CN107267705B - 含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法，其包括转炉冶炼、LF精炼和VD真空处理工序，所述转炉冶炼工序：出钢时按顺序加入钢芯铝0.5～2.0kg/t→合金料→氮化锰铁5～10kg/t→白灰5～10kg/t→预熔渣5kg/t，出钢完毕后在炉后喂Al线1～3m/t。本方法可以实现S、Al、N含量在易切削非调质钢中的窄成分控制，S、Al含量的上限减下限可控制在0.010%、N含量的上限减下限可以控制在0.0030%的范围。本方法能有效地控制硫、铝、氮的成分含量，从而提升产品质量和稳定性，降低生产过程的不合格率，具有低成本、高效率等特点。

Description

含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法
技术领域
本发明涉及一种炼钢方法，尤其是一种含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法。
背景技术
目前社会对低碳、节能、绿色的要求日趋提高，非调质钢由于加入N、V、Ti等微合金元素并通过控制冷却即可获得调质钢调质后的性能，可以节省热处理工艺、实现生产过程中的节能降耗而得到钢铁制造业的广泛关注。随着国内外冶金及相关制造行业对非调质钢的研究日趋深入，满足易切削且具备良好塑、韧性和疲劳性能成为非调质钢的一项重要需求。
钢中加入硫，使钢中的硫以MnS的形式存在，由于MnS的润滑作用及MnS可以切断钢基体的连续性，在切削过程中的产生应力集中，使车屑容易断裂，改善了钢材的切削性能。钢中加入铝，即可以控制钢中的氧含量，还可以抵制钢材晶粒度的长大，提高钢材的塑、韧性，还可以防止钢材的时效性。目前，很多高端汽车、工程机械零部件制造商对含硫含铝含氮易切削非调质钢材的需求越来越大，工艺及质量方面不仅要求而增加VD处理工艺，而且对S、Al、N的窄成分控制需求越来越强。
正如以上描述，高端用户工艺上要求VD处理，成分上要求窄成分控制，而S、Al、N在钢水的动态生产过程中属于不稳定状态的元素，显然在VD前完成钢水S、Al、N的成分调整后再经过VD高强搅拌处理后，无法做到成品的窄成分控制，但要把三个元素都放在VD后调整，又会出现一次性调整量大而造成的二次氧化，影响夹杂物的上浮去除，造成连铸过程的堵水口。所以，在实际的生产中，含硫含铝含氮钢如何实现VD工艺下S、Al、N的窄成分控制成为众多钢铁生产企业亟待解决的问题。
中国发明专利公开号CN 104372263 A公开了一种高纯净非调质曲轴用钢的电炉生产工艺，其工艺为电炉冶炼—LF精炼—VD处理—连铸，其中S、Al、N元素的成分控制都安排在LF以前的工序进行，经过随后的VD处理后，3个元素的含量很容易出现较大的偏差，无法实现窄成分范围控制。
现有技术没有解决针对高端用户所需求的VD工艺下含硫含铝含氮易切削非调质钢的窄成分控制，极易造成为满足高端用户订单而被动多次生产或重复补产的情况，大大的增加了生产成本及库存成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括转炉冶炼、LF精炼和VD真空处理工序，所述转炉冶炼工序：出钢时按顺序加入钢芯铝0.5～2.0kg/t→合金料→氮化锰铁5～10kg/t→白灰5～10kg/t→预熔渣4～6kg/t；
所述LF精炼工序：采用SiC扩散脱氧，SiC总加入量为3～4kg/t，LF精炼前、中期白渣碱度按4.0～5.5控制；送电成白渣且钢水温度达到1530～1540℃时，取样化验成分；取样后停止底吹氩气切换成氮气，其中氮气压力控制在0.7～1.3MPa，流量控制在100～300Nl/min，通氮时间为15～20min；在第一个过程样成分结果检验完毕后对Al含量按目标值0.030～0.060wt％进行喂丝处理；精炼中后期在S含量脱至0.005wt％及以下时，加入石英砂0.5～1.5kg/t，控制碱度2.0～3.5；
所述VD真空处理工序：保真空67Pa及以下；预抽及保真空结束前2分钟内底吹氮气，氮气压力控制在0.1～0.6MPa、流量控制在10～80Nl/min，在保真空结束前2分钟切换为氩气，总保真空时间为6～8min；破空后取样分析成分，然后根据成分要求喂入氮化锰线→铝线，压力0.2～0.5MPa、流量30～50Nl/min软吹氩气5～8min后喂硫线，而后压力0.1～0.4MPa、流量20～40Nl/min软吹氩气20～40分钟。
本发明所述转炉冶炼工序中，出钢完毕后在炉后喂Al线1～3m/t。
本发明所述转炉冶炼工序中，预熔渣的主要重量成分为：CaO 45～55％、Al2O334～44％、SiO2≤5.0％、MgO 3.0～10.0％、CaF2≤5.0％、P≤0.05％、S≤0.15％。
本发明所述钢中S 0.010～0.150wt％、Al 0.020～0.050wt％、N 0.010～0.025wt％。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明可以实现S、Al、N含量在易切削非调质钢中的窄成分控制，S、Al含量的上限减下限可控制在0.010％、N含量的上限减下限可以控制在0.0030％的范围。本发明能有效地控制硫、铝、氮的成分含量，从而提升产品质量和稳定性，降低生产过程的不合格率，具体低成本、高效率等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法的工艺路线为转炉冶炼→LF精炼→VD处理→连铸；各工序工艺如下所述：
(1)转炉冶炼工序：出钢时按顺序加入钢芯铝0.5～2.0kg/t→合金料→氮化锰铁5～10kg/t→白灰5～10kg/t→预熔渣4～6kg/t；其中预熔渣主要成分(wt)：CaO 45～55％、Al2O3 34～44％、SiO2≤5.0％、MgO 3.0～10.0％、CaF2≤5.0％、P≤0.05％、S≤0.15％；出钢完毕后在炉后喂Al线1～3m/t。
(2)LF精炼工序：采用SiC扩散脱氧，SiC加入量为3～4kg/t，在LF精炼前、中期白渣碱度按4.0～5.5控制；送电成白渣且钢水温度达1530～1540℃时，取样化验成分；取样后停止底吹氩气切换成氮气，其中氮气压力控制在0.7～1.3MPa，流量控制在100～300Nl/min，通氮时间为15～20min；在第一个过程样成分结果检验完毕后对Al含量按目标值0.030～0.060wt％进行喂丝处理；LF精炼中后期在S含量脱至0.005wt％及以下时，加入石英砂0.5～1.5kg/t，控制精炼后期碱度2.0～3.5。
(3)VD真空处理工序：保真空67Pa及以下；从开始抽真空到保真空结束前2分钟底吹氮气，氮气压力控制在0.1～0.6MPa、流量控制在10～80Nl/min，在保真空结束前2分钟切换为氩气，总保真空时间为6～8min；破空后取样分析成分，然后根据成分要求喂入氮化锰线→铝线，压力0.2～0.5MPa、流量30～50Nl/min，软吹氩气5～8min后喂硫线，而后压力0.1～0.4MPa、流量20～40Nl/min软吹氩气20～40分钟。
实施例1－8：本含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法采用下述具体工艺。
表1：各实施例的S、Al、N成分范围及目标值
表2：各实施例的过程工艺参数控制
表2中上钢前软吹时间、压力及流量，即上述喂硫线后的软吹氩气的时间、压力及流量。
表3：各实施例窄成分控制结果
上述实施例证明，通过本技术方案的实施可以满足S、Al、N含量的上限减下限在0.010％、0.010％、0.0030％的窄成分控制范围。

