CN110343799A - 提高低合金高强度耐磨钢nm400洁净度的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和连铸工序;铁水预处理后,铁水中S≤0.006wt%;转炉冶炼进行脱磷控硫,出钢过程加入钢包合成渣进行钢包渣改性处理,加入铝块进行前期的脱氧处理,保证转炉终点钢水中P≤0.0080wt%,S≤0.008wt%,下渣量≤0.3wt%;连铸工序,中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,恒速浇铸,钢水过热度△T:10℃~30℃。本发明可保证耐磨钢钢水的高洁净度,使钢中S≤20ppm、P≤95ppm、TO≤20ppm、H≤2.0ppm、N≤40ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域,尤其涉及提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法。
背景技术
“洁净钢”是指钢中杂质元素及氢、氧、氮的含量具有非常严格的控制要求的钢。随着科学技术的发展,对钢材性能要求日益严苛,对钢材质量要求不断提高,进一步减少钢中夹杂含量,提高钢的洁净度是未来的发展趋势。
耐磨钢通常指耐磨损性能强的钢铁材料,其典型的代表钢种是NM360、NM400、NM450。耐磨钢性能优良,被广泛应用于建材、工程机械、矿山机械、电力机械、农业机械、铁路运输等部门,具有广阔的应用前景。现有耐磨钢生产方法的缺点是各工序间衔接控制不足,连铸生产中气体含量控制不稳定,产品质量波动,不满足高洁净度生产的要求。为提升耐磨钢的优良性能,必须严格控制钢水的夹杂物及氢、氧、氮的含量,提高钢水的洁净度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,保证耐磨钢钢水的高洁净度,使钢中S≤20ppm、P≤95ppm、TO≤20ppm、H≤2.0ppm、N≤40ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和连铸工序;所述铁水预处理后,铁水中S≤0.006wt%;
所述转炉冶炼进行脱磷控硫,出钢过程加入钢包合成渣进行钢包渣改性处理,加入铝块进行前期的脱氧处理,保证转炉终点钢水中P≤0.0080wt%,S≤0.008wt%,下渣量≤0.3wt%;
所述连铸工序,中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,恒速浇铸,钢水过热度△T:10℃~30℃。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,所述转炉冶炼出钢过程避免下渣,向钢包内加入钢包合成渣,该钢包合成渣化学成分的重量百分比满足:CaO≥60%、CaF2为20.0~40.0%、S和P均≤0.060%,熔点≤1390℃,加入量为3.5~6.5kg/t钢,进行钢包渣改性处理,加入铝块1.3~1.5kg/t钢,进行前期的脱氧处理;转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹,处理后钢水中P≤0.008wt%,S≤0.0080wt%,下渣量≤0.3wt%。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,所述转炉冶炼时,采用两次造渣工艺:第一次造渣所用造渣材料为活性石灰、轻烧白云石和矿石,造渣终点温度为1420~1470℃,终点形成CaO/SiO2为2.8~3.2,TFe为12%~16%,P为1.2wt%~1.6wt%的炉渣;第二次造渣所用造渣材料为活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,造渣终点温度为1630~1680℃,终点形成CaO/SiO2为4.0~6.0,TFe为12%~20%的炉渣,冶炼周期≤38min,P≤0.008%,S≤0.008%。