CN107893188A - 一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法，其特征在于：它采用铁水脱磷、GOR顶底复吹精炼和LF钢包精炼生产工艺，包括以下步骤完成：(1)、铁水脱磷；(2)、GOR顶底复吹精炼脱碳；(3)、预还原阶段；(4)、倒炉出钢；(5)、LF钢包精炼，制得高强度锰硼合金钢。本发明制得的钢水，硫磷含量低，钢水纯净度高，提高了合金收得率，降低了冶炼成本。

Description

一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种锰硼合金钢冶炼方法的改进，属于炼钢技术领域，具体地说是一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法。
背景技术
锰硼合金钢具有硬度低，塑性好，易于切削加工或冷加工等特点，能够进行复杂零部件加工，主要作为耐磨材料应用于铁锹、锯条以及农业机械等领域，目前已发展成为在汽车车身上应用最为广泛的热成形钢种，如22MnB5、30MnB5、38MnB5等。鞍钢股份有限公司申请的“低硅高锰钢的冶炼方法”，专利号为CN200610134361.0，包括转炉冶炼和精炼，其控制钢中的硅含量； 攀钢集团研究院有限公司申请的“提高冶炼高碳高锰钢转炉终点碳含量的方法及炼钢方法”，专利号为CN201310572143.5，是一种提高冶炼高碳高锰钢转炉终点碳含量的方法；首钢贵阳特殊钢有限责任公司提交的“一种利用EBT电弧炉返回法生产高锰钢的控磷工艺”，申请号为CN201310073699.X，
公开了一种利用EBT电弧炉返回法生产高锰钢中冶炼过程中控磷工艺；河北钢铁股份有限公司唐山分公司提交的“一种用锰矿石在LF炉合金化的方法”，申请号为CN201210212632.5，是一种在LF炉内加锰矿石的方法；广西钟山长城矿山机械厂申请的“中频感应炉炉内吹氩气精炼耐磨锰钢的工艺方法”，专利号为CN201010154922.X，该发明采用底部全程吹氩85～90分钟，通过吹氩精炼能有效去除钢液中气体和非金属夹杂物，从而改善钢液冶金质量，但该发明吹氩时间长，操作难度大，生产效率低。广东省材料与加工研究所申请的“一种高锰钢的制备方法”，申请号为CN201610206877.5，但磷含量仍然偏高，在0.045—0.048%之间。目前的锰硼合金钢的生产工艺主要为电弧炉或中频炉+LF或转炉+RH+LF工艺，其不足之处在于：电炉或中频炉工艺对原料要求高，合金回收率低，成本较高，RH工艺对上道工序磷含量要求，又由于合金加入量大，钢水碳含量高，转炉热平衡控制困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用铁水脱磷工艺、GOR顶底复吹精炼(Gas OxygenRefining)工艺和LF钢包精炼工艺，提高钢水纯净度，提高合金收得率，降低冶炼成本的高强度锰硼合金钢的冶炼方法。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法，其特征在于：它采用铁水脱磷、GOR顶底复吹精炼和LF钢包精炼生产工艺，包括以下步骤完成：
(1)、铁水脱磷：将盛有高炉铁水的铁水罐送达脱磷站，采用喷吹法吹炼，顶吹氧气流量为10～30 Nm3/min，氧枪枪位控制在0.70～1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量为20～50 kg/min，喷粉枪枪位距罐底500mm以下，每吨铁水添加氧化铁皮0.10～0.20kg，吹炼20～30分钟，扒渣取样，当Si≤0.15%时，脱硅完成；再加入萤石和氧化铁皮继续吹炼，萤石根据需要添加100～200kg，每吨铁水添加氧化铁皮0.10～0.20kg，扒渣取样，当P≤0.010%、C≥3.0%、S≤0.030%和温度≥1320℃时，脱磷完成，扒渣后铁水裸露面积≥2/3，制得脱磷铁水；
(2)、GOR顶底复吹精炼脱碳：先在GOR顶底复吹精炼炉中加入0～2000kg焦炭，再将铁水罐中制得的脱磷铁水兑入GOR顶底复吹精炼炉中，顶吹氧气流量为100～150Nm3/min，底吹氧气中心管流量为30～50 Nm3/min，底吹氩气环缝流量为5～7Nm3/min，底吹氩气中心管流量为10～15 Nm3/min，吹炼1～2分钟，再加入高碳铬铁和硅锰合金，每吨脱磷铁水添加3.0～5.2kg高碳铬铁和1.5～15kg硅锰合金，继续吹炼，当终点碳控制在0.2～0.3%、温度控制在1650～1680℃时，进入预还原阶段；
