CN109825755B

CN109825755B - 一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法

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Publication number: CN109825755B
Application number: CN201910121846.3A
Authority: CN
Inventors: 田鹏; 梁静召; 陈炳蓉; 高海; 吴雨晨; 陆凤慧; 高玲玲
Original assignee: HBIS Co Ltd Chengde Branch
Current assignee: HBIS Co Ltd Chengde Branch
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: CN109825755A

Abstract

本发明涉及合金冶炼技术领域，具体公开一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，包括以下工艺步骤：a、将高磷铁水倒入空钢包中；b、将转炉出钢的钢水倒入含高磷铁水的钢包中，钢包中高磷铁水与钢水的质量比为(2‑3)：(28‑30)；c、在LF炉中对步骤b钢包中的混合钢水进行精练，得到耐候钢钢水。本发明的汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，工艺步骤简单、省去脱磷步骤、避免了P元素和其它合金元素的流失，得到的耐候钢耐侯性能强，节约耐候钢冶炼原料的使用，大大降低了生产成本。

Description

一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法

技术领域

本发明涉及合金冶炼技术领域，尤其涉及一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法。

背景技术

耐候钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍、铬、磷等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、抗疲劳等特性，还具有耐锈、耐腐蚀、省工节能等特点。耐候钢主要用于汽车车厢、集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台等长期暴露在大气中使用的钢结构及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。但传统耐候钢强度较低且弯曲易开裂，不能满足汽车轻量化和弯曲加工性等要求，而通过添加钒、钛、铌等微合金元素可有效改善钢材性能，但其工艺和成分设计不太成熟。同时随着工业的快速发展，开发低成本的高强耐候钢来满足工业使用要求，成为各大钢铁企业急需解决的难题。

在铁水冶炼耐候钢的后期精炼过程中需要加入磷铁来保证耐候钢中的磷含量，以提高耐候钢的耐冲击性和耐候性；而普通含磷铁水含磷量过高，冶炼耐候钢时，因过量的磷元素在冶炼过程中属于金属合金化的有害元素，所用铁水需先进行预处理脱除铁水中的磷元素，脱磷后的铁水磷含量极低，同时脱磷过程中也会脱去大量其他合金元素，使得到的钢水不能满足耐候钢的耐冲击性、弯曲成型性和耐腐蚀性要求，因此在出钢过程和精炼过程中又需补充加入磷铁和其它合金元素来保证耐候钢中的一定的磷和其它合金元素的含量，这种冶炼方式造成铁水中的磷元素在铁水预处理以及转炉冶炼过程进入钢渣被大量脱除，得到低磷钢水(一般≤0.02％)，而后又在转炉出钢或精炼过程添加大量的磷铁合金来满足耐候钢对磷含量的要求(一般≥0.07％)，钢渣中的磷再通过系列化工工艺提取、合成为磷铁，造成了磷元素的流失并增加了工艺复杂性，提高了生产成本。因此，如何改进传统生产工艺，降低汽车耐候钢的生产成本，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有耐候钢合金化过程工艺复杂、P元素的大量流失以及生产成本高等问题，本发明提供一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，包括以下工艺步骤：

a、将高磷铁水倒入空钢包中；

b、将转炉出钢的钢水倒入含高磷铁水的钢包中，钢包中的混合钢水中高磷铁水与钢水的质量比为(2-3)：(28-30)，再加入铬铁、铜板和硅锰合金；

c、在LF炉中对步骤b钢包中的混合钢水进行精练，实现成分微调和温度补偿，得到汽车含钒耐候钢钢水。

优选地，所述高磷铁水由磷铁矿或钒钛磁铁矿经高炉直接冶炼得到，包含如下质量百分比的组分：C：4.0-4.6％、P：0.15-0.20％、V：0.25-0.32％、Si：0.1-0.3％、Mn：0.1-0.3％、S：0.03-0.05％；其余为Fe和必可避免的杂质。

优选地，所述高磷铁水的温度为1390-1400℃。

优选地，所述步骤b中转炉出钢的钢水包括如下质量百分比的组分：C：0.03～0.06％、S≤0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述转炉出钢的钢水的温度为1720-1730℃。

优选地，所述步骤b中通过钢包底吹一氧化碳实现钢水与高磷铁水的混合；铬铁的加入量为混合钢水质量的0.52-0.71％，铜板的加入量为混合钢水质量的0.28-0.49％，硅锰合金的加入量为混合钢水质量的0.51-0.68％。

优选地，所述步骤c经过LF炉精练得到的汽车含钒耐候钢钢水包括以下质量百分比的组分：C：0.07-0.10％、P：0.08-0.09％、V：0.020-0.025％、Si：0.2-0.3％、Mn：0.3-0.4％、Ni≤0.1％、S≤0.01％、Cu：0.25-0.35％、Cr：0.3-0.4％；其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述步骤c中得到的汽车含钒耐候钢钢水的温度为1560-1580℃。