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,所述连铸工序,加入的双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料以重量百分比计,CaO为39%~41%,SiO2为25%~27%,Al2O3为2%~4%,MgO为0.4%~1.0%,碱度为1.50~1.60,熔点1150℃~1180℃,1350℃下的熔速为95S~110S,1300℃时的粘度为0.040Pa▪S~ 0.100Pa▪S,覆盖剂上层料以重量百分比计,C固≤6.0%,覆盖剂上层料容重≤0.9g/cm3。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,所述转炉冶炼第一次造渣,活性石灰加入量为10.0~16.5kg/t钢,轻烧白云石加入量为5.0~11.5kg/t钢,矿石的加入量5~9kg/t钢,吹氧氧枪枪位控制在1.6~1.8m,控制吹氧量25~35Nm3/t钢;第二次造渣活性石灰加入量为30~40kg/t钢,轻烧白云石加入量为15~25kg/t钢,烧结矿的加入量8~15kg/t钢,吹氧氧枪枪位控制在1.2~1.4m,控制吹氧量30~40Nm3/t钢。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,所述LF精炼工序控制精炼终渣成分,将LF炉精炼渣系控制为:CaO/SiO2:5.5~7.5,炉渣按重量百分比,TFe≤0.7%,CaO:55%~65%,Al2O3:10%~20%,MgO:7%~10%, SiO2≤10%,炉渣熔点1330±10℃;LF精炼后钢水吹氩时间≥6min,经LF精炼后钢水以重量百分比计,S≤0.0020%,成分合格。
所述RH精炼工序,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持15min以上,纯脱气时间保持6min以上,RH精炼后钢水氩气净吹时间≥5min,经RH精炼后钢水以重量百分比计,H≤2.0ppm。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,LF精炼及RH精炼时吹氩采用软吹氩,吹氩压力控制在0.5~1.2MPa,吹氩流量控制在60~100NL/min,吹氩过程中钢包液面翻动但是不裸露钢液面。
上述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,铁水预处理脱硫时,采用单吹颗粒镁铁水脱硫设备向铁水中喷吹钝化镁,且扒渣干净;所述钝化颗粒镁形状为球状涂层颗粒镁,其组成按重量百分比为:镁含量≥92%,氯离子≤5%,其余为杂质。
本发明的有益效果为:
本发明通过对各工序参数的控制,极大提高了耐磨钢NM400的洁净度;生产的耐磨钢NM400按重量百分比计,钢中S≤20ppm、P≤95ppm、TO≤20ppm、H≤2.0ppm、N≤40ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
具体实施方式
本发明提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,工艺流程为:铁水喷吹脱硫—转炉冶炼—钢包渣调渣改性处理—LF精炼—软吹氩—RH精炼—软吹氩—中间包采用双层覆盖剂,密封圈及长水口吹氩保护浇注—浸入式水口连铸,具体按照以下步骤来实现:
铁水预处理脱硫,使用钝化镁脱硫剂,通过单吹颗粒镁铁水脱硫设备进行铁水喷吹深脱硫,并采用扒渣机扒净脱硫渣;经铁水预处理脱硫后铁水S由≥0.025wt%降至≤0.006wt%以下,并保证入转炉前S≤0.006wt%;
本发明中所用“钝化镁脱硫剂”其形状为球状涂层颗粒镁,其组成按重量百分比为:镁含量≥92%,氯离子≤5%,其余为杂质;
转炉冶炼工序:转炉冶炼的重点是脱磷控硫,采用两次造渣工艺;其原因是, P为0.110wt%~0.150wt%的高磷铁水在转炉冶炼过程中,若采用传统的一次造渣冶炼,转炉冶炼初期渣化渣困难,也易于粘枪,冶炼工艺难度加大,基于铁水P高,故通过第一次造渣除去含磷的初渣,使第二次转炉造渣形成的炉渣的P容量可达到控制终点钢水P含量的要求;
