CN105132787B - 一种高档矿山研磨球用b2超低碳偏析指数控制方法 - Google Patents
一种高档矿山研磨球用b2超低碳偏析指数控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，本发明的目的在于通过合理的炼钢、轧钢工艺制度，均匀铸坯的凝固，从源头降低铸坯的碳偏析指数，并通过轧钢后期的加热炉高温扩散，进一步进行优化，以获得硬度均匀的高档矿山研磨球产品。炼钢连铸过程通过正交分析实验，并结合铸坯的碳偏析检测，获得了合理的二冷配水制度，轧钢过程采用加热炉高温扩散缓冷技术，使得钢中各元素尽可能扩散，进一步优化偏析指数，获得了均匀、稳定的产品。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢的技术领域，尤其涉及一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法。
背景技术
由于钢液凝固过程中的选分结晶，造成铸坯各部位成分均不相同，这种现象就是偏析。一般容易发生中心偏析的元素有C、S、P等。由于许多优特钢在加工工艺及使用要求方面的特殊性，从而对碳的偏析提出了较严的要求，因此碳偏析指数就成为优特钢连铸坯很重要的质量指标。
碳偏析指数是研磨球行业最为看重的指标，它不仅影响加工后钢球的体积硬度还对钢球的疲劳寿命有着重要影响。因此，高档矿山研磨球不仅要求较低的碳偏析指数，而且对炉与炉之间的成分差距也有要求。
因此，针对碳偏析的成因并通过优化工艺加以控制，以降低碳偏析指数成为行业内研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于通过合理的炼钢、轧钢工艺制度，均匀铸坯的凝固，从源头降低铸坯的碳偏析指数，并通过轧钢后期的高温扩散，进一步进行优化，以获得硬度均匀的高档矿山研磨球产品。炼钢连铸过程通过正交分析实验，并结合铸坯的碳偏析检测，获得了合理的二冷配水制度，轧钢过程采用加热炉高温扩散缓冷技术，使得钢种各元素尽可能扩散，进一步优化的偏析指数，获得了均匀、稳定的产品。本发明提供一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，控制方法包括：
将钢水的碳含量的工艺成分设计为0.76%-0.78%，经过转炉熔炼，并采用高拉碳操作出钢、LF 精炼、VD真空精炼；
连铸工艺：全程保护浇注，将中间包钢水温度控制在1480-1510℃的范围，铸机断面310mm，钢水过热度控制在大于等于20℃，平均拉速控制小于等于0.80m/min,二冷配水控制在0.20L/kg —0.25L/kg的范围，并配合首、末端电磁搅拌，使铸坯偏析指数控制在0.90-1.17之间；
连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护；
连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在≤30℃的范围内，并配合恒拉速操作，通过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌；
轧钢工艺：采用加热炉高温扩散技术；
铸坯加热工艺：采用均热段温度，温度设定为1200℃-1250℃，保温时间为5-7小时，使各元素均匀性扩散。
优选地，连铸工艺中，将中间包钢水温度控制在1480-1490℃的范围，铸机断面310mm，钢水过热度控制在20-30℃，平均拉速控制在0.75-0.80m/min,二冷配水控制在0.23L/kg,得到的铸坯偏析指数范围为0.95-1.05。
优选地，连铸工艺中，中间包钢水温度控制在1501-1510℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.65米/分-0.69米/分，二冷配水选择为0.25L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.95-1.12。
优选地，将经过转炉、LF精炼炉、VD真空精炼的合格的钢水通过钢包经大包长水口转入中间包中，然后通过塞棒控制将中间包的钢水经浸入式水口进入结晶器中。
优选地，转炉熔炼工艺包括：按照铁水重量为总装入量的80%—85% 向转炉内装入铁水和废钢，入转炉铁水要求磷含量≤0.12%，铁水硅含量≤0.60%，铁水温度≤1350 ℃ ;
在转炉中加入造渣剂，造渣剂的CaO含量大于85% ，石灰的生烧率低于10%，石灰活性度大于320毫升，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在1620℃-1650℃左右；当钢水中的C 、P 百分含量符合要求时熔炼结束。之后钢水出炉，控制钢水的出炉温度为1600℃-1650℃，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包，转炉终点控制碳含量为0.50%-0.60%，磷含量＜0.015% 。
优选地，LF 精炼工艺：将钢水加热至1520℃— 1560℃后再加入造渣材料，并从钢水底部吹入氩气，进行搅拌，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、Si、Mn的化学成分控制稳定在窄成分范围内。
优选地，LF 精炼和VD真空精炼采用高碱度低氧化性渣精炼；碱度R4.0-6.0, TFe≤1.0%，LF炉处理毕进行弱吹氩25-35min，氩气流量为50 -100L/min，以钢水不发生裸露为准，保证钢水中的夹杂物能充分上浮。
优选地，轧钢工艺：钢坯经高压水除磷后，传送至轧制生产线进行快速轧制，轧制过程分为粗轧和精轧两个阶段，其中粗轧的始轧温度≤950℃，终轧温度为880℃—920℃；精轧时的始轧温度为830℃—900℃，终轧温度为800℃—830℃；轧机在保证轧辊冷却的前提下，减小轧辊的冷却水量。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
