CN107502696A - 一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁及制备方法，目的是设计一种低氧含量及氮含量、具有超低硫、磷、氧、钛、钙及铝等元素含工业纯铁，化学成分(％)：碳含量不大于0.20，硅含量不大于0.20，硫含量不大于0.001，磷含量不大于0.005，镍含量、铬含量不限，铝含量不大于0.03，钛含量不大于0.002，钙含量不大于0.0005，其余为铁，氧含量不大于0.0020、氮含量不大于0.0060；目的是利用现有冶炼设备、采用氧化法冶炼工艺，按规定成分进行EAF+LF+VD冶炼，生产工业纯铁新品种。发明的有益效果是：本工业纯铁适用于真空感应炉生产高速铁路用超纯净渗碳轴承钢；利用现有冶炼设备生产工业纯铁，在纯洁度提高的同时缩短冶炼时间、降低成本。

Description

一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁及制备方法
技术领域
发明涉及用于真空感应炉生产高纯洁度渗碳轴承钢用工业纯铁及其制备方法，具体涉及一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁及制备方法。
背景技术
我国工业纯铁的现行标准铁含量不小于99.5％，碳含量不大于0.04％，其它元素含量越低越好。；攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司采用转炉初炼铁水转化为钢水、钢包精炼、真空脱气的方法生产一种工业纯铁，其主要特征为化学成分重量百分比组成为：碳含量不大于0.03％，专利公开号：CN101948980A；宝山钢铁股份有限公司采用电炉+AOD的方法生产一种超低碳高纯度工业纯铁，其主要特征为包括如下重量百分配比的化学元素：碳含量不大于0.008％、硅含量不大于0.05％、锰含量不大于0.05％、硫含量不大于0.002％、磷含量不大于0.005％、铝含量不大于0.055％专利公开号CN101353753；钢铁研究总院，其生产采用非真空工艺,利用铁水预处理-转炉吹炼-LF精炼-方坯连铸生产流程生产一种非晶用低锰、低硫原料纯铁,该原料纯铁特征在于其重量百分比组成为：碳：0.03％～0.07％,硅：0.10％～2.0％,锰：0.03％～0.06％,磷含量不大于0.02％,硫含量不大于0.005％,铝含量不大于0.02％,锡含量不大于0.008％,钛含量不大于0.01％，专利公开号CN101041878；上述超低碳工业纯铁用于中低碳钢的冶炼，对于气体及钙含量没有要求。
上述标准工业纯铁以及专利工业纯铁的化学成分的共同特点是碳含量低、硫含量高，气体氮含量高，不适用于真空感应炉生产高铁渗碳轴承钢对硫、磷、氧、氮、钛、钙、铝等元素更低含量的要求，因此现有原材料及真空感应炉等特种冶炼设备也已经不能满足需要。
目前国内外已经提出在真空感应炉中加装通气装置、喷粉装置和特种搅拌线圈的方式解决相关材料熔炼纯洁度问题。采用上述装置虽然可以有效降低钢中的可以气体以及硫含量，氢含量降低50％左右，脱硫率约为30％～50％，但由于上述方法首先需要对现有设备进行改装难度加大、成本增高且效率偏低，同时还需要想钢液中添加脱硫剂、脱磷剂等，易污染钢液产生夹杂缺陷，所以目前真空感应炉还未真正使用上述方法生产。
国内高速动车组轴承钢生产是采用低气体含量、低杂质元素的工业纯铁用于真空感应炉配料；真空感应炉生产该钢只能通过钢中的碳氧反应、加强搅拌达到脱氮的目的；然而由于实际配料使用的是上述标准工业纯铁及合金料，氧含量低、氮含量高，且钢中碳含量较低，碳氧反应受到限制，不仅生产时氧、氮控制难度大，造成冶炼时间长、效率低、增加生产成本，而且要求的超低铝、钛和钙杂质元素无法用真空感应炉去除。因此亟待研发一种特殊的工业纯铁用于渗碳轴承钢的真空感应炉冶炼配料，以提高钢的纯洁度的同时缩短冶炼时间、降低成本成为当务之急。
发明内容
本发明公开一种工业纯铁新品种，目的是设计一种低氧含量及氮含量工业纯铁，具有超低硫、磷、氧、钛、钙及铝等元素含量；同时通过成分控制满足配料要求。
本发明公开一种工业纯铁的生产方法，目的是利用现有冶炼设备生产工业纯铁新品种。
本发明第一个目的实现的技术方案：
⑴化学成分(％)：
碳含量不大于0.20，硅含量不大于0.20，；硫含量不大于0.001，磷含量不大于0.005，镍含量、铬含量不限，铝含量不大于0.03，钛含量不大于0.002，钙含量不大于0.0005，其余为铁，氧含量不大于0.0020、氮含量不大于0.0060；
⑵纯洁度指标(％)：硫含量不大于0.001，磷含量不大于0.005，铝含量不大于0.030，钛含量不大于0.002，钙含量不大于0.0005。
本发明的第二个目的实现的技术方案：生产方法包括以下工艺步骤：
⑴采用氧化法冶炼工艺，按上述成分进行EAF+LF+VD冶炼，精炼后模注成钢锭；
①电炉工艺：
配料：废钢、其它为生铁或返回钢组成。
出钢条件：钛含量不大于0.0005％，磷含量不大于0.003％，钙含量不大于0.0005％，温度1650℃～1680℃；
②LF工艺：
LF到位按0.04％喂Al，采用低碳低氮、Al粉脱氧，造白渣，硫含量不大于0.001％出钢，出罐温度为：1630℃～1660℃；
③VD工艺：
VD入罐前扒渣处理，真空度不大于100Pa保持10min～15min，真空状态下大氩气搅拌；软吹时间20min～30min，以渣面波动但又不裸露钢液面为准，加热至温度1550℃～1580℃后吊出浇注；
④浇注：采用氩气保护浇注。
本发明创新点：采用现有的EAF+LF+VD冶炼工艺装备，电炉出钢钛含量不大于0.0005％，磷含量不大于0.003％，钙含量不大于0.0005％，LF炉出钢硫含量不大于0.001％，在LF炉将硫含量尽可能降低，从而VD炉直接进行脱气可确保达到本工业纯铁低氧、氮及低杂质元素的要求。
在后续的真空感应炉冶炼过程中，冶炼时真空度不大于5Pa，碳的脱氧能力已超过许多强脱氧元素，采用本具有超低气体、低杂质元素(硫、磷、钛、钙、铝)的工业纯铁新品种配料，使钢液含有极低的气体含量，在真空感应炉的熔化期和精炼期的双重脱气期间，可在短时间内达到控制要求。
发明的有益效果是：本工业纯铁新品种配料适用于真空感应炉生产高速铁路用超纯净渗碳轴承钢；利用现有冶炼设备即可生产工业纯铁新品种，在纯洁度提高的同时缩短冶炼时间、提高效率；降低成本。
具体实施方式
实施例1、实施例2。
⑴生产2炉高纯洁度微合金化工业纯铁，化学成分的实际控制水平如表1。
表1
⑵炼钢工艺：EAF+LF+VD；
实施例1
①电炉工艺：
配料：废钢50吨、生铁10吨，总装炉量60吨。
出钢：钛含量为0.0004％，磷含量为0.0024％，温度1665℃；
②LF工艺：
LF到位按0.04％喂Al，采用低碳低氮、Al粉脱氧保持白渣，硫含量为0.001％出钢，出罐温度为：1652℃；
③VD工艺
扒渣后到位，真空度70Pa，保持时间10min；加保温剂后软吹25min，出钢温度1570℃；取样分析，硫含量为0.0006％，磷含量为0.0057％，铝含量为0.016％，钛含量为0.0015％，钙含量为0.0004％。
④采用氩气保护浇注，浇注Φ470电极棒。
实施例2
②电炉工艺：
③配料：废钢50吨、生铁10吨，总装炉量60吨。
出钢：钛含量为0.00035％，磷含量为0.0026％，温度1672℃；
④LF工艺：
LF到位按0.04％喂Al，采用低碳低氮、Al粉脱氧保持白渣，硫含量为0.001％出钢，出罐温度为：1640℃；
⑤VD工艺
扒渣后到位，真空度60Pa，保持时间10min；加保温剂后软吹25min，出钢温度1580℃；取样分析，硫含量为0.0008％，磷含量为0.006％，铝含量为0.02％，钛含量为0.0014％，钙含量为0.0005％。
④采用氩气保护浇注，浇注Φ470电极棒。