第一次造渣终点,形成CaO/SiO2为2.8~3.2,TFe为12%~16%,P为1.2wt%~1.6wt%的炉渣,所用造渣材料为活性石灰、轻烧白云石和矿石,活性石灰加入量为10.0~16.5kg/t钢,轻烧白云石加入量为5.0~11.5kg/t钢,矿石的加入量5~9kg/t钢;第一次造渣采用合理的吹氧氧枪枪位控制:吹氧氧枪枪位控制在1.6~1.8m,控制吹氧量25~35Nm3/t钢,温度为1420~1470℃;
第二次造渣:冶炼采用常用造渣材料进行冶炼即可实现正常冶炼的目的;第二次造渣材料为活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,活性石灰加入量为30~40kg/t钢,轻烧白云石加入量为15~25kg/t钢,烧结矿的加入量8~15kg/t钢,主要目的是在吹炼过程中进一步除掉铁水中的P,同时形成高熔点、低氧化性适合溅渣护炉的转炉炉渣;
第二次造渣氧枪枪位控制在1.2~1.4m,保证过程渣化好,化透,控制吹氧量30~40Nm3/t钢,达到造渣终点温度为1630~1680℃,终点形成CaO/SiO2为4.0~6.0,TFe为12%~20%的炉渣,冶炼周期≤38min,保证转炉终点[P]≤0.008wt%,终点[S]≤0.008wt%;
转炉冶炼出钢过程采取剩钢及三挡渣(挡渣帽、挡渣锥、滑板)操作,避免下渣;向钢包内加入钢包合成渣及铝块,该钢包合成渣化学成分的重量百分比满足:CaO≥60%、CaF2为20.0~40.0%、S和P均≤0.060%,熔点≤1390℃,加入量为3.5~6.5kg/t钢,进行钢包渣改性处理,加入铝块1.3~1.5kg/t钢,进行前期的脱氧处理;转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹,在促使夹杂物上浮的同时避免与空气接触;
剩钢操作是指出钢过程结束后在转炉内剩余少量钢液的操作,以此来保证不下渣或少量下渣;三挡渣操作是指倒炉时利用挡渣帽在滑板外侧关闭出钢口,在出钢末期利用挡渣锥在转炉内部堵塞出钢口,在出钢结束时利用滑板在转炉外侧关闭出钢口。通过剩钢及三挡渣操作,保证出钢过程不下渣或及少量下渣,从而从源头控制钢液的氧化性,减少精炼工序的造渣料添加量和处理时间;
使用钢包合成渣的目的是对钢液面进行覆盖,提高钢包渣碱度,减少出钢过程吸氮量,进一步脱氧、脱硫,完成夹杂物的前期上浮排除,同时使钢包渣提前预熔,减少LF炉造渣料的添加量,缩短LF炉精炼处理时间;钢包合成渣造渣后钢水:P≤0.008wt%,S≤0.0080wt%,下渣量≤0.3%;
LF精炼工序,打入300~500m铝线脱氧,钢包在LF精炼工位进行电加热,按8~15kg/t钢的加入量加入合成渣,所述“合成渣”是含CaO,CaF2的材料,组成为CaO≥80%,CaF2为12%~16%,其余为杂质,加热15~20min后,补加适量精炼渣和铝粒,控制精炼终渣成分,将LF炉精炼渣系控制为:CaO/SiO2:5.5~7.5,炉渣按重量百分比,TFe≤0.7%,CaO:55%~65%,Al2O3:10%~20%,MgO:7%~10%, SiO2≤10%,炉渣熔点1330±10℃;LF精炼后钢水吹氩时间≥6min,控制LF精炼后钢水[S]≤0.0020%,钢水的成分除H、N含量外符合最终洁净钢产品的成分要求;
RH精炼,在真空度≤100Pa条件下的处理时间≥15min,纯脱气时间≥6min,RH精炼后钢水氩气软吹时间≥5min,经RH精炼后钢水[H]≤2.0ppm;
以上所述钢水氩气软吹是指:将吹氩压力控制在0.5~1.2MPa,吹氩流量控制在60~100NL/min,吹氩过程中钢包液面翻动但是不裸露钢液面;
