CN109913611A - 一种高品质塑机用38CrMoAl连铸圆坯生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，工艺流程如下：转炉冶炼+LF精炼+VD+CCM。本发明可以实现非金属夹杂物的理想级别，通过转炉高拉碳做好脱氧、精炼一批加入Al锭、后期微调的方式，精炼提高铝收得率。本发明通过公式对精炼渣系的详细测算，形成合适的配比，达到对夹杂物的最大吸附作用。在连铸批量生产过程中，本发明生产方法的应用可以大幅度提高Al的收得率，Al损率≤15％。本发明的精炼渣系能够吸附上浮的夹杂物，降低钢中夹杂物的级别，非金属夹杂物A、B、C、D类≤1.0级，最大限度的提高连铸的可浇性，保证产品质量，为公司提升产品效益，赢得客户的信赖。

Description

一种高品质塑机用38CrMoAl连铸圆坯生产方法

技术领域

本发明涉及一种38CrMoAl生产方法，具体涉及一种高品质塑机用38CrMoAl连铸圆坯生产方法。

背景技术

38CrMoAl是一种“高级氮化钢”，具有良好的耐磨性及较高的强硬度。用于热处理后尺寸精确的氮化零件，主要用于塑机行业，产品市场容量约30万吨，市场前景良好。

38CrMoAl因为其Al含量高，易造成连铸絮水口，所以其生产制造方式多采用模注，但模注生产周期长、效率低、制造成本高且点状偏析严重，产品质量较差。近些年随着炼钢技术的提高，多家钢铁企业采用连铸替代模注，但是由于其钢种特点，此钢种Al含量高，钢水粘度大，易发生二次氧化，连铸生产易絮水口，钢水纯净度差等问题的存在，因此多家钢厂就上述问题作出大量研究及工业试验。攀钢利用优化连铸保护渣，提高连铸可浇性，实现连浇炉数≥6炉。抚顺特钢采用铝粒和碳粉脱氧技术，提高脱氧效果。以上技术意在优化连铸保护渣及提高脱氧效果，在精炼渣的优化及控制铝损率上缺失深入研究。

发明内容

本发明提供了一种高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，旨在提高Al合金化效率，降低铝损率，理论研究结合工业实践优化精炼渣，提高钢水纯净度，优化连铸的可浇性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，工艺流程如下：转炉冶炼+LF精炼+VD+CCM，其中：

所述转炉冶炼步骤中，采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，出钢P≤0.010％；出钢加铝1kg/t；

所述LF精炼步骤中，造渣脱氧后一次性加入铝锭9.5kg/t。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、按照本发明的方法可以生产出高品质塑机用38CrMoAl连铸坯。

2、本发明可以实现非金属夹杂物的理想级别，通过转炉高拉碳做好脱氧、精炼一批加入Al锭、后期微调的方式，精炼提高铝收得率。

3、本发明通过公式对精炼渣系的详细测算，形成合适的配比，达到对夹杂物的最大吸附作用。

4、在连铸批量生产过程中，本发明生产方法的应用可以大幅度提高Al的收得率，Al损率≤15％。

5、本发明的精炼渣系能够吸附上浮的夹杂物，降低钢中夹杂物的级别，非金属夹杂物A、B、C、D类≤1.0级，最大限度的提高连铸的可浇性，保证产品质量，为公司提升产品效益，赢得客户的信赖。

附图说明

图1为钢中夹杂物转变图过程；

图2为浸入式防絮水口；

图3为低倍图片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，所述生产工艺流程如下：转炉冶炼+LF+VD+CCM，具体实施步骤如下：

一、化学成分目标值设计

38CrMoAl化学成分目标值设计如下：C：0.38％，Si：0.25％，Mn:0.45％,P≤0.015％，S≤0.002％，Cr：1.60％，Mo:0.22％，Al:0.95％。

二、原辅材料准备

由于38CrMoAl钢种的特殊性，为提高连铸的顺利浇注，采用专用中间包涂抹料、低硅钢包覆盖剂、专用结晶器保护渣及浸入式防絮水口。

三、转炉冶炼

1)38CrMoAl由于Al含量较高，所以先期要控制钢水的过氧化程度，采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，P出钢P≤0.010％

2)出钢温度(O)≥1640℃，出钢量按100～105t控制。

3)出钢加入合成精炼渣200kg，石灰600kg。

4)出钢3/5～4/5时投入挡渣锥，为避免钢渣反应还原Si导致钢水中Al₂O₃夹杂物增多，下渣渣厚不允许超过30mm，如下渣导致渣层厚度超过150mm，要进行倒渣处理或LF升温后倒渣。

