液中铝重量百分含量为0.080-0.120％，然后加入硼铁，进行真空处理，处理过程大吹氩搅拌。采用本发明方法后，冶炼后硼的回收率能达到90％以上，钢水中硼分布均匀，显著增加了钢的淬透性，改善了钢的致密性和热轧性能，在不改变塑性和冲击韧性的前提下增加钢的强度；其缺点是精炼处理后Al含量过高，易生成Al₂O₃夹杂物，造成中间包水口结瘤，浇铸不顺利而引起断浇。专利CN200810015497.9，公开了一种真空冶炼含硼钢提高和稳定硼回收率的方法，钢水真空处理前进行硼合金化，依次包括以下步骤：1)、钢水采用脱氧能力大于硼的脱氧剂脱氧，钢水经LF炉或其他还原炉脱氧精炼后，最终控制炉渣成分(％FeO)+(％MnO)＜1.50％，(％SiO2)＜15.00％，重量比；2)、加入硼铁；3)、钢水真空处理；4)、钢水真空处理后，取钢水样分析硼含量。钢水真空处理后，取钢水样分析，硼回收率稳定在90％以上，可实现生产同一含硼钢种，炉与炉之间熔炼成分硼含量偏差小于2ppm(即0.0002％)；其缺点是需要经过真空处理，增加了生产成本。

发明内容

本发明提供一种成本较低，并且能够提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，包括：

1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C大于0.098wt％，溶解氧α[O]为280×10^-6～350×10^-6；冶炼末期底吹搅拌，保持出钢过程连续吹氩；出钢温度1650～1690℃，出钢过程加入Al块脱氧，加入石灰和萤石造渣，出钢C控制在0.18～0.22wt％，其它元素按标准中下限控制；

2)吹氩：到站吹氩3min，根据出钢碳，喂入铝线进一步脱氧，溶解氧α[O]为50×10^-6～80×10^-6，再吹氩后起吊至LF；

3)LF炉精炼：加铝丸在渣面扩散脱氧，渣量控制在1.5～2.0％，采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，造白渣，精炼渣碱度按3.5～5.0控制，渣系成分为CaO：51.48～56.91％，SiO₂：10.05～16.07％，Al₂O₃：13.54～16.85％；T≥1550℃时，取样进行成分分析，调整化学成分；在精炼中后期喂钛线，再加入硼铁；精炼过程全程吹氩，起坑前喂入Si-Ca线，搅拌后上连铸平台。

进一步地，所述转炉出钢过程中按吨钢0.8～1.2kg加入Al块。

进一步地，所述转炉出钢过程中按吨钢加入石灰580～690kg和萤石75～102kg。

进一步地，所述转炉出钢采用挡渣出钢方式，控制转炉下渣量≤100mm。

进一步地，所述氩站到站后，根据出钢碳按吨钢0.2～0.3kg喂入铝线。

进一步地，所述LF炉精炼，按吨钢加0.33～0.5kg铝丸在渣面扩散脱氧。

进一步地，所述喂钛线钢水温度在1575～1585℃，喂钛线速度3.0～5.0m/s。

进一步地，所述LF炉精炼起坑前3～5分钟，按吨钢0.55～0.65kg喂入Si-Ca线。

本发明提供的一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，可以使B的收得率由50％提高到80％以上，大大降低了20MnTiB钢冶炼成本，而且精确控制B元素收得率不仅在工艺上保证了成分的稳定性，改善了钢的淬透性，并且提高了钢综合性能的稳定性和一致性，而且可以精准控制钢中硼的含量，从而防止或者消除硼脆现象，进而的提高了产品的竞争力。

具体实施方式

一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，包括如下步骤：

1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C大于0.098wt％，防止钢水过氧化，钢中溶解氧α[O]为280×10^-6～350×10^-6；冶炼末期底吹搅拌，促进钢、渣平衡，保持出钢过程连续吹氩；采用挡渣出钢，出钢温度控制在1650～1690℃，控制转炉下渣量≤100mm；采用炉外合金化，出钢过程中按吨钢0.8～1.2kg随钢流加入Al块脱氧；石灰580～690kg、萤石75～102kg出钢过程中随钢流加入造渣，C控制在0.18～0.22wt％(含合金带入的碳)，其它元素按标准中下限控制。

2)吹氩工艺：到站吹氩3min后，测温、取样，根据出钢碳，喂入铝线0.2～0.3kg/t进一步脱氧，溶解氧α[O]为50×10^-6～80×10^-6，(碳高按下限加入铝线，碳低按上限加入铝线)，再吹氩3min后起吊至LF。

3)LF炉精炼工艺：加0.33～0.5kg/t铝丸在渣面扩散脱氧，渣量控制在1.5～2.0％，采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，视渣况适当加入活性石灰、萤石和SiC粉调整熔渣，渣面脱氧，形成白渣，精炼渣碱度按3.5～5.0控制，渣系成分为CaO：51.48～56.91％，SiO₂：10.05～16.07％，Al₂O₃,13.54～16.85％；T≥1550℃时，取第一样进行成分分析，按内控及目标成分要求调整化学成分，调好成分后，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。在精炼中后期喂钛线，喂线钢水温度在1575～1585℃，喂线速度3.0～5.0m/s，再加入硼铁；精炼过程全程吹氩，起坑前3～5分钟按吨钢0.55～0.65kg喂入Si-Ca线，搅拌3分钟后上连铸平台。

采用上述的冶炼的方法取样分析后，B的收得率不低于80％。

本发明从转炉炼钢时就开始控制钢溶解氧含量，在转炉降低吹氧量，降低钢液的整体含氧量，后期通过铝来降低钢水的氧化性，以及适合的碱度，从而减少加入的钛、硼与氧接触而发生反应导致收得率降低，从而达到提高收得率的目的。

