CN107586915A - 一种中高锰钢中锰元素的合金化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中高锰钢中锰元素的合金化方法，钢铁冶金领域。一种中高锰钢中锰元素的合金化方法，所述锰元素的合金化在转炉工艺出钢过程中进行，具体为：将所需金属锰质量的60％～100％平铺在钢包底部；加热钢包，使平铺在钢包底部的金属锰的温度达到500～900℃，加热完毕后钢包加盖保温；控制出钢钢液的温度在1630～1690℃，利用上述钢包盛接钢液，出钢过程中将剩余所需金属锰以及其他合金通过合金料仓加入到钢液中。利用本发明所述的方法，通过预热金属锰，可使钢液稳降减小6～26℃，并可使LF精炼加热时间减少6～18min。

Description

一种中高锰钢中锰元素的合金化方法

技术领域

本发明涉及一种中高锰钢中锰元素的合金化方法，钢铁冶金领域。

背景技术

近年来，随着人们对钢铁产品质量要求的不断提高，冶金工作者一方面通过技术升级、设备改造来提高钢的质量。另一方面，通过合金元素优化开发了一系列新的钢种。在这种背景下，以Mn为主要合金元素的中、高锰钢应运而生。一般情况下，高锰钢中Mn的含量在10％以上，即使在中锰钢中Mn的含量也在5％以上。对于中高锰钢，其传统的生产流程为“电弧炉或感应炉→精炼炉→模铸”。由于电弧炉和感应炉具备强大的加热功能，Mn的合金化在炉内进行，Mn可以在较短的时间内熔化。

众所周知，电弧炉和感应炉冶炼以废钢为主要原料，废钢的质量直接影响着所生产钢种的质量。在我国当前的国情条件下，废钢的分类和处理尚不完善，废钢的质量不能够完全保证，而钢厂自产的优质废钢又十分有限，因而采用电弧炉和感应炉生产的钢液中有害元素含量波动大，钢的质量并不十分稳定。显然，这对于质量要求很高的汽车钢、海洋工程用钢和军工用钢是不合适的。为此，中国专利公开(公告)号：CN105908080A(一种海洋平台用高锰钢及其连铸板坯制备方法)提供了一种关于中锰钢的制造方法，即“铁水预处理→转炉→LF精炼→RH或VD真空处理→连铸”工艺，该工艺采用的主要原料为铁水，相对于废钢而言，经过预处理的铁水是一种较为洁净的原料，除含有Fe、C、Mn、Si、P等元素外，几乎没有其他有害元素，而且在一个相对较长的周期内铁水的质量也较为稳定，一般不发生变化。

采用“铁水预处理→转炉→LF精炼→RH或VD真空处理→连铸”工艺生产中、高锰钢，Mn的合金化一般在转炉出钢过程中进行。若按照普通钢种的合金化工艺，通过料仓在出钢过程中将Mn加入到钢液中，一方面料仓未必有如此大的容量，以100t钢包为例，Mn的需求量都在5t甚至10t、20t以上。另一方面，由于向钢液中加入大量的Mn，势必会造成钢液温度的显著降低，增加后期LF精炼升温的负荷。提高出钢温度，虽然能够缓解LF精炼升温的负荷，但是提高出钢温度会造成转炉冶炼末期回磷和降低转炉的使用寿命。

发明内容

针对现行Mn合金化工艺的不足，本发明提供了一种中高锰钢中锰元素的合金化方法。

一种中高锰钢中锰元素的合金化方法，所述锰元素的合金化在转炉工艺出钢过程中进行，具体为：

将所需金属锰质量的60％～100％平铺在钢包底部；加热钢包，使平铺在钢包底部的金属锰的温度达到500～900℃，加热完毕后钢包加盖保温；控制出钢钢液的温度在1630～1690℃，利用上述钢包盛接钢液，出钢过程中将剩余所需金属锰以及其他合金通过合金料仓加入到钢液中；出钢完成后，将盛有钢液的钢包运送至吹氩站，通过钢包底部的透气砖向钢包中吹入氩气，氩气流量为300～500L/min，吹氩时间为5～10min；吹氩完毕后进入下一工序。