5)出钢合金化：锰、铬到位按下限控制成分。出钢进行留钢操作，出钢加铝1kg/t。

通过上述工艺转炉所获得的钢水氧含量低，对其取样分析氧含量为200ppm。

上述转炉冶炼的创新点为采用高拉碳及出钢加铝进行充分脱氧，以保证精炼加铝获得最小铝损失。

四、LF精炼

LF精炼过程按照到位喂铝线→测温取样→给电升温→造渣→吹氩→调合金→温度调整→喂线操作→温度微调、合金微调、测温取样→LF结束吊包。

以上所述LF精炼过程，到位按2.0m/t喂入铝线并对准钢包氩气搅拌区，所述给电过程先采用中、低档位加热，同时加石灰300～500kg进行造渣，渣化好后为快速升温提高效率加大电压级数，快速强化脱氧，保证渣白。为控制夹杂物形状，精炼渣成分见表2，采用高Ca精炼渣，使之与钢水中的Al₂O₃充分反应生成低熔点的钙铝酸盐。

如图1所示，夹杂物转变机理如下：

(1)在炉渣-钢液界面

2[Al]+3(MgO)＝3[Mg]+(Al₂O₃)

2[Al]+3(CaO)＝3[Ca]+(Al₂O₃)

(2)在包衬-钢液界面

2[Al]+3[MgO]包衬＝3[Mg]+[Al₂O₃]夹杂物

(3)在钢液内部

2[Al]+3[O]＝[Al₂O₃]夹杂物

[Mg]+n/3[Al₂O₃]夹杂物＝[MgO_(n-1)/3Al₂O₃]夹杂物+2/3[Al]

钢液内部生成MgO-Al₂O₃夹杂物

(4)在MgO-Al₂O₃夹杂物外表面

x[Ca]+[yMgO·zAl₂O₃]_夹杂物＝[xCaO·(y-x)MgO·zAl₂O₃]_夹杂物+x[Mg]

生成CaO-MgO-Al₂O₃外表层

(5)在夹杂物外表面

[Ca]+[xCaO·MgO·yAl₂O₃]_夹杂物＝[(x+1)CaO·yAl₂O₃]_夹杂物+[Mg]

夹杂物外表面转变为精炼温度下为液态的CaO·2Al₂O₃、CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃，夹杂物外形变为球状。白渣时间保持25分钟，进行倒渣，然后按9.5kg/t一次性加入铝锭，此种方法可以最大效率提高铝合金化铝，降低铝损，同时保证夹杂物有充足的上浮时间，精炼过程使用铝粒-碳粉扩散脱氧。

当温度≥1580℃，根据剩余渣量补加石灰500～700kg重新造渣，二次造渣白渣精炼时间≥25分钟，Si成分在精炼末期调整。

工业生产试制两炉，LF过程数据见表1所示，计算LF铝损率分别为14.73％及14.78％，铝损率较低。

表1 LF过程数据

表2精炼终点炉渣成分的选择

上述LF精炼的创新点为依据合理化操作，造渣脱氧后一次性加入铝锭9.5kg/t，此种方法同样可保证其铝最大合金化，最后精炼加入铝含量分别为1100kg、1235kg，经计算铝损率分别为14.73％，14.78％。

五、VD

硫含量≤0.005％、Al≥0.95％后吊包至真空位，钢包到达VD进行测温，测得温度1637℃，按2m/t喂入硅钙线，对夹杂物进行变性处理，到位后禁止加铝。VD真空过程，开动VD真空盖，扣严后，逐级开启真空泵，进行真空处理，真空度(O)≤67pa下保持时间(O)≥15分钟。为保证成品Al含量合格，VD真空后Al≥0.90％，不进行处理，若Al≤0.90％，补喂至0.90％，真空过程氩气流量按50～100L/min控制，压力在0.25～0.45Mpa，在观察孔观察以钢渣能搅拌为准，不能溢渣。

真空处理结束后进行软吹，氩气压力控制在0.2～0.35Mpa，氩气流量控制50～90L/min，以钢水不裸露，渣面微动为标准，并进行定氢、取样、测温、加保温剂操作。

表3 VD过程参数

续表3 VD过程参数

炉号	钢水量，t	破空Al，％	补喂Al线，m	吊包Al，％	熔炼Al，％
						60290	96.7	0.830	550	0.947％	0.970
60291	104.2	0.983	0	0.987％	1.010