通过合理的炼钢、轧钢工艺制度，均匀铸坯的凝固，从源头降低铸坯的碳偏析指数，并通过轧钢后期的加热炉高温扩散，进一步进行优化，以获得硬度均匀的高档矿山研磨球产品。炼钢连铸过程通过正交分析实验，并结合铸坯的碳偏析检测，获得了合理的二冷配水制度，轧钢过程采用加热炉高温扩散缓冷技术，使得钢中各元素尽可能扩散，进一步优化偏析指数，获得了均匀、稳定的产品。
具体实施方式
本发明提供一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，控制方法包括：
将钢水的碳含量的工艺成分设计为0.76%-0.78%，经过转炉熔炼、LF 精炼、VD真空精炼，并采用高拉碳操作出钢；
B2为高碳钢，碳含量0.72%-0.82%，凝固过程极易产生碳偏析，因此在设计生产工艺时，进行了窄成分设计，将工艺成分设计为0.76%-0.78%。生产过程中通充分考虑合金增碳以及电炉出钢的“高拉碳”操作，炼钢过程严格按工艺要点执行。
连铸工艺：全程保护浇注，将中间包钢水温度控制在1480-1510℃的范围，铸机断面直径310mm，钢水过热度控制在大于等于20℃，平均拉速控制小于等于0.80m/min,二冷配水控制在0.20L/kg —0.25L/kg的范围，并配合首、末端电磁搅拌，使铸坯偏析指数控制在0.90-1.17之间，降低铸坯柱状晶率，提高中心等轴晶率，以有效降低碳偏析指数；
针对铸坯断面直径310mm，连铸过程进行了不同拉速、配水、过热度三相正交试验，通过对铸坯进行碳偏析指数检测，确定了最优的工艺参数，实现了超低碳偏析指数。具体正交试验方案如下：
通过对所采集数据进行分析，确立了过热度、平均拉速、二冷配水三个因素，并根据实际数据选取了三个水平，采用正交试验，结合低倍数据，对工艺参数进行了分析。具体正交试验设计如表1、2。
表1 正交试验设计
表2 正交试验安排
具体实施方案为：将经过转炉-LF精炼炉-VD真空精炼的合格的钢水通过钢包经大包长水口转入中间包中，然后通过塞棒控制将中间包的钢水经浸入式水口进入结晶器中。
通过正交实验（见表1）进行不同搭配的试验，根据铸坯的碳偏析检测衡量实验效果，选取最优的参数搭配进行工艺的固化。
针对B2（B2的液相线温度为1460℃）的生产，共进行9组试验，每组10炉。
第一组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1480-1490℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.75米/分-0.80米/分，二冷配水选择为0.23L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.95-1.05。
第二组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1480-1490℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.70米/分-0.74米/分，二冷配水选择为0.25L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.90-1.13。
第三组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1480-1490℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.65米/分-0.69米/分，二冷配水选择为0.20L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.95-1.17。
第四组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1491-1500℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.75米/分-0.80米/分，二冷配水选择为0.25L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.99-1.12。
第五组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1491-1500℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.70米/分-0.74米/分，二冷配水选择为0.20L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.90-1.12。
第六组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1491-1500℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.65米/分-0.69米/分，二冷配水选择为0.23L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.90-1.10。
第七组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1501-1510℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.75米/分-0.80米/分，二冷配水选择为0.20L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.93-1.11。