(3)、预还原阶段：停止吹氧，底吹氩气环缝流量为5～6Nm3/min，底吹氩气中心管流量30～50 Nm3/min，每吨脱磷铁水加入6.0～7.5kg硅铁,还原1～2分钟后加入电解锰，每吨脱磷铁水加入3.0—10kg电解锰，吹氩5～10分钟，测温取样，当硅含量为0.1～0.15%、锰为1.10～1.40%、炉渣碱度为1.8～2.0和温度为1620～1640℃时，预还原完成，再倒炉出钢；
(4)、倒炉出钢：GOR顶底复吹精炼炉的出钢方式采用炉口出钢，出钢前先倒掉2/3渣，出钢过程先渣后钢倒入钢包内，出钢时间控制在2～3分钟内，钢包内渣层厚度100～150mm；
(5)、LF钢包精炼：向钢包内的钢水喂铝线至成分Al：0.03～0.05%，造白渣后，加入钛铁、硼铁和钒铁，取样检测，成分满足控制要求后，喂钙线150～300m，软吹氩气10～20分钟，温度为1560～1600℃后，镇静5分钟以上浇注，制得高强度锰硼合金钢。
采用上述一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法生产得到的高强度锰硼合金钢，其成分的质量百分比含量为：C：0.20～0.35；Si：0.10～0.40；Cr：0.10～0.30；Mn：1.0～1.50；Al：0.01～0.10；Ti：0.01～0.06；B：0.0010～0.0050；V：0.03～0.15；S≤0.020；P≤0.020；Fe余量。
本发明的有益效果：由于采用铁水脱磷工艺、GOR顶底复吹精炼工艺和LF钢包精炼工艺，制得的钢水，硫磷含量低，[P]≤0.008%，[S]≤0.005%，氧氮含量低，钢水纯净度高，Σ[O]≤0.0030%,[N]≤0.0035%，由于在GOR顶底复吹精炼炉内增加了预还原的过程，所以减轻了LF钢包精炼的负担，提高了合金收得率，降低了冶炼成本。
具体实施方式
实施例1：
采用本发明生产22MnB5。该一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法，其特征在于：它采用铁水脱磷、GOR顶底复吹精炼和LF钢包精炼生产工艺，包括以下步骤完成：
(1)、铁水脱磷：将盛有高炉铁水的铁水罐送达脱磷站，采用喷吹法吹炼，顶吹氧气流量为30Nm3/min，氧枪枪位控制在1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量为50kg/min，喷粉枪枪位距罐底500mm，每吨铁水添加氧化铁皮0.20kg，吹炼20分钟，扒渣取样，当Si为0.10%时，脱硅完成；再加入萤石和氧化铁皮继续吹炼，萤石根据需要添加100kg，每吨铁水添加氧化铁皮0.20kg，扒渣取样，当P：0.005%、C：3.0%、S：0.030%和温度：1320℃时，脱磷完成，扒渣后铁水裸露面积≥2/3，制得脱磷铁水重量68t；
(2)、GOR顶底复吹精炼脱碳：先在GOR顶底复吹精炼炉中加入2000kg焦炭，再将铁水罐中制得的脱磷铁水兑入GOR顶底复吹精炼炉中，顶吹氧气流量为100 Nm3/min，底吹氧气中心管流量为30Nm3/min，底吹氩气环缝流量为5Nm3/min，底吹氩气中心管流量为10Nm3/min，吹炼1分钟，再加入高碳铬铁和硅锰合金，添加高碳铬铁200kg和硅锰合金100kg，继续吹炼，吹氧3500 Nm3，当终点碳控制在0.2%、温度控制在1680℃时，进入预还原阶段；
(3)、预还原阶段：停止吹氧，底吹氩气环缝流量为5Nm3/min，底吹氩气中心管流量30Nm3/min，加入硅铁400kg，还原1分钟后加入680kg电解锰，吹氩5分钟，测温取样，当硅含量为0.1%、锰为1.10%、炉渣碱度为1.8和温度为1640℃时，预还原完成，再倒炉出钢；
(4)、倒炉出钢：GOR顶底复吹精炼炉的出钢方式采用炉口出钢，出钢前先倒掉2/3渣，出钢过程先渣后钢倒入钢包内，出钢时间控制在2钟内，钢包内渣层厚度100mm；
(5)、LF钢包精炼：向钢包内的钢水喂铝线至成分Al：0.05%，造白渣后，加入钛铁、硼铁和钒铁，微调成分，取样检测，成分满足控制要求后，喂钙线300m，软吹氩气20分钟，温度为1600℃后，镇静5分钟浇注，制得高强度锰硼合金钢。
经检测，按上述工艺生产的22MnB5，其成分的质量百分比含量为C：0.23；Si：0.20；Cr：0.16；Mn：1.21；Al：0.045；Ti：0.030；B：0.0025；V：0.03；S：0.005；P：0.006；Σ[O]：0.0024,[N]：0.0032，Fe余量。
实施例2：
采用本发明生产30MnB5。该一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法，其特征在于：它采用铁水脱磷、GOR顶底复吹精炼和LF钢包精炼生产工艺，包括以下步骤完成：
