CN107151762A - 一种合金模具钢1．2311的冶炼连铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法，工艺路线为铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼及板坯连铸；具体为1)转炉冶炼过程控制脱硫、终点温度及C含量，出钢时钢水合金化；2)LF炉精炼过程控制升温过程、吹氩气搅拌及搬出温度；3)RH炉精炼过程控制真空度、真空时间及钢水搬出温度，并调整钢水成分；4)板坯连铸过程控制拉速、压下量、压下位置及冷却强度；本发明实现了采用转炉‑二次精炼‑连铸方式顺利生产1.2311模具钢的目的，且工艺过程简单，操作方便，可控性强，成品钢的化学成份和铸坯质量均能够满足要求。

Description

一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种合金模具钢的冶炼连铸方法。
背景技术
1.2311模具钢作为模具钢的典型钢种，在加工制造业中被广泛应用。1.2311模具钢是一种预硬型的高合金模具钢，其板坯生产具有高碳、高铬钼以及较强的裂纹敏感性的特点。自上个世纪80年代以来，国内大部分的特钢厂均采取电炉(转炉)→炉外精炼→模铸的生产方式，而世界上公认的高品质1.2311模具钢都是采用电炉→炉外精炼→模铸→电渣重熔的生产方式。
对于普钢厂来说，采用特钢厂的模铸方式成材率受到限制，而且生产成本较高。目前国内某特钢厂利用连铸圆坯的模式来生产1.2311模具钢，其采用连铸圆坯浇铸+以轧代锻工艺，所制造的特厚规格1.2311模具钢在不采用模铸工艺的前提下，既保证了1.2311模具用钢的各项综合力学性能，又提高了1.2311模具用钢的成材率及内部探伤合格率，降低了生产成本并提升了生产效率。
但是，由于圆坯和板坯凝固特性的不同，普钢厂的常规薄板坯铸机对于高碳铬钼的1.2311模具钢生产更加具有挑战性。依照常规经验，此类钢的裂纹甚至漏钢几率极高。
发明内容
本发明提供了一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法，实现了采用转炉-二次精炼-连铸方式顺利生产1.2311模具钢的目的，且工艺过程简单，操作方便，可控性强，成品钢的化学成份和铸坯质量均能够满足要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法，所述合金模具钢1.2311的化学成分按重量百分比为：C 0.37％～0.42％；Si 0.20％～0.40％；Mn 1.43％～1.58％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr 1.85％～2.05％；Mo 0.18％～0.22％；H≤0.0002％,N≤0.0050％；其余为Fe及不可避免的杂质；工艺路线为铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼及板坯连铸；具体过程如下：
1)转炉冶炼过程控制：
铁水脱S目标为0.003％，按深脱硫组织脱硫，转炉入炉S含量要求≤0.005％；脱硫渣彻底扒净；
转炉终点温度按≥1700℃控制，转炉吹炼终点C含量按0.03％～0.06％控制；
转炉出钢过程按成品钢C含量下限加入增碳剂，增碳剂加入量＝(0.37－终点C含量)×100×(25～30)计算，单位为kg/t钢；
出钢时加入合金，合金加入顺序为：先加硅铁，再加低磷锰铁，最后加铬铁；加合金过程全程吹氩气，加挡渣镖时关氩气停止加合金，出完钢后把剩余合金加到钢水表面；
2)LF炉精炼过程控制：
LF炉钢水进站后使用5档一次性升温10min，目的是熔化钢水罐内成坨的合金；在升温过程中持续加入3～4.5kg/t钢的白灰；
升温结束后，吹氩气搅拌7～10min，氩气流量为100Nm3/h；确认增碳剂及合金全部熔化后，测温取样；等样期间继续升温，按搬出温度1590℃设定升温时间；
3)RH炉精炼过程控制：
钢水进入RH炉前3小时内，安排1罐钢水涮真空室，目的是清理真空室内残氧，预热真空室；
RH炉钢水进站后，启动四级真空泵，采用深真空模式，即真空度≤0.2kPa，真空时间≥25min；
进站循环3min后取样，根据此样将钢水成分调整至目标钢水成分，即C 0.40％；Si0.30％；Mn 1.50％；P 0.010％；S 0.003％；Cr 2.00％；Mo 0.20％；
钢水搬出温度为1540～1560℃；
4)板坯连铸过程控制：
连铸机接弧精度1.0±0.3mm，辊缝测量值与设定值之差≤5mm；
以1.5m/min拉速恒速浇铸；采用动态轻压下，压下量为4mm，压下位置为凝固末端糊状区55％～95％范围；采用动态弱冷。
所述板坯连铸过程中二冷水系统控制具体如表1所示:
表1
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)实现了采用转炉-二次精炼-连铸方式顺利生产1.2311模具钢的目的，降低了生产成本，有利于1.2311模具钢的推广使用；
2)工艺过程简单，操作方便，可控性强，质量稳定；
3)成品钢的化学成份和铸坯质量均能够满足要求。
具体实施方式