连铸工序,中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,加密封圈及长水口吹氩保护浇注,浸入式水口插入结晶器深度180mm,恒速浇铸,钢水过热度△T:10℃~30℃,中间包双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料组分为,按重量百分比计,CaO为39%~41%,SiO2为25%~27%,Al2O3为2%~4%,MgO为0.4%~1.0%,碱度为1.50~1.60,熔点1150℃~1180℃,熔速为95S~110S(1350℃),粘度为0.040Pa▪S~ 0.100Pa▪S(1300℃),覆盖剂上层料以重量百分比计,C固≤6.0%,覆盖剂上层料容重≤0.9g/cm3。在第一炉开浇后中间包液面升至200mm时,向中间包钢液面加入120~150kg中间包覆盖剂底层料,待覆盖剂底层料在钢液面铺开后,加入中间包覆盖剂上层料30~50kg,在浇注生产过程中根据情况适当添加覆盖剂上层料,控制液面微微蠕动而不裸露钢液面。覆盖剂底层料的主要作用是形成液渣,吸收钢液中的夹杂物,降低钢液夹杂物数量,覆盖剂上层料的主要作用是覆盖来隔绝空气,加密封圈及长水口吹氩的主要作用也是隔绝空气而防止增加钢水中N含量。
通过以上控制,极大提高了耐磨钢NM400的洁净度;按重量百分比,钢中S≤20ppm、P≤95ppm、TO≤20ppm、H≤2.0ppm、N≤40ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
以下通过具体实施例对本发明做进一步说明: 凡未特别指明的,实施例中所有组分百分含量均指重量百分比。
实施例1~5均采用100吨氧气顶底复吹转炉,100吨LF钢包精炼炉,100吨双工位RH真空精炼炉及大板坯连铸机,生产低合金高强度NM400钢。
【实施例1】
铁水在预处理工序使用钝化镁脱硫剂进行铁水喷吹深脱硫,脱硫后采用扒渣机扒净脱硫渣,经铁水预处理脱硫后,按重量百分比,铁水中S由0.025%降至0.004%;向100t转炉兑入铁水及废钢,第一次造渣加入13.2kg/t钢的活性石灰,10kg/t钢的轻烧白云石,并加入5kg/t钢的矿石,并开始下氧枪吹炼,吹氧氧枪枪位控制在1.8m;在吹氧量30Nm3/t钢,温度1440℃时,停止吹炼,并将形成的炉渣尽量从转炉炉口排除至渣罐中,形成的炉渣碱度CaO/SiO2=2.9,主要成分(wt%)为TFe为14%,P为1.3%,炉渣排除量55%~75%,使炉渣排除P占入炉P总量的50%以上;
第二次的造渣材料由活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,活性石灰加入量为30kg/t钢,轻烧白云石加入量为25kg/t钢,烧结矿的加入量8kg/t钢;吹氧氧枪枪位控制在1.2m,保证过程渣化好,化透;控制吹氧量35Nm3/t钢,达到造渣终点温度为1655℃,炉渣碱度CaO/SiO2=4,TFe为14%,冶炼周期35min,转炉终点钢水[P]为0.0085%,终点[S]为0.0060%;
出钢过程采用剩钢及三挡渣(挡渣帽、挡渣锥、滑板)操作,避免下渣,向钢包内加入钢包合成渣及铝块,进行钢渣改性及前期的脱氧处理,钢包渣改性剂化学成分(wt%)为:CaO为65%、CaF2为35%、S和P均≤0.080%,熔点1362℃,加入量为5.5kg/t钢,加入铝块1.3kg/t钢,进行前期的脱氧处理。该钢包渣改性剂可减小出钢过程吸氮量,进一步脱氧、脱硫,完成夹杂物的前期上浮排除,同时使钢包渣提前预熔,减少LF炉造渣料的添加量,缩短LF炉精炼处理时间。转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹;控制钢渣改性后钢水:[P]为0.0085%,[S]为0.0060%,下渣量≤0.3%;
LF精炼:打入450m铝线脱氧,钢包在LF精炼工位进行电加热,合成渣加入量为9kg/t钢,加热15min后,补加适量精炼渣和铝粒,控制精炼终渣成分,将精炼渣系控制为:CaO/SiO2=6.5,炉渣中TFe为0.6%,CaO为60%,Al2O3为20%,MgO为8%, SiO2为9.2%,炉渣熔点1328℃;精炼后软吹氩时间6min;控制后[S]为0.0020%,成分合格;