相对于现有技术，本发明提供的汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，对汽车含钒耐候钢进行合金化的冶炼过程中，直接将高磷铁水与转炉冶炼后的钢水进行混合，并设计调整了高磷铁水与钢水的混合比例，实现直接利用高磷铁水对汽车含钒耐候钢进行合金化的过程，免除对高磷铁水的预处理及脱磷过程，同时转炉过程中的钢水不用考虑脱磷效果，仅进行脱碳，减轻了转炉脱磷负担，而设定含量的钢水加入钢包的过程中，可直接冲击高磷铁水，实现对高磷铁水中的P的合金化，使高磷铁水未经转炉冶炼直接成为合格的钢水，节约了转炉冶炼成本，得到汽车含钒耐候钢，同时，因免去高磷铁水的脱磷预处理，大大减少了钢渣量，降低石灰的消耗，省略了铁水预处理工艺和转炉脱磷工艺，简化了冶炼工艺，缩短了生产周期，提高了生产效率。

采用底吹CO替代底吹氩气，并借助转炉出钢钢水的冲击促进了钢水的搅拌，加强了熔池反应(yCO+MxOy＝yCO2+xM，CO+O＝yCO2，CO2+C＝2CO)，降低了钢水氧活度，提高了钢水质量。

LF精炼主要是进行成分微调、温度控制，保证精炼出站钢水成分满足汽车含钒耐候钢成分控制要求以及出站温度满足连铸浇铸要求，钒在钢中起到细化晶粒和析出强化作用，故在汽车含钒耐候钢中保证一定量的钒含量，可提高钢材的强塑度和弯曲成形性，可满足车用钢轻量化的目的，同时免去了镍铁的加入，减少了投料操作并提高了产品质量。经过LF炉精炼后的得到的汽车含钒耐候钢，其强塑性、弯曲成形性、耐削切性能、耐磨性能和耐候性都得到了提高，其中机理为汽车含钒耐候钢中的P和Si与Cu、Cr、Ni和V相互作用可使汽车含钒耐候钢材表面形成致密的附着性很强的保护膜，以减缓其腐蚀速度，可在锈层和基体之间形成致密的氧化物层，该氧化物层与基体金属黏附性好，由于这层致密氧化物膜的存在，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料内部发展，大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力，延长了汽车含钒耐候钢的使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，包括以下工艺步骤：

a、将10吨的高磷铁水倒入空钢包，运至转炉出钢口备用；其中，高磷铁水的主要成分为C：4.0％、P：0.15％、V：0.32％、Si：0.1％、Mn：0.3％、S：0.03％，其余为铁和不可避免的杂质，出钢温度为1390℃。

b、将150吨转炉出钢的钢水倒入含高磷铁水的钢包中，同时加入0.83吨铬铁、0.45吨铜板和0.82吨硅锰合金，在转炉出钢过程中进行钢包底吹CO进行搅拌，通过钢水对铁水的冲击和吹CO搅拌实现磷、钒的合金化。其中转炉出钢的钢水按照转炉炼钢工艺进行吹炼，不用考虑脱磷效果，采用少渣炼钢，使转炉冶炼的钢水成分为：C：0.03％、S：0.015％，其余为Fe和必可避免的杂质，转炉出钢的钢水的温度为1720℃。

c、在LF炉中对步骤b钢包中的混合钢水进行精练，对混合钢水进行成分微调和温度补偿控制，保证LF炉精炼后汽车含钒耐候钢钢水的主要成分为：C：0.07％、P：0.08％、V：0.025％、Si：0.2％、Mn：0.4％、Ni：0.03％、S：0.002％、Cu：0.25％、Cr：0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质，控制最终的汽车含钒耐候钢钢水温度为1560℃。

经对比检测，在最终得到的汽车含钒耐候钢的成分和品质相近的前提下，本实施例的冶炼方法与常规冶炼方法相比，每吨汽车含钒耐候钢可减少4kg的磷铁加入量，减少0.5kg的钒铁加入量，减少10kg石灰消耗，得到的汽车含钒耐候钢的耐候性为普碳钢的13倍。

