CN108265159B - 一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，所述冶炼工艺包括转炉冶炼、LF精炼和RH精炼工序；所述RH精炼工序，进行三联深脱氧工艺；所述三联深脱氧工艺为在RH精炼过程中分别加入硅钙线、SiBa合金、稀土合金进行三次深脱氧。本发明通过转炉工艺生产高纯净塑料模具钢，采用独特的脱氧工艺和RH精炼过程中的深脱氧工艺，获得低氧含量、高纯净的塑料模具钢，生产成本较低，工艺简单；可以稳定实现氧含量≤15ppm的钢水冶炼，实现高纯净模具钢的生产。

Description

一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺。
背景技术
塑料模具钢作为生产塑料制品的模具材料，随着塑料工业的发展，需求量也日益增多。为了提高模具的使用寿命和良好的塑料制品质量，模具在加工过程中对模具钢原材料质量要求越来越高。目前，我国钢铁行业可以生产塑料模具钢，但是仍存在低端产能过剩，高端依赖进口的局面。据统计，每年我国进口的塑料模具钢规模在几十万吨。
造成塑料模具钢高端依赖进口局面一个很重要的原因就是冶炼水平不足，原材料钢水纯净度不够，造成模具钢产品质量水平低。所以，提升模具钢的纯净度是冶炼的一个非常重要的课题。
本发明提供一种转炉生产的高纯塑料模具钢冶炼工艺，可以稳定实现氧含量不超过15ppm的钢水冶炼，实现高纯净模具钢的生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，所述冶炼工艺包括转炉冶炼、LF精炼和RH精炼工序；所述RH精炼工序，进行三联深脱氧工艺；所述三联深脱氧工艺为在RH精炼过程中分别加入硅钙线、SiBa合金、稀土合金进行三次深脱氧。
本发明所述RH精炼工序，采用三联深脱氧工艺，所述的三联深脱氧工艺步骤如下：抽真空前向钢液中加入硅钙线0.5-0.8kg/t钢进行第一次深脱氧；开始抽真空，真空度≤133Pa，保持2-5min时加入SiBa合金0.30-0.60kg/t钢进行第二次深脱氧；破真空前加入稀土合金0.2-0.8kg/t钢进行第三次深脱氧。
本发明所述RH精炼工序，RH炉精炼真空度≤133Pa，真空保持总时间在12-28min，去除夹杂物和H等气体。
本发明所述转炉冶炼工序，所述转炉冶炼工序，转炉出钢脱氧仅采用Al质脱氧剂进行脱氧。
本发明所述转炉冶炼工序，采用高拉碳工艺，控制转炉冶炼终点：C：0.06～0.18%。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢1/4时开始加入0.8-2.0kg/t钢的钢砂铝、铝线段或铝粒铝质脱氧剂和3-5kg/t钢的预熔型精炼渣，不加入任何含SiMn元素合金进行脱氧。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢完毕加入石灰2-5kg/t钢；根据塑料模具钢化学成分加入铬铁合金进行部分合金化。
本发明所述LF精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样的Al含量喂入铝线或铝线段，控制LF精炼开始时Al含量在0.035-0.060%。
本发明所述对钢包顶渣进行脱氧，分两批加入造渣料石灰2.0-4.0kg/t钢、萤石0.5-2.0kg/t钢调渣，造白渣，控制精炼终渣碱度在3.0～7.0，FeO≤0.5%。
本发明LF精炼过程中进行合金化，加入合金调整化学成分符合塑料模具钢要求。
本发明生产过程中使用物料成分组成及含量如下：
表1 SiBa合金成分组成及含量
表2 石灰成分组成及含量
表3 预熔型精炼渣成分组成及含量
表4 钢砂铝成分组成及含量
表5 铝线成分组成及含量
表6 铝线段成分组成及含量
表7 萤石颗粒成分组成及含量
表8 硅钙线成分组成及含量
表9 稀土合金化学成分及含量