(1)、铁水脱磷：将盛有高炉铁水的铁水罐送达脱磷站，采用喷吹法吹炼，顶吹氧气流量为10Nm3/min，氧枪枪位控制在0.70m，喷粉枪喷吹石灰粉流量为20kg/min，喷粉枪枪位距罐底450mm，每吨铁水添加氧化铁皮0.10kg，吹炼30分钟，扒渣取样，当Si：0.15%时，脱硅完成；再加入萤石和氧化铁皮继续吹炼，萤石根据需要添加200kg，每吨铁水添加氧化铁皮0.10kg，扒渣取样，当P：0.007%、C：3.5%、S：0.025%和温度：1350℃时，脱磷完成，扒渣后铁水裸露面积≥2/3，制得脱磷铁水重量67t；
(2)、GOR顶底复吹精炼脱碳：将铁水罐中制得的脱磷铁水兑入GOR顶底复吹精炼炉中，顶吹氧气流量为150Nm3/min，底吹氧气中心管流量为50Nm3/min，底吹氩气环缝流量为7Nm3/min，底吹氩气中心管流量为15Nm3/min，吹炼2分钟，再加入350kg高碳铬铁和1000kg硅锰合金，继续吹炼，吹氧3100Nm3，当终点碳控制在0.3%、温度控制在1650℃时，进入预还原阶段；
(3)、预还原阶段：停止吹氧，底吹氩气环缝流量为6Nm3/min，底吹氩气中心管流量50Nm3/min，加入500kg硅铁,还原2分钟后加入200kg电解锰，吹氩10分钟，测温取样，当硅含量为0.15%、锰为1.40%、炉渣碱度为2.0和温度为1620℃时，预还原完成，再倒炉出钢；
(4)、倒炉出钢：GOR顶底复吹精炼炉的出钢方式采用炉口出钢，出钢前先倒掉2/3渣，出钢过程先渣后钢倒入钢包内，出钢时间控制在3分钟内，钢包内渣层厚度150mm；
(5)、LF钢包精炼：向钢包内的钢水喂铝线至成分Al：0.03%，造白渣后，加入钛铁、硼铁和钒铁，微调成分，取样检测，成分满足控制要求后，喂钙线150m，软吹氩气10分钟，温度为1560℃后，镇静8分钟浇注，制得高强度锰硼合金钢。
经检测，按上述工艺生产的30MnB5，其成分的质量百分比含量为C：0.31；Si：0.30；Cr：0.28；Mn：1.41；Al：0.025；Ti：0.05；B：0.003；V：0.05；S：0.003；P：0.008；Σ[O]：0.0030,[N]：0.0025，Fe余量。

Claims (1)

1.一种高强度锰硼合金钢的冶炼方法，其特征在于：它采用铁水脱磷、GOR顶底复吹精炼和LF钢包精炼生产工艺，包括以下步骤完成：
(1)、铁水脱磷：将盛有高炉铁水的铁水罐送达脱磷站，采用喷吹法吹炼，顶吹氧气流量为10～30 Nm3/min，氧枪枪位控制在0.70～1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量为20～50 kg/min，喷粉枪枪位距罐底500mm以下，每吨铁水添加氧化铁皮0.10～0.20kg，吹炼20～30分钟，扒渣取样，当Si≤0.15%时，脱硅完成；再加入萤石和氧化铁皮继续吹炼，扒渣取样，当P≤0.0010%、C≥3.0%、S≤0.030%和温度≥1320℃时，脱磷完成，扒渣后铁水裸露面积≥2/3，制得脱磷铁水；
(2)、GOR顶底复吹精炼脱碳：先在GOR顶底复吹精炼炉中加入0～2000kg焦炭，再将铁水罐中制得的脱磷铁水兑入GOR顶底复吹精炼炉中，顶吹氧气流量为100～150Nm3/min，底吹氧气中心管流量为30～50 Nm3/min，底吹氩气环缝流量为5～7Nm3/min，底吹氩气中心管流量为10～15 Nm3/min，吹炼1～2分钟，再加入高碳铬铁和硅锰合金，继续吹炼，当终点碳控制在0.2～0.3%、温度控制在1650～1680℃时，进入预还原阶段；
(3)、预还原阶段：停止吹氧，底吹氩气环缝流量为5～6Nm3/min，底吹氩气中心管流量30～50Nm3/min，加入硅铁,还原1～2分钟后加入电解锰，吹氩5～10分钟，测温取样，当硅含量为0.1～0.15%、锰为1.10～1.40%、炉渣碱度为1.8～2.0和温度为1620～1640℃时，预还原完成，再倒炉出钢；
(4)、倒炉出钢：GOR顶底复吹精炼炉的出钢方式采用炉口出钢，出钢前先倒掉2/3渣，出钢过程先渣后钢倒入钢包内，出钢时间控制在2～3分钟内，钢包内渣层厚度100～150mm；
(5)、LF钢包精炼：向钢包内的钢水喂铝线，造白渣后，加入钛铁、硼铁和钒铁，取样检测，成分满足控制要求后，喂钙线，软吹氩气10～20分钟，温度为1560～1600℃后，镇静5分钟以上浇注，制得高强度锰硼合金钢。
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