实施例2

汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，包括以下工艺步骤：

a、将10吨的高磷铁水倒入空钢包，运至转炉出钢口备用；其中，高磷铁水的主要成分为C：5.0％、P：0.15％、V：0.30％、Si：0.2％、Mn：0.2％、S：0.04％，其余为铁和不可避免的杂质，出钢温度为1400℃。

b、将140吨转炉出钢的钢水倒入含高磷铁水的钢包中，同时加入0.9吨铬铁、0.67吨铜板和0.9吨硅锰合金，在转炉出钢过程中进行钢包底吹CO进行搅拌，通过钢水对铁水的冲击和吹CO搅拌实现磷、钒的合金化。其中转炉出钢的钢水按照转炉炼钢工艺进行吹炼，不用考虑脱磷效果，采用少渣炼钢，使转炉冶炼的钢水成分为：C：0.05％、S：0.010％，其余为Fe和必可避免的杂质，转炉出钢的钢水的温度为1730℃。

c、在LF炉中对步骤b钢包中的混合钢水进行精练，对混合钢水进行成分微调和温度补偿控制，保证LF炉精炼后汽车含钒耐候钢钢水的主要成分为：C：0.08％、P：0.09％、V：0.022％、Si：0.25％、Mn：0.4％、Ni：0.02％、S：0.001％、Cu：0.30％、Cr：0.35％，其余为Fe和不可避免的杂质，控制最终的汽车含钒耐候钢钢水温度为1570℃。

经对比检测，在最终得到的汽车含钒耐候钢的成分和品质相近的前提下，本实施例的冶炼方法与常规冶炼方法相比，每吨汽车含钒耐候钢可减少4.2kg的磷铁加入量，减少0.55kg的钒铁加入量，减少11kg石灰消耗，得到的汽车含钒耐候钢的耐候性为普碳钢的15倍。

实施例3

汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，包括以下工艺步骤：

a、将10吨的高磷铁水倒入空钢包，运至转炉出钢口备用；其中，高磷铁水的主要成分为C：4.6％、P：0.20％、V：0.25％、Si：0.3％、Mn：0.1％、S：0.05％，其余为铁和不可避免的杂质，出钢温度为1400℃。

b、将145吨转炉出钢的钢水倒入含高磷铁水的钢包中，同时加入1.1吨铬铁、0.76吨铜板和1.05吨硅锰合金，在转炉出钢过程中进行钢包底吹CO进行搅拌，通过钢水对铁水的冲击和吹CO搅拌实现磷、钒的合金化。其中转炉出钢的钢水按照转炉炼钢工艺进行吹炼，不用考虑脱磷效果，采用少渣炼钢，使转炉冶炼的钢水成分为：C：0.06％、S：0.01％，其余为Fe和必可避免的杂质，转炉出钢的钢水的温度为1730℃。

c、在LF炉中对步骤b钢包中的混合钢水进行精练，对混合钢水进行成分微调和温度补偿控制，保证LF炉精炼后汽车含钒耐候钢钢水的主要成分为：C：0.10％、P：0.09％、V：0.02％、Si：0.3％、Mn：0.3％、Ni：0.05％、S：0.005％、Cu：0.35％、Cr：0.4％，其余为Fe和不可避免的杂质，控制最终的汽车含钒耐候钢钢水温度为1560℃。

经对比检测，在最终得到的汽车含钒耐候钢的成分和品质相近的前提下，本实施例的冶炼方法与常规冶炼方法相比，每吨汽车含钒耐候钢可减少3.9kg的磷铁加入量，减少0.47kg的钒铁加入量，减少9.5kg石灰消耗，得到的汽车含钒耐候钢的耐候性为普碳钢的12倍。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种汽车含钒耐候钢的合金化冶炼方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

a、将高磷铁水倒入空钢包中；

c、在LF炉中对步骤b钢包中的混合钢水进行精炼，得到汽车含钒耐候钢钢水；

所述高磷铁水的质量组成为：C：4.0-4.6％、P：0.15-0.20％、V：0.25-0.32％、Si：0.1-0.3％、Mn：0.1-0.3％、S：0.03-0.05％；其余为Fe和不可避免的杂质；

所述步骤b中通过钢包底吹一氧化碳实现钢水与高磷铁水的混合；

所述步骤c中经过LF炉精炼得到的汽车含钒耐候钢钢水包括以下质量百分比的组分：C：0.07-0.10％、P：0.08-0.09％、V：0.020-0.025％、Si：0.2-0.3％、Mn：0.3-0.4％、Ni≤0.1％、S≤0.01％、Cu：0.25-0.35％、Cr：0.3-0.4％；其余为Fe和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述高磷铁水的温度为1390-1400℃。

3.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤b中转炉出钢的钢水包括如下质量百分比的组分：C：0.03-0.06％、S≤0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质。

4.如权利要求3所述的冶炼方法，其特征在于：所述转炉出钢的钢水的温度为1720-1730℃。

5.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤b中铬铁的加入量为混合钢水质量的0.52-0.71％，铜板的加入量为混合钢水质量的0.28-0.49％，硅锰合金的加入量为混合钢水质量的0.51-0.68％。

6.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤c中得到的汽车含钒耐候钢钢水的温度为1560-1580℃。