Claims (4)

1.一种含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法，其包括转炉冶炼、LF精炼和VD真空处理工序，其特征在于，所述转炉冶炼工序：出钢时按顺序加入钢芯铝0.5～2.0kg/t→合金料→氮化锰铁5～10kg/t→白灰5～10kg/t→预熔渣4～6kg/t；
所述LF精炼工序：采用SiC扩散脱氧，SiC总加入量为3～4kg/t，LF精炼前、中期白渣碱度按4.0～5.5控制；送电成白渣且钢水温度达到1530～1540℃时，取样化验成分；取样后停止底吹氩气切换成氮气，其中氮气压力控制在0.7～1.3MPa，流量控制在100～300Nl/min，通氮时间为15～20min；在第一个过程样成分结果检验完毕后对Al含量按目标值0.030～0.060wt%进行喂丝处理；精炼中后期在S含量脱至0.005wt%及以下时，加入石英砂0.5～1.5kg/t，控制碱度2.0～3.5；
所述VD真空处理工序：保真空67Pa及以下；预抽及保真空结束前2分钟内底吹氮气，氮气压力控制在0.1～0.6MPa、流量控制在10～80Nl/min，在保真空结束前2分钟切换为氩气，总保真空时间为6～8min；破空后取样分析成分，然后根据成分要求喂入氮化锰线→铝线，压力0.2～0.5MPa、流量30～50Nl/min软吹氩气5～8min后喂硫线，而后压力0.1～0.4MPa、流量20～40Nl/min软吹氩气20～40分钟。
2.根据权利要求1所述的含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，出钢完毕后在炉后喂Al线1～3m/t。
3.根据权利要求1所述的含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，预熔渣的主要重量成分为：CaO 45～55%、Al2O3 34～44%、SiO2≤5.0%、MgO 3.0～10.0%、CaF2≤5.0%、P≤0.05%、S≤0.15%。
4.根据权利要求1、2或3所述的含硫铝氮易切削非调质钢的窄成分控制方法，其特征在于：所述钢中S 0.010～0.150wt%、Al 0.020～0.050wt%、N 0.010～0.025wt%。
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