第八组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1501-1510℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.70米/分-0.74米/分，二冷配水选择为0.23L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.90-1.14。
第九组:生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1501-1510℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.65米/分-0.69米/分，二冷配水选择为0.25L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.95-1.12。
结合跟踪试验数据，可以看出采用第一组的数值，在钢水过热度20-30℃，平均拉速控制在0.75-0.80m/min,二冷配水控制在0.23L/kg的范围,得到的铸坯偏析指数最好,均控制在0.95-1.05以内。
连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护；
连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在≤30℃的范围内，并配合恒拉速操作，通过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌；
轧钢工艺：采用加热炉高温扩散技术；
铸坯加热工艺：采用均热段温度，温度设定为1200℃-1250℃，保温时间为5-7小时，使各元素均匀性扩散。
这样本发明通过合理的炼钢、轧钢工艺制度，均匀铸坯的凝固，从源头降低铸坯的碳偏析指数，并通过轧钢后期的加热炉高温扩散，进一步进行优化，以获得硬度均匀的高档矿山研磨球产品。炼钢连铸过程通过正交分析实验，并结合铸坯的碳偏析检测，获得了合理的二冷配水制度，轧钢过程采用加热炉高温扩散缓冷技术，使得钢中各元素尽可能扩散，进一步优化偏析指数，获得了均匀、稳定的产品。
进一步优选的，连铸工艺中，中间包钢水温度控制在1501-1510℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.65米/分-0.69米/分，二冷配水选择为0.25L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.95-1.12。
将经过转炉、LF精炼炉、VD真空精炼的合格的钢水通过钢包经大包长水口转入中间包中，然后通过塞棒控制将中间包的钢水经浸入式水口进入结晶器中。
转炉熔炼工艺包括：按照铁水重量为总装入量的80%—85% 向转炉内装入铁水和废钢，入转炉铁水要求磷含量≤0.12%，铁水硅含量≤0.60%，铁水温度≤1350 ℃ ;
转炉中加入造渣剂，造渣剂的CaO含量大于85% ，石灰的生烧率低于10%，石灰活性度大于320毫升，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在1620℃-1650℃左右；当钢水中的C 、P 百分含量符合要求时熔炼结束。之后钢水出炉，控制钢水的出炉温度为1600℃-1650℃，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包，转炉终点控制碳含量为0.50%-0.60%，磷含量＜0.015% 。
按照原料配比的要求，先把废钢等原料装入氧气顶底复吹转炉内，之后将纯净铁水通过用于中转的混铁炉混合均匀后引至转炉，再加入造渣用的石灰和轻烧白云石。力日料完成后，把氧气喷枪插入转炉内，采用顶底复吹的方式供氧强度吹入纯氧开始进行熔炼钢水，使纯氧直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。取样快速检测钢水中的C、P百分含量，当钢水中C、P含量均符合要求时，即停止吹炼，提升啧枪，测定钢水温度准备出钢。
LF 精炼工艺：将钢水加热至1520℃— 1560℃后再加入造渣材料，并从钢水底部吹入氩气，进行搅拌，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、Si、Mn的化学成分控制稳定在窄成分范围内。
LF 精炼和VD真空精炼采用高碱度低氧化性渣精炼；碱度R4.0-6.0, TFe ≤1.0%，LF炉处理毕进行弱吹氩25-35min，为确保对钢水搅拌充分，需要调整吹入氩气的强度，以可见钢水中的渣面能出现翻滚现象为准;一般选用氩气流量为50 -100L/min，以钢水不发生裸露为准，保证钢水中的夹杂物能充分上浮。精炼周期按60分钟/炉控制，吹氩对钢水的搅拌还有利于夹杂物的去除，同时可以促进钢水的进一步脱气。
轧钢工艺：钢坯经高压水除磷后，传送至轧制生产线进行快速轧制，轧制过程分为粗轧和精轧两个阶段，其中粗轧的始轧温度≤950℃，终轧温度为880℃—920℃；精轧时的始轧温度为830℃—900℃，终轧温度为800℃—830℃；轧机在保证轧辊冷却的前提下，减小轧辊的冷却水量。整个轧制过程中尽可能的提高终轧温度。在轧制过程中轧机在保证轧辊冷却的前提下，减小轧辊的冷却水量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，其特征在于，控制方法包括：
将钢水的碳含量的工艺成分设计为0.76%-0.78%，经过转炉冶炼，高拉碳操作出钢、LF精炼、VD真空精炼；
连铸工艺：全程保护浇注，将中间包钢水温度控制在1480-1510℃的范围，铸机断面310mm，钢水过热度控制在大于等于20℃，平均拉速控制小于等于0.80m/min,二冷配水控制在0.20L/kg—0.25L/kg的范围，并配合首、末端电磁搅拌，使铸坯偏析指数控制在0.90-1.17之间；
