CN108796164B - 45号钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种45号钢的冶炼方法。针对现有冶炼45号钢造渣成本高、脱氧成本高等问题，本发明提供一种45号钢的冶炼方法，包括以下步骤：a、转炉冶炼时，将上一炉转炉终点渣留渣2/3，加入半钢，向炉内加入活性石灰，高镁石灰，并加入经处理过的转炉废弃渣6～9kg/t钢，加入的同时吹氧，进行转炉冶炼，控制终点炉渣碱度为3～4，当终点碳为0.05％～0.10％，温度为1649～1660℃时，出钢；b、出钢时，先向钢包中加入1.8～2.2kg/t钢的硅铁脱氧，再在小平台定氧，定氧后喂铝线脱氧，冶炼得到45号钢。本发明通过采用炼钢转炉废弃渣部分代替冶炼辅料和酸性复合渣，配合采用分步脱氧，能够低成本的冶炼得到合格45号钢。

Description

45号钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种45号钢的冶炼方法。
背景技术
45号钢又名油钢，在国标中被称为45号钢，是一种常见的中碳调质结构钢。钢的成分主要为：C：0.42～0.50％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.50～0.80％；P：≤0.035％；S：≤0.035％；Cr：≤0.25％；Ni：≤0.25％；Cu：≤0.25％。
45号钢冷塑性一般，退火、正火比调质时稍好，具有较高的强度和较强的切削加工性能，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，用途广泛。现有冶炼45号钢的方法为：半钢-转炉冶炼-LF冶炼-连铸。
在转炉冶炼时加入10～14kg/t钢，高镁石灰10～14kg/t钢及酸性复合渣12～17kg/t钢，出钢过程中向钢包中加入硅钙钡进行脱氧。
但现有冶炼45号钢的方法存在造渣成本高、脱氧成本高等缺陷，还有待于进一步改善。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有方法冶炼45号钢造渣成本高、脱氧成本高等问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种45号钢的冶炼方法。该方法包括以下步骤：
a、转炉冶炼时，将上一炉转炉终点渣留渣2/3，加入半钢，向炉内加入活性石灰10～14kg/t钢，高镁石灰10～14kg/t钢，并加入经处理过的转炉废弃渣6～9kg/t钢，加入的同时吹氧，进行转炉冶炼，控制终点炉渣碱度为3～4，当终点碳为0.05％～0.10％，温度为1649～1660℃时，出钢；
b、出钢时，先向钢包中加入1.8～2.2kg/t钢的硅铁脱氧，再在小平台定氧，定氧后喂铝线脱氧，冶炼得到45号钢。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，步骤a所述半钢的组成成分包括：按重量百分比计，C 3.25～3.85％,Si 0.01～0.03％,Mn 0.01～0.03％,P 0.045～0.080％,S 0.018～0.025％。优选的，所述半钢组成包括：按重量百分比计，C 3.46％,Si 0.02％,Mn 0.02％,P0.06％,S 0.019％。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，步骤a所述的吹氧时氧枪枪位为1.4～2m。优选为1.4m～1.8m。所述的氧枪枪位是指氧枪喷头的喷头末端至熔池液面的距离。开吹时枪位为2m，防止烧枪，拉碳枪位1.4m；保证熔渣具有很好的流动性，以早化渣、多去磷并保护炉衬。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，步骤a中所述吹氧进度为0～40％时，氧枪供氧强度为2.5～3.0m3/t·min，吹氧进度40％至吹炼结束，氧枪供氧强度为3.5～4.5m3/t·min。