本发明所述一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法，所述合金模具钢1.2311的化学成分按重量百分比为：C 0.37％～0.42％；Si 0.20％～0.40％；Mn 1.43％～1.58％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr 1.85％～2.05％；Mo 0.18％～0.22％；H≤0.0002％,N≤0.0050％；其余为Fe及不可避免的杂质；工艺路线为铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼及板坯连铸；具体过程如下：
1)转炉冶炼过程控制：
铁水脱S目标为0.003％，按深脱硫组织脱硫，转炉入炉S含量要求≤0.005％；脱硫渣彻底扒净；
转炉终点温度按≥1700℃控制，转炉吹炼终点C含量按0.03％～0.06％控制；
转炉出钢过程按成品钢C含量下限加入增碳剂，增碳剂加入量＝(0.37－终点C含量)×100×(25～30)计算，单位为kg/t钢；
出钢时加入合金，合金加入顺序为：先加硅铁，再加低磷锰铁，最后加铬铁；加合金过程全程吹氩气，加挡渣镖时关氩气停止加合金，出完钢后把剩余合金加到钢水表面；
2)LF炉精炼过程控制：
LF炉钢水进站后使用5档一次性升温10min，目的是熔化钢水罐内成坨的合金；在升温过程中持续加入3～4.5kg/t钢的白灰；
升温结束后，吹氩气搅拌7～10min，氩气流量为100Nm3/h；确认增碳剂及合金全部熔化后，测温取样；等样期间继续升温，按搬出温度1590℃设定升温时间；
3)RH炉精炼过程控制：
钢水进入RH炉前3小时内，安排1罐钢水涮真空室，目的是清理真空室内残氧，预热真空室；
RH炉钢水进站后，启动四级真空泵，采用深真空模式，即真空度≤0.2kPa，真空时间≥25min；
进站循环3min后取样，根据此样将钢水成分调整至目标钢水成分，即C 0.40％；Si0.30％；Mn 1.50％；P 0.010％；S 0.003％；Cr 2.00％；Mo 0.20％；
钢水搬出温度为1540～1560℃；
4)板坯连铸过程控制：
连铸机接弧精度1.0±0.3mm，辊缝测量值与设定值之差≤5mm；
以1.5m/min拉速恒速浇铸；采用动态轻压下，压下量为4mm，压下位置为凝固末端糊状区55％～95％范围；采用动态弱冷。
所述板坯连铸过程中二冷水系统控制具体如表1所示：
表1
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例生产一种1.2311合金模具钢，成品铸坯断面尺寸为170mm×1950mm。
本实施例所述合金模具钢1.2311的化学成分按重量百分比为：C 0.37％～0.42％；Si0.20％～0.40％；Mn 1.43％～1.58％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr 1.85％～2.05％；Mo 0.18％～0.22％；H≤0.0002％,N≤0.0050％；其余为Fe及不可避免的杂质；
工艺路线为铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼及板坯连铸；具体过程如下：
1)转炉冶炼过程控制：
铁水脱S目标为0.003％，按深脱硫组织脱硫，转炉入炉S含量0.0044％；脱硫渣彻底扒净；
转炉终点温度为1703℃控制，转炉吹炼终点C含量为0.052％；转炉出钢过程加入增碳剂858.6kg；
出钢时加入合金，合金加入顺序为：先加入0.9t硅铁，再加入5t低磷锰铁，最后加入9.3t铬铁；加合金过程全程吹氩气，当需要加挡渣镖时关氩气停止加合金，出完钢后把剩余合金加到钢水表面；
2)LF炉精炼过程控制：
LF炉钢水进站后使用5档一次性升温10min，升温过程中持续加入800kg的白灰；升温结束后，吹氩气搅拌8min，氩气流量为100Nm3/h；确认增碳剂及合金全部熔化后，测温取样；等样期间继续升温，搬出温度1590℃；
3)RH炉精炼过程控制：
钢水进入RH炉前0.5小时，安排1罐钢水涮真空室，清理真空室内残氧，预热真空室；
RH炉钢水进站后，启动四级真空泵，采用深真空模式，即真空度≤0.2kPa，真空时间27min；进站循环3min取样，根据此样将钢水成分调整至目标钢水成分，即C 0.40％；Si0.30％；Mn 1.50％；P 0.010％；S 0.003％；Cr 2.00％；Mo 0.20％；
钢水搬出温度为1548℃；
4)板坯连铸过程控制：
板坯连铸中间包钢水成分为C 0.38％；Si 0.27％；Mn 1.45％；P 0.017％；S0.005％；Cr 1.95％；Mo 0.20％；H 0.0009％,N 0.0049％；
连铸机接弧精度1.0±0.3mm，辊缝测量值与设定值之差为0.5mm；
以1.5m/min拉速恒速浇铸；采用动态轻压下，压下量为4mm，压下位置为凝固末端糊状区80％；采用动态弱冷。板坯连铸过程中二冷水系统控制具体如表1所示。
本实施例所生产1.2311模具钢铸坯的枝晶检测结果如表2所示：
表2实施例1铸坯枝晶评级
【实施例2】
本实施例生产一种1.2311合金模具钢，成品铸坯断面尺寸为170mm×1950mm。