连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护；
连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在≤30℃的范围内，并配合恒拉速操作，通过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌；
轧钢工艺：采用加热炉高温扩散技术；
铸坯加热工艺：采用均热段温度，温度设定为1200℃-1250℃，保温时间为5-7小时，使各元素均匀性扩散；
转炉冶炼工艺包括：按照铁水重量为总装入量的80%—85% 向转炉内装入铁水和废钢，入转炉铁水要求磷含量≤0.12%，铁水硅含量≤0.60%，铁水温度≤1350 ℃ ;
在转炉中加入造渣剂，造渣剂的CaO含量大于85% ，石灰的生烧率低于10%，石灰活性度大于320毫升，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在1620℃-1650℃；当钢水中的C、P百分含量符合要求时熔炼结束；
钢水出炉，控制钢水的出炉温度为1600℃-1650℃，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包，转炉终点控制碳含量为0.50%-0.60%，磷含量＜0.015% ；
将经过转炉、LF精炼炉、VD真空精炼的合格的钢水通过钢包经大包长水口转入中间包中，然后通过塞棒控制将中间包的钢水经浸入式水口进入结晶器中；
LF 精炼和VD真空精炼采用高碱度低氧化性渣精炼；碱度R4.0-6.0, TFe ≤1.0%，LF炉处理毕进行弱吹氩25-35min，氩气流量为50 -100L/min，以钢水不发生裸露为准，保证钢水中的夹杂物能充分上浮。
2.根据权利要求1所述的高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，其特征在于，
连铸工艺中，将中间包钢水温度控制在1480-1490℃的范围，铸机断面310mm，钢水过热度控制在20-30℃，平均拉速控制在0.75-0.80m/min,二冷配水控制在0.23L/kg,得到的铸坯偏析指数范围为0.95-1.05。
3.根据权利要求1所述的高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，其特征在于，
连铸工艺中，中间包钢水温度控制在1501-1510℃的范围，铸机断面310mm，拉速选择0.65米/分-0.69米/分，二冷配水选择为0.25L/kg,通过统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0.95-1.12。
4.根据权利要求1所述的高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，其特征在于，
LF 精炼工艺：将钢水加热至1520℃— 1560℃后再加入造渣材料，并从钢水底部吹入氩气，进行搅拌，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、Si、Mn的化学成分控制稳定在窄成分范围内。
5.根据权利要求1所述的高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，其特征在于，
轧钢工艺：钢坯经高压水除磷后，传送至轧制生产线进行快速轧制，轧制过程分为粗轧和精轧两个阶段，其中粗轧的始轧温度≤950℃，终轧温度为880℃—920℃；精轧时的始轧温度为830℃—900℃，终轧温度为800℃—830℃；轧机在保证轧辊冷却的前提下，减小轧辊的冷却水量。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: West Industrial Park 256209 Shandong province Binzhou city Zouping County Patentee after: XIWANG METAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: West Industrial Park 256209 Shandong province Binzhou city Zouping County Patentee before: SHANDONG XIWANG SPECIAL STEEL Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: B2 ultra low carbon segregation index control method for high-grade mine grinding ball Effective date of registration: 20211227 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Xiwang Group Finance Co.,Ltd. Pledgor: XIWANG METAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980016144 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220711 Granted publication date: 20170517 Pledgee: Xiwang Group Finance Co.,Ltd. Pledgor: XIWANG METAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980016144 |