RH精炼,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持20min,纯脱气时间保持7min,RH精炼后钢水氩气软吹时间6min,控制目标后钢水[H]≤2.0ppm;
连铸:中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,加密封圈及长水口吹氩保护浇注,浸入式水口插入结晶器深度180mm,恒速浇铸,钢水过热度△T为30℃,中间包双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料CaO为39%,SiO2为25%,Al2O3为4%,MgO为0.5%,碱度为1.56,熔点1150℃,熔速为95S(1350℃),粘度为0.04Pa▪S(1300℃),覆盖剂上层料C固为5wt%,覆盖剂上层料容重0.85g/cm3。在第一炉开浇后中间包液面升至200mm时,向中间包钢液面加入140kg中间包覆盖剂底层料,待覆盖剂底层料在钢液面铺开后,加入中间包覆盖剂上层料40kg,在浇注生产过程中根据情况适当添加覆盖剂上层料,控制液面微微蠕动而不裸露钢液面。
通过以上控制,最终可得到如下洁净度的洁净钢,按重量百分比,钢中S为20ppm、P为95ppm、TO为20ppm、H为2ppm、N为40ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
【实施例2】
铁水在预处理工序使用钝化镁脱硫剂进行铁水喷吹深脱硫,脱硫后采用扒渣机扒净脱硫渣;经铁水预处理脱硫后,按重量百分比,铁水中S由0.030%降至0.005%。向100t转炉兑入铁水及废钢,第一次造渣加入10kg/t钢的活性石灰,11.5kg/t钢的轻烧白云石,并加入7kg/t钢的矿石,并开始下氧枪吹炼,吹氧氧枪枪位控制在1.6m;在吹氧量25Nm3/t钢,温度1470℃时,停止吹炼,并将形成的炉渣尽量从转炉炉口排除至渣罐中,形成的炉渣碱度CaO/SiO2=2.8,主要成分(wt%)为TFe为13%,P为1.6%,炉渣排除量55%~75%,使炉渣排除P占入炉P总量的50%以上;
第二次的造渣材料由活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,活性石灰加入量为38kg/t钢,轻烧白云石加入量为23kg/t钢,烧结矿的加入量10kg/t钢;吹氧氧枪枪位控制在1.4m,保证过程渣化好,化透。控制吹氧量30Nm3/t钢,达到造渣终点温度为1630℃,炉渣碱度CaO/SiO2=5,TFe为12%,冶炼周期38min,转炉终点钢水[P]为0.0070%,终点[S]为0.0080%;
出钢过程采用剩钢及三挡渣(挡渣帽、挡渣锥、滑板)操作,避免下渣;向钢包内加入钢包合成渣及铝块,进行钢渣改性及前期的脱氧处理,钢包渣改性剂化学成分(wt%)为:CaO为60%、CaF2为40%、S和P均≤0.080%,熔点1358℃,加入量为6.5kg/t钢,加入铝块1.4kg/t钢,进行前期的脱氧处理;该钢包渣改性剂可减小出钢过程吸氮量,进一步脱氧、脱硫,完成夹杂物的前期上浮排除,同时使钢包渣提前预熔,减少LF炉造渣料的添加量,缩短LF炉精炼处理时间。转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹。控制钢渣改性后钢水:[P]为0.0070%,[S]为0.0080%,下渣量≤0.3%;
LF精炼:打入300m铝线脱氧,钢包在LF精炼工位进行电加热,合成渣加入量为15kg/t钢,加热20min后,补加适量精炼渣和铝粒,控制精炼终渣成分,将精炼渣系控制为:CaO/SiO2=7.5,炉渣中TFe为0.5%,CaO为65%,Al2O3为10%,MgO为7%, SiO2为8.6%,炉渣熔点1340℃;精炼后软吹氩时间7min。控制后[S]为0.0015%,成分合格;
RH精炼,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持25min,纯脱气时间保持6min,RH精炼后钢水氩气软吹时间5min,控制目标后钢水[H]≤1.5ppm;