本发明高纯净塑料模具钢夹杂物检测方法参考GB/T 10561，钢中氧含量检测标准参考GB/T 11261。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过转炉工艺生产高纯净塑料模具钢，采用独特的脱氧工艺和RH精炼过程中的深脱氧工艺，获得低氧含量、高纯净的塑料模具钢，生产成本较低，工艺简单。2、本发明可以稳定实现氧含量≤15ppm的钢水冶炼，实现高纯净模具钢的生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例高纯净塑料模具钢钢种为P20，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.36%，Mn：0.90%，Si：0.28%，S：0.002%，P：0.015%，Cr：1.58%，Mo：0.37%，Al：0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例高纯净塑料模具钢P20的冶炼工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼和RH炉精炼工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼终点C含量为0.06%，出钢1/4时开始加入2.0kg/t钢钢砂铝和5kg/t钢预熔型精炼渣，不加入任何含Si、Mn元素合金进行脱氧，出钢完毕加石灰2kg/t钢；加入16kg/t钢铬铁合金进行部分合金化；
（2）LF炉精炼工序：采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样的Al含量喂入铝线，LF精炼开始时Al含量为0.060%，分两批加入造渣料石灰4.0kg/t钢、萤石2.0kg/t钢调渣，造白渣，最终精炼终渣碱度为5.0，FeO含量为0.3%；LF精炼过程中进行合金化，加入合金至P20塑料模具钢要求化学成分；
（3）RH炉精炼工序：采用三联深脱氧工艺，即在抽真空前向钢液中加入0.5kg/t钢硅钙线，进行第一次深脱氧；开始抽真空，真空度133Pa保持5min时加入0.60kg/t钢SiBa合金进行深脱氧；破真空前加入0.2kg/t钢稀土合金进行第三次深脱氧；RH炉精炼真空度133Pa、真空保持总时间为28min，充分去除夹杂物和H等气体。
本实施例高纯净塑料模具钢P20按照GB/T 10561方法进行夹杂物检测，A类夹杂物为0，B类夹杂物为0.5级，C类夹杂物为0.5级，D类和Ds类夹杂物为0.5级，按照标准GB/T11261进行钢中氧含量检测，氧含量为8ppm。
实施例2
本实施例高纯净塑料模具钢钢种为AISI 4140，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.41%，Mn：0.60%，Si：0.38%，S：0.001%，P：0.016%，Cr：1.00%，Mo：0.21%，Al：0.018%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例高纯净塑料模具钢AISI 4140的冶炼工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼和RH炉精炼工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼终点C含量为0.18%，出钢1/4时开始加入0.8kg/t钢铝线段和3kg/t钢预熔型精炼渣，不加入任何含Si、Mn元素合金进行脱氧，出钢完毕加石灰5kg/t钢；加入12kg/t钢铬铁合金进行部分合金化；
（2）LF炉精炼工序：采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样的Al含量喂入铝线段，LF精炼开始时Al含量为0.035%，分两批加入造渣料石灰2.0kg/t钢、萤石0.5kg/t钢调渣，造白渣，最终精炼终渣碱度为3.0，FeO含量为0.5%；LF精炼过程中进行合金化，加入合金至AISI 4140塑料模具钢要求化学成分；
（3）RH炉精炼工序：采用三联深脱氧工艺，即在抽真空前向钢液中加入0.8kg/t钢硅钙线，进行第一次深脱氧；开始抽真空，真空度100Pa保持2min时加入0.30kg/t钢SiBa合金进行深脱氧；破真空前加入0.8kg/t钢稀土合金进行第三次深脱氧；RH炉精炼真空度100Pa、真空保持总时间为12min，充分去除夹杂物和H等气体。
本实施例高纯净塑料模具钢AISI 4140按照GB/T 10561方法进行夹杂物检测，A类夹杂物为0，B类夹杂物为0.5级，C类夹杂物为0级，D类和Ds类夹杂物为0.5级，按照标准GB/T11261进行钢中氧含量检测，氧含量为15ppm。
实施例3