表4精炼渣成分

熔炼号	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	FeO	MnO	TiO<sub>2</sub>	备注	碱度	合计	Ca/Al
												62290-1	7.48	51.59	6.89	28.48	1.18	0.4	0.39	倒渣	6.90	96.41	1.81
62291-2	4.57	49.87	6.08	38.08	0.17	0.01	0.01	离站	10.91	98.79	1.31

六、CCM连铸

所述连铸过程工艺如下：结晶器电磁搅拌参数300A/2.0HZ，末端电磁搅拌参数350A/6.0HZ，所述过程拉速为0.30m/min。连铸产前应做好准备，为提高钢水可浇性提高中包温度，中包烘烤烘烤浇注区温度≥1100℃，连铸采用专用中间包涂抹料、低硅钢包覆盖剂、专用结晶器保护渣及浸入式防絮水口，防絮水口示意图见图2，做好过程保护浇注，中包开浇前，并进行吹氩，浇注过程务必保障氩气保护正常，防止二次氧化，提高钢水可浇性。

表5连铸过程数据

七、检验情况

1)低倍检验

低倍检验采用电解腐蚀法，电解液为15～30％的盐酸溶液，经15～20分钟电解腐蚀后获得低倍照片见图3所示，低倍检验结果见表6，低倍质量良好，可满足用户使用。

表6低倍结果

炉号	中心疏松	中心缩孔	中心裂纹
				62290	1.5	0.5	0.5
62291	1.5	1.0	0.5

2)夹杂物检验

对工业试制两个炉号，分别挑选任一支铸坯进行轧制，轧制后非金属夹杂物检验结果见表7，夹杂物ABCD均满足≤1.5级。

表7夹杂物

3)成分检验

表8熔炼成分

用上述工艺方法，通过对成分的设计，控制加入Al方式等工艺流程的优化，结合渣系的理论详细测算，固化原辅材料，形成合适的精炼渣组成及比例，生产的38CrMoAl连铸坯低倍、夹杂物、气体、成分等结果全部合格；Al损率≤15％，能够大幅度提高Al的收得率，并达到对夹杂物的最大吸附作用，降低钢中夹杂物的级别；连铸浇注过程顺行，能够杜绝浇注过程中的夹杂物絮水口现象，可最大限度的提高连铸的可浇性。

Claims (7)

1.一种高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，工艺流程如下：转炉冶炼+LF精炼+VD+CCM，其特征在于：

所述转炉冶炼步骤中，采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，出钢P≤0.010％；出钢加铝1kg/t；

所述LF精炼步骤中，造渣脱氧后一次性加入铝锭9.5kg/t。

2.根据权利要求1所述的高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，其特征在于所述转炉冶炼步骤中，出钢温度≥1640℃，出钢量按100～105t控制；出钢加入合成精炼渣200kg，石灰600kg；出钢3/5～4/5时投入挡渣锥，下渣渣厚不允许超过30mm。

3.根据权利要求1所述的高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，其特征在于所述下渣厚度超过150mm，要进行倒渣处理或LF升温后倒渣。

4.根据权利要求1所述的高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，其特征在于所述LF精炼的过程如下：到位喂铝线→测温取样→给电升温→造渣→吹氩→调合金→温度调整→喂线操作→温度微调、合金微调、测温取样→LF结束吊包。

5.根据权利要求4所述的高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，其特征在于所述到位按2.0m/t喂入铝线；给电升温过程采用中、低档位加热，同时加石灰300～500kg进行造渣；白渣时间保持25分钟，进行倒渣，然后按9.5kg/t一次性加入铝锭；当温度≥1580℃，根据剩余渣量补加石灰500～700kg重新造渣，二次造渣白渣精炼时间≥25分钟，Si成分在精炼末期调整。

6.根据权利要求1所述的高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，其特征在于所述VD步骤中，硫含量≤0.005％、Al≥0.95％后吊包至真空位，钢包到达VD进行测温，测得温度1637℃，按2m/t喂入硅钙线，对夹杂物进行变性处理，到位后禁止加铝；VD真空过程：开动VD真空盖，扣严后，逐级开启真空泵，进行真空处理，真空度≤67pa下保持时间≥15分钟；VD真空后Al≥0.90％，不进行处理，若Al≤0.90％，补喂至0.90％；真空过程氩气流量按50～100L/min控制，压力在0.25～0.45Mpa；真空处理结束后进行软吹，氩气压力控制在0.2～0.35Mpa，氩气流量控制50～90L/min。

7.根据权利要求1所述的高品质塑机用38CrMoAl连铸坯生产方法，其特征在于所述CCM的过程工艺如下：结晶器电磁搅拌参数300A/2.0HZ，末端电磁搅拌参数350A/6.0HZ，拉速为0.30m/min。