连铸:中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,加密封圈及长水口吹氩保护浇注,浸入式水口插入结晶器深度180mm,恒速浇铸,钢水过热度△T为10℃,中间包双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料CaO为41%,SiO2为27%,Al2O3为2%,MgO为0.70%,碱度为1.51,熔点1180℃,熔速为110S(1350℃),粘度为0.100Pa▪S(1300℃),覆盖剂上层料C固为6%,覆盖剂上层料容重0.8g/cm3。在第一炉开浇后中间包液面升至200mm时,向中间包钢液面加入135kg中间包覆盖剂底层料,待覆盖剂底层料在钢液面铺开后,加入中间包覆盖剂上层料35kg,在浇注生产过程中根据情况适当添加覆盖剂上层料,控制液面微微蠕动而不裸露钢液面。
通过以上控制,最终可得到如下洁净度的洁净钢,按重量百分比,钢中S为15ppm、P为70ppm、TO为15ppm、H为1.5ppm、N为35ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
【实施例3】
铁水在预处理工序使用钝化镁脱硫剂进行铁水喷吹深脱硫,脱硫后采用扒渣机扒净脱硫渣;经铁水预处理脱硫后,按重量百分比,铁水中S由0.051%降至0.006%。向100t转炉兑入铁水及废钢,第一次造渣加入15kg/t钢的活性石灰,8.2kg/t钢的轻烧白云石,并加入8kg/t钢的矿石,并开始下氧枪吹炼,吹氧氧枪枪位控制在1.5m。在吹氧量35Nm3/t钢,温度1420℃时,停止吹炼,并将形成的炉渣尽量从转炉炉口排除至渣罐中,形成的炉渣碱度CaO/SiO2=3,主要成分(wt%)为TFe为12%,P为1.4%,炉渣排除量55%~75%,使炉渣排除P占入炉P总量的50%以上。
第二次的造渣材料由活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,活性石灰加入量为35kg/t钢,轻烧白云石加入量为20kg/t钢,烧结矿的加入量15kg/t钢。吹氧氧枪枪位控制在1.3m,保证过程渣化好,化透。控制吹氧量38Nm3/t钢,达到造渣终点温度为1670℃,炉渣碱度CaO/SiO2=5,TFe为20%,冶炼周期36min,转炉终点钢水[P]为0.0080%,终点[S]为0.0080%。
出钢过程采用剩钢及三挡渣(挡渣帽、挡渣锥、滑板)操作,避免下渣。向钢包内加入钢包合成渣及铝块,进行钢渣改性及前期的脱氧处理,钢包渣改性剂化学成分(wt%)为:CaO为80%、CaF2为20%、S和P均≤0.080%,熔点1390℃,加入量为3.5kg/t钢,加入铝块1.4kg/t钢,进行前期的脱氧处理。该钢包渣改性剂可减小出钢过程吸氮量,进一步脱氧、脱硫,完成夹杂物的前期上浮排除,同时使钢包渣提前预熔,减少LF炉造渣料的添加量,缩短LF炉精炼处理时间。转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹。控制钢渣改性后钢水:[P]为0.0080%,[S]为0.0080%,下渣量≤0.3%。
LF精炼:打入500m铝线脱氧,钢包在LF精炼工位进行电加热,合成渣加入量为8kg/t钢,加热17min后,补加适量精炼渣和铝粒,控制精炼终渣成分,将精炼渣系控制为:CaO/SiO2=5.5,炉渣中TFe为0.7%,CaO为55%,Al2O3为15%,MgO为10%, SiO2为10%,炉渣熔点1320℃;精炼后软吹氩时间6min。控制后[S]为0.0010%,成分合格。
RH精炼,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持20min,纯脱气时间保持8min,RH精炼后钢水氩气软吹时间7min,控制目标后钢水[H]为1.0ppm。