本实施例高纯净塑料模具钢钢种为1.2311，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.38%，Mn：1.35%，Si：0.32%，S：0.002%，P：0.012%，Cr：1.88%，Mo：0.20%，Al：0.019%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例高纯净塑料模具钢1.2311的冶炼工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼和RH炉精炼工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼终点C含量为0.10%，出钢1/4时开始加入1.5kg/t钢铝粒和4kg/t钢预熔型精炼渣，不加入任何含Si、Mn元素合金进行脱氧，出钢完毕加石灰3kg/t钢；加入16kg/t钢铬铁合金进行部分合金化；
（2）LF炉精炼工序：采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样的Al含量喂入铝线，LF精炼开始时Al含量为0.050%，分两批加入造渣料石灰3.0kg/t钢、萤石1.5kg/t钢调渣，造白渣，最终精炼终渣碱度为7.0，FeO含量为0.2%；LF精炼过程中进行合金化，加入合金至1.2311塑料模具钢要求化学成分；
（3）RH炉精炼工序：采用三联深脱氧工艺，即在抽真空前向钢液中加入0.6kg/t钢硅钙线，进行第一次深脱氧；开始抽真空，真空度133Pa保持3min时加入0.50kg/t钢SiBa合金进行深脱氧；破真空前加入0.4kg/t钢稀土合金进行第三次深脱氧；RH炉精炼真空度133Pa、真空保持总时间为20min，充分去除夹杂物和H等气体。
本实施例高纯净塑料模具钢1.2311按照GB/T 10561方法进行夹杂物检测，A类夹杂物为0，B类夹杂物为0.5级，C类夹杂物为0级，D类和Ds类夹杂物为0.5级，按照标准GB/T11261进行钢中氧含量检测，氧含量为5ppm。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述冶炼工艺包括转炉冶炼、LF精炼和RH精炼工序；所述RH精炼工序，进行三联深脱氧工艺；所述三联深脱氧工艺为在RH精炼过程中分别加入硅钙线、SiBa合金、稀土合金进行三次深脱氧；所述的三联深脱氧工艺步骤如下：抽真空前向钢液中加入硅钙线0.5-0.8kg/t钢进行第一次深脱氧；开始抽真空，真空度≤133Pa，保持2-5min时加入SiBa合金0.30-0.60kg/t钢进行第二次深脱氧；破真空前加入稀土合金0.2-0.8kg/t钢进行第三次深脱氧；所述转炉冶炼工序，出钢1/4时开始加入0.8-2.0kg/t钢的钢砂铝、铝线段或铝粒铝质脱氧剂和3-5kg/t钢的预熔型精炼渣，不加入任何含SiMn元素合金进行脱氧。
2.根据权利要求1所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述RH精炼工序，RH炉精炼真空度≤133Pa，真空保持总时间在12-28min。
3.根据权利要求1所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述转炉冶炼工序，所述转炉冶炼工序，转炉出钢脱氧仅采用Al质脱氧剂进行脱氧。
4.根据权利要求1所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述转炉冶炼工序，采用高拉碳工艺，控制转炉冶炼终点：C：0.06～0.18%。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述转炉冶炼工序，出钢完毕加入石灰2-5kg/t钢；根据塑料模具钢化学成分加入铬铁合金进行部分合金化。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述LF精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样的Al含量喂入铝线或铝线段，控制LF精炼开始时Al含量在0.035-0.060%。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述LF精炼工序，对钢包顶渣进行脱氧，分两批加入造渣料石灰2.0-4.0kg/t钢、萤石0.5-2.0kg/t钢调渣，造白渣，控制精炼终渣碱度在3.0～7.0，FeO≤0.5%。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种转炉生产的高纯净塑料模具钢冶炼工艺，其特征在于，所述LF精炼工序，LF精炼过程中进行合金化，加入合金调整化学成分符合塑料模具钢要求。
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