本发明所述钢包，也称为钢水包，为现有技术公开使用的钢包，可商业购得。

本发明上述金属锰的合金化方法可用于多种钢类生产工艺。

优选地，本发明所述中高锰钢中锰元素的合金化方法基于“铁水预处理→转炉→LF精炼→RH或VD真空处理→连铸”工艺，所述锰元素的合金化在转炉工艺出钢过程中进行，吹氩完毕后进行LF精炼。

上述技术方案中，所述“铁水预处理→转炉→LF精炼→RH或VD真空处理→连铸”为申请公布号为CN 105908080 A的中国专利所记载的“铁水预处理→转炉→LF精炼→RH或VD真空处理→连铸”工艺。

本发明所述中高锰钢中Mn含量按质量百分含量计为4％～30％。

本发明所述中高锰钢中锰元素的合金化方法一个优选的技术方案为：所述方法包括下述工艺步骤：

(1)根据钢种成分计算合金化所需要金属锰质量，将所需金属锰质量的60％～100％平铺在钢包底部；

(2)用钢厂自产煤气烘烤装有金属锰的钢包，烘烤时间1～3小时，使平铺在钢包底部的金属温度达到500～900℃，完毕后钢包加盖保温；

(3)转炉冶炼终点，控制钢液温度在1630～1690℃，使用步骤(2)中的钢包盛接钢液，出钢过程中将剩余所需金属锰以及其他合金通过合金料仓加入到钢液中，采用挡渣球挡渣出钢；

(4)出钢完成后，将盛有钢液的钢包运送至吹氩站，通过钢包底部的透气砖向钢包中吹入氩气，以加速钢包底部合金的熔化并使钢液成分均匀，氩气流量为300～500L/min，吹氩时间为5～10min；

(5)将步骤(4)中的钢包转运至LF精炼工位，加热，造渣，并测定钢液温度和Mn含量，根据测定结果和钢种成分要求调整钢液中的Mn含量。

本发明的有益效果为：利用本发明所述的锰元素的合金化方法，通过预热金属锰，可使钢液稳降减小6～26℃，并可使LF精炼加热时间减少6～18min。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

对比例1

本案例生产的为中锰钢，钢种成分见表1，采用100t转炉进行生产，其具体实施步骤如下：

1)转炉出钢前，由于转炉合金料仓容量不足，预先在钢包中加入3.5t金属锰。

2)转炉出钢温度为1655℃，实际出钢量为95t，采用挡渣球挡渣出钢，无下渣。实际出钢时间为3min。剩余2t金属锰及其他合金在出钢过程中通过合金料仓加入到钢液中。

3)出钢完成后，钢包转运至吹氩站，通过钢包底部的透气砖吹氩气搅拌钢液，氩气流量为380L/min，吹氩时间为7min，吹氩完成后取钢样。经检测钢中Mn含量为5.02％，钢液温度为1591℃，钢液温降(钢水温度的降低值)为64℃(1655℃-1591℃)。

4)钢包转运至LF精炼工位，向钢包中加入1.2t预熔精炼渣，其成分为CaO：52％，SiO₂：9％，Al₂O₃：31％，MgO：6％，CaF₂：2％。并开始加热，加热时间为22min时，取钢样，经检测钢中Mn含量为5.25％，继续加热，加热时间达到40min时，取样检测发现，钢中锰含量为5.40％，停止加热。

表1中锰钢成分(wt％)

实施例1

本案例生产的为中锰钢，钢种成分见表1，采用100t转炉进行生产，其具体实施步骤如下：

1)将5.5t金属锰平铺在钢包底部，使用钢厂自产煤气对钢包进行烘烤，烘烤时间为100min，烘烤结束时经红外测温仪检测，钢包底部金属锰的温度为820℃。

2)转炉出钢温度为1652℃，实际出钢量为95t，采用挡渣球挡渣出钢，无下渣。实际出钢时间为3min。其他合金通过合金料仓加入到钢液中。

3)出钢完成后，钢包转运至吹氩站，通过钢包底部的透气砖吹氩气搅拌钢液，氩气流量为350L/min，吹氩时间为6min，吹氩完成后取钢样。经检测钢中Mn含量为5.41％，钢液温度为1614℃，钢液温降为38℃(1652℃-1614℃)。