连铸:中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,加密封圈及长水口吹氩保护浇注,浸入式水口插入结晶器深度180mm,恒速浇铸,钢水过热度△T为15℃,中间包双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料CaO为40%,SiO2为26%,Al2O3为4%,MgO为0.40%,碱度为1.50,熔点1165℃,熔速为103S(1350℃),粘度为0.060Pa▪S(1300℃),覆盖剂上层料C固为5%,覆盖剂上层料容重0.85g/cm3。在第一炉开浇后中间包液面升至200mm时,向中间包钢液面加入150kg中间包覆盖剂底层料,待覆盖剂底层料在钢液面铺开后,加入中间包覆盖剂上层料30kg,在浇注生产过程中根据情况适当添加覆盖剂上层料,控制液面微微蠕动而不裸露钢液面。
通过以上控制,最终可得到如下洁净度的洁净钢,按重量百分比,钢中S为10ppm、P为80ppm、TO为20ppm、H为1.0ppm、N为39ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
【实施例4】
铁水在预处理工序使用钝化镁脱硫剂进行铁水喷吹深脱硫,脱硫后采用扒渣机扒净脱硫渣。经铁水预处理脱硫后,按重量百分比,铁水中S由0.050%降至0.006%。向100t转炉兑入铁水及废钢,第一次造渣加入16.5kg/t钢的活性石灰,5kg/t钢的轻烧白云石,并加入9kg/t钢的矿石,并开始下氧枪吹炼,吹氧氧枪枪位控制在1.6m。在吹氧量28Nm3/t钢,温度1445℃时,停止吹炼,并将形成的炉渣尽量从转炉炉口排除至渣罐中,形成的炉渣碱度CaO/SiO2=3.2,主要成分(wt%)为TFe为16%,P为1.2%,炉渣排除量55%~75%,使炉渣排除P占入炉P总量的50%以上。
第二次的造渣材料由活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,活性石灰加入量为40kg/t钢,轻烧白云石加入量为15kg/t钢,烧结矿的加入量11.5kg/t钢。吹氧氧枪枪位控制在1.2m,保证过程渣化好,化透。控制吹氧量40Nm3/t钢,达到造渣终点温度为1680℃,炉渣碱度CaO/SiO2=6,TFe为16%,冶炼周期35min,转炉终点钢水[P]为0.0060%,终点[S]为0.0070%。
出钢过程采用剩钢及三挡渣(挡渣帽、挡渣锥、滑板)操作,避免下渣。向钢包内加入钢包合成渣及铝块,进行钢渣改性及前期的脱氧处理,钢包渣改性剂化学成分(wt%)为:CaO为70%、CaF2为30%、S和P均≤0.080%,熔点1375℃,加入量为5kg/t钢,加入铝块1.5kg/t钢,进行前期的脱氧处理。该钢包渣改性剂可减小出钢过程吸氮量,进一步脱氧、脱硫,完成夹杂物的前期上浮排除,同时使钢包渣提前预熔,减少LF炉造渣料的添加量,缩短LF炉精炼处理时间。转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹。控制钢渣改性后钢水:[P]为0.0065%,[S]为0.0070%,下渣量≤0.3%。
LF精炼:打入400m铝线脱氧,钢包在LF精炼工位进行电加热,合成渣加入量为11.5kg/t钢,加热19min后,补加适量精炼渣和铝粒,控制精炼终渣成分,将精炼渣系控制为:CaO/SiO2=6.9,炉渣中TFe为0.5%,CaO为60%,Al2O3为20%,MgO为9%, SiO2为8.6%,炉渣熔点1330℃;精炼后软吹氩时间8min。控制后[S]为0.0020%,成分合格。
RH精炼,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持15min,纯脱气时间保持6min,RH精炼后钢水氩气软吹时间5min,控制目标后钢水[H]≤1.5ppm。