总的吹炼控制原则是：快速化渣，早化渣，炉渣活跃，过程不返干、不喷溅。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，为了更好的脱磷，步骤a所述的活性石灰为CaO含量85～90wt％的活性石灰。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，为了更好的脱磷，步骤a所述的高镁石灰为CaO含量48～55wt％，MgO含量30～40wt％的高镁石灰。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，为了更好的脱磷，步骤b所述的转炉终点废弃渣组成为：按重量百分比计，FeO为18～23％、Fe2O3为8～12％、MFe为5～10％、CaO为35～43％、SiO2为10～15％、Al2O3为1～3％、MnO为1～2％、MgO为10～15％、P为0.8～1.3％、S为0.02～0.05％、余量为不可避免的杂质。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，为了更好的脱氧，步骤b所述的硅铁为硅含量70～75wt％，铁含量24～29wt％的硅铁。
其中，上述45号钢的冶炼方法中，为了更好的脱氧，步骤b所述喂铝线时添加的铝为纯度99.1～99.5％的铝。
其中，步骤b中所述的喂铝线标准为：钢水氧活度≤100ppm时，铝线喂入量150m；钢水氧活度100～200ppm时，铝线喂入量200m；钢水氧活度200～300ppm时，铝线喂入量300m；钢水氧活度＞300时，铝线喂入量450m。
本发明的有益效果为：本发明提供一种45号钢的冶炼方法，利用转炉终点废弃渣返回半钢炼钢转炉部分替代石灰和高镁石灰等冶金辅料，充分利用转炉终点废弃渣中大量的CaO、SiO2、MgO、FeO等有益于炼钢的成分，替代转炉炼钢过程的酸性复合渣，节约生产成本。并且在转炉出钢脱氧时采用分步脱氧，进一步降低生产成本。本发明能够冶炼得到符合要求的45号钢，并且操作更简单，生产成本低，值得推广应用。
具体实施方式
本发明提供了一种45号钢的冶炼方法。将转炉终点废弃渣返回半钢炼钢转炉，部分替代冶金辅料进行炼钢，节约生产成本。
本发明提供了一种45号钢的冶炼方法，包括以下步骤：
a、转炉冶炼时，将上一炉转炉终点渣留渣2/3，加入半钢，向炉内加入活性石灰10～14kg/t钢，高镁石灰10～14kg/t钢，并加入经处理过的转炉废弃渣6～9kg/t钢，加入的同时吹氧，进行转炉冶炼，控制终点炉渣碱度为3～4，当终点碳为0.05％～0.10％，温度为1649～1660℃时，出钢；
b、出钢时，先向钢包中加入1.8～2.2kg/t钢的硅铁脱氧，再在小平台定氧，定氧后喂铝线脱氧，冶炼得到45号钢。
本发明所用的转炉终点废弃渣组成为：按重量百分比计，FeO为18～23％、Fe2O3为8～12％、MFe为5～10％、CaO为35～43％、SiO2为10～15％、Al2O3为1～3％、MnO为1～2％、MgO为10～15％、P为0.8～1.3％、S为0.02～0.05％、余量为不可避免的杂质。优选采用攀钢转炉冶炼废弃渣，其中的磷含量远未达到脱磷极限，发明人经过精确分析，发现其可再生利用。具体原理为：
炼钢脱磷反应可由(1)式表示：
2[P]+5[O]＝(P2O5) (1)
ΔGo＝-151200+123.74T (2)
根据等温方程式，
Figure BDA0001716294070000031
欲使式(2)能够进行，则ΔG必须是负值，也即，J＜K；
式(2)的
Figure BDA0001716294070000032
当T＝1873时，K＝4.4×10～10，
所以，能使式(2)能够进行的条件是：
Figure BDA0001716294070000033