Claims (4)

1.一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁，其特征在于：化学成分(％)：碳含量不大于0.20，硅含量不大于0.20，硫含量不大于0.001，磷含量不大于0.005，镍含量、铬含量不限，铝含量不大于0.030，钛含量不大于0.002，钙含量不大于0.0005，其余为铁，氧含量不大于0.0020、氮含量不大于0.0060。
2.一种制备权利要求1所述一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁的方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺步骤：
⑴采用氧化法冶炼工艺，按上述成分进行EAF+LF+VD冶炼，精炼后模注成钢锭；
①电炉工艺：
配料：废钢、其它为生铁或返回钢组成。
出钢条件：钛含量不大于0.0005％，磷含量不大于0.003％，钙含量不大于0.0005％，温度1650℃～1680℃；
②LF工艺：
LF到位按0.04％喂Al，采用低碳低氮、Al粉脱氧，造白渣，硫含量不大于0.001％出钢，出罐温度为：1630℃～1660℃；
③VD工艺：
VD入罐前扒渣处理，真空度不大于100Pa保持10min～15min，真空状态下大氩气搅拌；软吹时间20min～30min，以渣面波动但又不裸露钢液面为准，加热至温度1550℃～1580℃后吊出浇注；
④浇注：采用氩气保护浇注。
3.按照权利要求2所述所述一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁的方法，其特征在于：所述电炉工艺：配料：废钢50吨、生铁10吨，总装炉量60吨；出钢：钛含量为0.0004％，磷含量为0.0024％，温度1665℃；
所述LF工艺：出罐温度为：1652℃；
所述VD工艺：扒渣后到位，真空度70Pa，保持时间10min；加保温剂后软吹25min，出钢温度1570℃；取样分析，硫含量为0.0006％，磷含量为0.0057％，铝含量为0.016％，钛含量为0.0015％，钙含量为0.0004％；
所述浇注，浇注Φ470电极棒。
4.按照权利要求2所述所述一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁的方法，其特征在于：所述电炉工艺：配料：废钢50吨、生铁10吨，总装炉量60吨；出钢：钛含量为0.00035％，磷含量为0.0026％，温度1672℃；
所述LF工艺：出罐温度为：1640℃；
所述VD工艺：扒渣后到位，真空度60Pa，保持时间10min；加保温剂后软吹25min，出钢温度1580℃；取样分析，硫含量为0.0008％，磷含量为0.006％，铝含量为0.02％，钛含量为0.0014％，钙含量为0.0005％。
所述浇注，浇注Φ470电极棒。
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