本实施例所述合金模具钢1.2311的化学成分按重量百分比为：C 0.37％～0.42％；Si0.20％～0.40％；Mn 1.43％～1.58％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr 1.85％～2.05％；Mo 0.18％～0.22％；H≤0.0002％,N≤0.0050％；其余为Fe及不可避免的杂质；
工艺路线为铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼及板坯连铸；具体过程如下：
1)转炉冶炼过程控制：
铁水脱S目标为0.003％，按深脱硫组织脱硫，转炉入炉S含量0.0042％；脱硫渣彻底扒净；
转炉终点温度为1705℃控制，转炉吹炼终点C含量为0.052％；转炉出钢过程加入增碳剂864kg；
出钢时加入合金，合金加入顺序为：先加入0.95t硅铁，再加入5.2t低磷锰铁，最后加入9.2t铬铁；加合金过程全程吹氩气，当需要加挡渣镖时关氩气停止加合金，出完钢后把剩余合金加到钢水表面；
2)LF炉精炼过程控制：
LF炉钢水进站后使用5档一次性升温10min，升温过程中持续加入1100kg的白灰；升温结束后，吹氩气搅拌9min，氩气流量为100Nm3/h；确认增碳剂及合金全部熔化后，测温取样；等样期间继续升温，搬出温度1590℃；
3)RH炉精炼过程控制：
钢水进入RH炉前1小时，安排1罐AH32钢水涮真空室，清理真空室内残氧，预热真空室；
RH炉钢水进站后，启动四级真空泵，采用深真空模式，即真空度≤0.2kPa，真空时间28min；进站循环3min取样，根据此样将钢水成分调整至目标钢水成分，即C 0.40％；Si0.30％；Mn 1.50％；P 0.010％；S 0.003％；Cr 2.00％；Mo 0.20％；
钢水搬出温度为1545℃；
4)板坯连铸过程控制：
板坯连铸中间包钢水成分为C 0.39％；Si 0.28％；Mn 1.44％；P 0.0165％；S0.006％；Cr 1.96％；Mo 0.25％；H 0.00008％,N 0.0048％；
连铸机接弧精度1.0±0.3mm，辊缝测量值与设定值之差为0.5mm；
以1.5m/min拉速恒速浇铸；采用动态轻压下，压下量为4mm，压下位置为凝固末端糊状区75％；采用动态弱冷。板坯连铸过程中二冷水系统控制具体如表1所示。
本实施例所生产1.2311模具钢铸坯的枝晶检测结果如表3所示：
表3实施例2铸坯枝晶评级
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法，其特征在于，所述合金模具钢1.2311的化学成分按重量百分比为：C 0.37％～0.42％；Si 0.20％～0.40％；Mn 1.43％～1.58％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr 1.85％～2.05％；Mo 0.18％～0.22％；H≤0.0002％,N≤0.0050％；其余为Fe及不可避免的杂质；工艺路线为铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼及板坯连铸；具体过程如下：
1)转炉冶炼过程控制：
铁水脱S目标为0.003％，按深脱硫组织脱硫，转炉入炉S含量要求≤0.005％；脱硫渣彻底扒净；
转炉终点温度按≥1700℃控制，转炉吹炼终点C含量按0.03％～0.06％控制；
转炉出钢过程按成品钢C含量下限加入增碳剂，增碳剂加入量＝(0.37－终点C含量)×100×(25～30)计算，单位为kg/t钢；
出钢时加入合金，合金加入顺序为：先加硅铁，再加低磷锰铁，最后加铬铁；加合金过程全程吹氩气，加挡渣镖时关氩气停止加合金，出完钢后把剩余合金加到钢水表面；
2)LF炉精炼过程控制：
LF炉钢水进站后使用5档一次性升温10min，目的是熔化钢水罐内成坨的合金；在升温过程中持续加入3～4.5kg/t钢的白灰；
升温结束后，吹氩气搅拌7～10min，氩气流量为100Nm3/h；确认增碳剂及合金全部熔化后，测温取样；等样期间继续升温，按搬出温度1590℃设定升温时间；
3)RH炉精炼过程控制：
钢水进入RH炉前3小时内，安排1罐钢水涮真空室，目的是清理真空室内残氧，预热真空室；
RH炉钢水进站后，启动四级真空泵，采用深真空模式，即真空度≤0.2kPa，真空时间≥25min；
进站循环3min后取样，根据此样将钢水成分调整至目标钢水成分，即C 0.40％；Si0.30％；Mn 1.50％；P 0.010％；S 0.003％；Cr 2.00％；Mo 0.20％；
钢水搬出温度为1540～1560℃；
4)板坯连铸过程控制：
连铸机接弧精度1.0±0.3mm，辊缝测量值与设定值之差≤5mm；
以1.5m/min拉速恒速浇铸；采用动态轻压下，压下量为4mm，压下位置为凝固末端糊状区55％～95％范围；采用动态弱冷。
2.根据权利要求1所述的一种合金模具钢1.2311的冶炼连铸方法，其特征在于，所述板坯连铸过程中二冷水系统控制具体如表1所示：
表1
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