按照攀钢转炉典型炉渣成分CaO：40％；SiO2：12％；MgO：12％；FeO：20％；MnO：1.5％，计算得γP2O5＝4.17×10～18。钢水终点[P]＝0.012％、[O]＝0.06％，则计算得转炉终渣中极限P2O5克分子浓度为0.0118，约相当于2.36％P2O5。攀钢转炉终渣P2O5一般为1.0％左右，远小于极限目标，说明攀钢现行的操作工艺参数远没有达到最佳值，因此转炉终点废弃渣可以返回继续炼钢。
因此，发明人经过大量的试验，将转炉终点废弃渣重新加入转炉，并减少石灰、高镁石灰等炼钢辅料的加入，不再加入酸性复合渣，同时出钢过程中改变脱氧工艺，得到了一种45号钢的冶炼方法。
原来的酸性复合渣，主要采用Si、Mn成分脱磷，成本高，本发明的转炉终点废弃渣中含有FeO、CaO、SiO2等成分，可以有效的进行钢水脱磷，节约生产成本，脱磷效果好。
现有炼钢过程中，一般采用硅钙钡脱氧，钙和钡虽然有很强的脱氧能力，但由于受钢中溶解度的限制，钙、钡单质脱氧剂不适合作洁净钢的预脱氧剂。然而钙在铁液中的溶解度较小，在1600℃的铁液中钙的溶解度仅为0.03％，而在固态铁中钙几乎不溶解。此外，钙的蒸气压还很大，在1600℃炼钢液中钙的蒸汽压就能达到1.98个大气压。单纯以钙作为脱氧剂会消耗大量的钙，成本较高，经济效益低，转炉出钢过程中采用硅铁替代硅钙钡脱氧。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例和对比例中所用的活性石灰组成为：86％的CaO。高镁石灰组成为：50％的CaO和35％的MgO。酸性复合渣组成为：SiO2：48％，MgO：10％，CaO：12％，TFe(全铁)：20％，MnO：8％，Al2O3：2％，以及不可避免的杂质。转炉废弃渣组成为18％的FeO、9％的Fe2O3、7％的MFe、36％的CaO、13％的SiO2、2％的Al2O3、1.5％的MnO、11％的MgO、1.0％的P、0.03％的S，余量为不可避免的杂质；废弃渣的水分含量小于1％。
实施例1采用本发明方法冶炼45号钢
120t转炉冶炼，转炉兑入138t半钢后，开吹的同时向炉内加入活性石灰12kg/t钢，高镁石灰12kg，并加入经处理过的转炉废弃渣6kg/t钢，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位维持在1.4～2m内，吹炼枪位在1.4m～1.8m内，开吹枪位2m，防止烧枪。拉碳枪位1.4m。保证熔渣具有很好的流动性，以早化渣、多去磷并保护炉衬。氧枪的枪位是指氧枪喷头的喷头末端至熔池液面的距离。控制终点炉渣碱度3～4之间，吹氧进度为0～40％时，氧枪供氧强度为2.5m3/t·min，吹氧进度为40％至吹炼结束供氧强度为4m3/t·min，直至吹炼终点，得到终点合格钢水。
终点钢水成分为：C：0.09％，P：0.011％，S：0.015％。
出钢过程中先向钢包中加入硅铁，硅铁加入量为2kg/t钢，然后再在小平台定氧，定氧后喂入铝线，定氧后氧活度为20ppm，喂入铝线为63m。定氧后氧活度为1.2ppm。
本实施例中，冶炼每吨45号钢的成本为2850元。
实施例2采用本发明方法冶炼45号钢
120t转炉冶炼，转炉兑入138t半钢后，开吹的同时向炉内加入活性石灰12kg/t钢，高镁石灰12.2kg，并加入经处理过的转炉废弃渣6.1kg/t钢，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位维持在1.4～2m，吹炼枪位1.4m～1.8m内，开吹枪位2m，防止烧枪。拉碳枪位1.4m。保证熔渣具有很好的流动性，以早化渣、多去磷并保护炉衬。在本发明中，氧枪的枪位是指氧枪喷头的喷头末端至熔池液面的距离。控制终点炉渣碱度3～4之间，吹氧进度为0～40％时，氧枪供氧强度为3.0m3/t·min之间，吹氧进度为40％至吹炼结束供氧强度为4.1m3/t·min，直至吹炼终点，得到终点合格钢水。
终点钢水成分为：C：0.08％，P：0.010％，S：0.014％。