实施例1

本发明实施例提供的一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，具体如下：

1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C0.125wt％，防止钢水过氧化，钢中溶解氧α[O]为285×10^-6；冶炼末期底吹搅拌，促进钢、渣平衡，保持出钢过程连续吹氩；采用挡渣出钢，出钢温度控制在1690℃，控制转炉下渣量30mm；采用炉外合金化，出钢过程中按吨钢0.8kg随钢流加入Al块脱氧；石灰583kg、萤石82kg，出钢过程中随钢流加入，C控制在0.21％(含合金带入的碳)，其它元素在标准中下限。

2)吹氩工艺：到站吹氩3min后，测温、取样，根据出钢碳，喂入铝线0.2kg/t进一步脱氧，溶解氧α[O]为70×10^-6，再吹氩3min后起吊至LF。

3)LF炉精炼工艺：加0.33kg/t铝丸在渣面扩散脱氧，渣量控制在1.5％，采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，视渣况适当加入活性石灰、萤石和SiC粉调整熔渣，渣面脱氧，形成白渣，精炼渣碱度按4.11控制，渣系成分为CaO：56.91％，SiO₂：13.85％，Al₂O₃13.54％；T1551℃时，取第一样进行成分分析，按内控及目标成分要求调整化学成分，调好成分后，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。在精炼中后期喂钛线，喂线钢水温度在1585℃，喂线速度3.0m/s，再加入硼铁。精炼过程全程吹氩，起坑前3分钟按吨钢0.58kg喂入Si-Ca线，搅拌3分钟上连铸平台。

上述实施的方法特征是：取样分析后，B的收得率83％。

实施例2

本发明实施例提供的一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，包括：

1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C0.118wt％，防止钢水过氧化，钢中溶解氧α[O]为310×10^-6；冶炼末期底吹搅拌，促进钢、渣平衡，保持出钢过程连续吹氩；采用挡渣出钢，出钢温度控制在1678℃，控制转炉下渣量65mm；采用炉外合金化，出钢过程中按吨钢1.0kg随钢流加入Al块脱氧；石灰630kg、萤石95kg，出钢过程中随钢流加入，C控制在0.19wt％(含合金带入的碳)，其它元素在标准中下限。

2)吹氩工艺：到站吹氩3min后，测温、取样，根据出钢碳，喂入铝线0.25kg/t进一步脱氧，溶解氧α[O]为60×10^-6，，再吹氩3min后起吊至LF。

3)LF炉精炼工艺：加0.4kg/t铝丸在渣面扩散脱氧，渣量控制在1.8％，采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，视渣况适当加入活性石灰、萤石和SiC粉调整熔渣，渣面脱氧，形成白渣，精炼渣碱度按4.3控制，渣系成分为CaO：51.48％，SiO₂：11.97％，Al₂O₃,14.81％；T1563℃，取第一样进行成分分析，按内控及目标成分要求调整化学成分，调好成分后，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。在精炼中后期喂钛线，喂线钢水温度在1578℃，喂线速度5m/s，再加入硼铁。精炼过程全程吹氩，起坑前5分钟按吨钢0.60kg喂入Si-Ca线，搅拌3分钟上连铸平台。

上述实施的方法特征是：取样分析后，B的收得率84.5％。

实施例3

1)转炉冶炼：采用高拉碳工艺，控制终点C0.10wt％，防止钢水过氧化，钢中溶解氧α[O]为347×10^-6；冶炼末期底吹搅拌，促进钢、渣平衡，保持出钢过程连续吹氩；采用挡渣出钢，出钢温度控制在1690℃，控制转炉下渣量87mm；采用炉外合金化，出钢过程中按吨钢1.2kg随钢流加入Al块脱氧；石灰690kg、萤石102kg，出钢过程中随钢流加入，C控制在0.18wt％(含合金带入的碳)，其它元素在标准中下限。

2)吹氩工艺：到站吹氩3min后，测温、取样，根据出钢碳，喂入铝线0.3kg/t进一步脱氧，溶解氧α[O]为60×10^-6，再吹氩3min后起吊至LF。

3)LF炉精炼工艺：加0.5kg/t铝丸在渣面扩散脱氧，渣量控制在2.0％，采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，视渣况适当加入活性石灰、萤石和SiC粉调整熔渣，渣面脱氧，形成白渣，精炼渣碱度按4.34控制，渣系成分为CaO：56.14％，SiO₂：12.93％，Al₂O₃：15.91％；T1557℃时，取第一样进行成分分析，按内控及目标成分要求调整化学成分，调好成分后，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。在精炼中后期喂钛线，喂线钢水温度在1585℃，喂线速度5.0m/s，再加入硼铁。精炼过程全程吹氩，起坑前5分钟按吨钢0.65kg喂入Si-Ca线，搅拌3分钟上连铸平台。

上述实施的方法特征是：取样分析后，B的收得率81.6％。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种提高20MnTiB高强度紧固件用钢冶炼中B的收得率方法，其特征在于：方法如下：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转炉出钢过程中按吨钢0.8～1.2kg加入Al块。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转炉出钢过程中按吨钢加入石灰580～690kg和萤石75～102kg。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转炉出钢采用挡渣出钢方式，控制转炉下渣量≤100mm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氩站到站后，根据出钢碳按吨钢0.2～0.3kg喂入铝线。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述LF炉精炼，按吨钢加0.33～0.5kg铝丸在渣面扩散脱氧。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述喂钛线钢水温度在1575～1585℃，喂钛线速度3.0～5.0m/s。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述LF炉精炼起坑前3～5分钟，按吨钢0.55～0.65kg喂入Si-Ca线。