4)钢包转运至LF精炼工位，向钢包中加入1.2t预熔精炼渣，其成分为CaO：49％，SiO₂：8％，Al₂O₃：34％，MgO：7％，CaF₂：2％。并开始加热，加热时间为22min。取钢样，经检测钢中Mn含量仍为5.41％，达到成分要求，无需再调整钢中Mn含量，停止加热。金属Mn的收得率为98.4％。

实施例2

本案例生产的为高锰钢，钢种成分见表2，采用150t转炉进行生产，其具体实施步骤如下：

1)将27t金属锰平铺在钢包底部，使用钢厂自产煤气对钢包进行烘烤，烘烤时间为180min，烘烤结束时经红外测温仪检测，钢包底部金属锰的温度为795℃。

2)转炉出钢温度为1664℃，实际出钢量为123t，采用挡渣球挡渣出钢，无下渣。实际出钢时间为4min。其他合金通过合金料仓加入到钢液中。

3)出钢完成后，钢包转运至吹氩站，通过钢包底部的透气砖吹氩气搅拌钢液，氩气流量为480L/min，吹氩时间为8min，吹氩完成后取钢样。经检测钢中Mn含量为17.68％，钢液温度为1606℃，钢液温降为58℃(1664℃-1606℃)。

4)钢包转运至LF精炼工位，向钢包中加入约2t预熔精炼渣，其成分为CaO：52％，SiO₂：8％，Al₂O₃：32％，MgO：6％，CaF₂：2％。并开始加热，加热时间为34min。取钢样，经检测钢中Mn含量仍为17.69％，达到成分要求，无需再调整钢中Mn含量，停止加热。金属Mn的收得率为98.3％。

表2高锰钢成分(wt％)

Claims (4)

1.一种中高锰钢中锰元素的合金化方法，其特征在于：所述锰元素的合金化在转炉工艺出钢过程中进行，具体为：

将所需金属锰质量的60％～100％平铺在钢包底部；加热钢包，使平铺在钢包底部的金属锰的温度达到500～900℃，加热完毕后钢包加盖保温；控制出钢钢液的温度在1630～1690℃，利用上述钢包盛接钢液，出钢过程中将剩余所需金属锰以及其他合金通过合金料仓加入到钢液中；出钢完成后，将盛有钢液的钢包运送至吹氩站，通过钢包底部的透气砖向钢包中吹入氩气，氩气流量为300～500L/min，吹氩时间为5～10min；吹氩完毕后进入下一工序。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法基于铁水预处理→转炉→LF精炼→RH或VD真空处理→连铸工艺，所述锰元素的合金化在转炉工艺出钢过程中进行，吹氩完毕后进行LF精炼。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述中高锰钢中Mn含量按质量百分含量计为4％～30％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法包括下述工艺步骤：

(1)根据钢种成分计算合金化所需要金属锰质量，将所需金属锰质量的60％～100％平铺在钢包底部；

(2)用钢厂自产煤气烘烤装有金属锰的钢包，烘烤时间1～3小时，使平铺在钢包底部的金属温度达到500～900℃，完毕后钢包加盖保温；

(3)转炉冶炼终点，控制钢液温度在1630～1690℃，使用步骤(2)中的钢包盛接钢液，出钢过程中将剩余所需金属锰以及其他合金通过合金料仓加入到钢液中，采用挡渣球挡渣出钢；

(4)出钢完成后，将盛有钢液的钢包运送至吹氩站，通过钢包底部的透气砖向钢包中吹入氩气，以加速钢包底部合金的熔化并使钢液成分均匀，氩气流量为300～500L/min，吹氩时间为5～10min；

(5)将步骤(4)中的钢包转运至LF精炼工位，加热，造渣，并测定钢液温度和Mn含量，根据测定结果和钢种成分要求调整钢液中的Mn含量。