出钢过程中先向钢包中加入硅铁，硅铁加入量为2.02kg/t钢，然后再在小平台定氧，定氧后喂入铝线，定氧后氧活度为22ppm，喂入铝线为50m，定氧后氧活度为1.3ppm。
本实施例中，冶炼每吨45号钢的成本为2810元。
对比例3采用现有方法冶炼45号钢
120t转炉采用半钢炼钢，转炉兑入138t半钢后，开吹的同时向炉内加入活性石灰21kg/t钢，高镁石灰21kg及酸性复合渣15kg/t钢，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位1.4～2m，吹炼枪位1.4m～1.8m，开吹枪位2m，防止烧枪。拉碳枪位1.4m。保证熔渣具有很好的流动性，以早化渣、多去磷并保护炉衬。在本发明中，氧枪的枪位是指氧枪喷头的喷头末端至熔池液面的距离。控制终点炉渣碱度3～4之间，吹氧进度为0～40％时，氧枪供氧强度为2.5m3/t·min之间，吹氧进度为40％至吹炼结束供氧强度为3.8m3/t·min之间，直至吹炼终点，得到合格的终点钢水。
终点钢水成分为：C：0.085％，P：0.011％，S：0.013％。
出钢过程中先向钢包中加入硅钙钡，硅钙钡加入量为2.3kg/t钢，加入后定氧氧活度为1.2ppm。
对比例中，冶炼每吨45号钢的成本为3000元。
由实施例和对比例可知，采用转炉废弃渣替代部分冶金辅料后，终点钢成分可以达到冶炼要求，降低成本；实施例采用先加入硅铁，脱掉钢水中部分氧，然后定氧喂入铝线，再脱去剩余氧的分步脱氧方法，相比对比例的直接加入硅钙钡脱掉钢水中全部氧，不喂铝线的脱氧方法，进一步降低成本。总的辅料用量降低16kg/t钢，合金成本可降低5.4元/吨钢，经济效益显著。

Claims (7)

1.45号钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、转炉冶炼时，将上一炉转炉终点渣留渣2/3，加入半钢，向炉内加入活性石灰10～14kg/t钢，高镁石灰10～14kg/t钢，并加入经处理过的转炉废弃渣6～9kg/t钢，加入的同时吹氧，进行转炉冶炼，控制终点炉渣碱度为3～4，当终点碳为0.05％～0.10％，温度为1649～1660℃时，出钢；所述的转炉废弃渣组成为：按重量百分比计，FeO为18～23％、Fe2O3为8～12％、MFe为5～10％、CaO为35～43％、SiO2为10～15％、Al2O3为1～3％、MnO为1～2％、MgO为10～15％、P为0.8～1.3％、S为0.02～0.05％、余量为不可避免的杂质；
b、出钢时，先向钢包中加入1.8～2.2kg/t钢的硅铁脱氧，再在小平台定氧，定氧后喂铝线脱氧，冶炼得到45号钢；喂铝线标准为：钢水氧活度≤100ppm时，铝线喂入量150m；钢水氧活度＞100ppm，且＜200ppm时，铝线喂入量200m；钢水氧活度200～300ppm时，铝线喂入量300m；钢水氧活度＞300ppm时，铝线喂入量450m。
2.根据权利要求1所述的45号钢的冶炼方法，其特征在于：步骤a所述的吹氧时氧枪枪位为1.4～2m。
3.根据权利要求1所述的45号钢的冶炼方法，其特征在于：步骤a中所述吹氧进度为0～40％时，氧枪供氧强度为2.5～3.0m3/t·min，吹氧进度40％至吹炼结束，氧枪供氧强度为3.5～4.5m3/t·min。
4.根据权利要求1所述的45号钢的冶炼方法，其特征在于：步骤a所述的活性石灰为CaO含量85～90wt％的活性石灰。
5.根据权利要求1所述的45号钢的冶炼方法，其特征在于：步骤a所述的高镁石灰为CaO含量48～55wt％，MgO含量30～40wt％的高镁石灰。
6.根据权利要求1所述的45号钢的冶炼方法，其特征在于：步骤b所述的硅铁为硅含量70～75wt％，铁含量24～29wt％的硅铁。
7.根据权利要求1所述的45号钢的冶炼方法，其特征在于：步骤b所述喂铝线时添加的铝为纯度99.1～99.5％的铝。
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