连铸:中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,加密封圈及长水口吹氩保护浇注,浸入式水口插入结晶器深度180mm,恒速浇铸,钢水过热度△T为20℃,中间包双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料CaO为40%,SiO2为25%,Al2O3为3%,MgO为1%,碱度为1.60,熔点1170℃,熔速为102S(1350℃),粘度为0.070Pa▪S(1300℃),覆盖剂上层料C固为4%,覆盖剂上层料容重0.9g/cm3。在第一炉开浇后中间包液面升至200mm时,向中间包钢液面加入120kg中间包覆盖剂底层料,待覆盖剂底层料在钢液面铺开后,加入中间包覆盖剂上层料50kg,在浇注生产过程中根据情况适当添加覆盖剂上层料,控制液面微微蠕动而不裸露钢液面。
通过以上控制,最终可得到如下洁净度的洁净钢,按重量百分比,钢中S为20ppm、P为75ppm、TO为20ppm、H为1.5ppm、N为37ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
【实施例5】
铁水在预处理工序使用钝化镁脱硫剂进行铁水喷吹深脱硫,脱硫后采用扒渣机扒净脱硫渣。经铁水预处理脱硫后,按重量百分比,铁水中S由0.045%降至0.005%。向100t转炉兑入铁水及废钢,第一次造渣加入12kg/t钢的活性石灰,7kg/t钢的轻烧白云石,并加入6kg/t钢的矿石,并开始下氧枪吹炼,吹氧氧枪枪位控制在1.5m。在吹氧量32Nm3/t钢,温度1450℃时,停止吹炼,并将形成的炉渣尽量从转炉炉口排除至渣罐中,形成的炉渣碱度CaO/SiO2=3,主要成分(wt%)为TFe为14%,P为1.3%,炉渣排除量55%~75%,使炉渣排除P占入炉P总量的50%以上。
第二次的造渣材料由活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,活性石灰加入量为34kg/t钢,轻烧白云石加入量为19kg/t钢,烧结矿的加入量9.5kg/t钢。吹氧氧枪枪位控制在1.3m,保证过程渣化好,化透。控制吹氧量34Nm3/t钢,达到造渣终点温度为1650℃,炉渣碱度CaO/SiO2=4.0,TFe为15%,冶炼周期37min,转炉终点钢水[P]为0.0070%,终点[S]为0.0060%。
出钢过程采用剩钢及三挡渣(挡渣帽、挡渣锥、滑板)操作,避免下渣。向钢包内加入钢包合成渣及铝块,进行钢渣改性及前期的脱氧处理,钢包渣改性剂化学成分(wt%)为:CaO为60%、CaF2为40%、S和P均≤0.080%,熔点1355℃,加入量为6kg/t钢,加入铝块1.4kg/t钢,进行前期的脱氧处理。该钢包渣改性剂可减小出钢过程吸氮量,进一步脱氧、脱硫,完成夹杂物的前期上浮排除,同时使钢包渣提前预熔,减少LF炉造渣料的添加量,缩短LF炉精炼处理时间。转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹。控制钢渣改性后钢水:[P]为0.0070%,[S]为0.0060%,下渣量≤0.3%。
LF精炼:打入350m铝线脱氧,钢包在LF精炼工位进行电加热,合成渣加入量为10kg/t钢,加热18min后,补加适量精炼渣和铝粒,控制精炼终渣成分,将精炼渣系控制为:CaO/SiO2=7.5,炉渣中TFe为0.6%,CaO为65%,Al2O3为10%,MgO为8%, SiO2为8.6%,炉渣熔点1338℃;精炼后软吹氩时间7min。控制后[S]为0.0010%,成分合格。
RH精炼,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持20min,纯脱气时间保持6min,RH精炼后钢水氩气软吹时间6min,控制目标后钢水[H]为1.5ppm。
连铸:中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,加密封圈及长水口吹氩保护浇注,浸入式水口插入结晶器深度180mm,恒速浇铸,钢水过热度△T为15℃,中间包双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料CaO为41%,SiO2为26.4%,Al2O3为2%,MgO为0.8%,碱度为1.55,熔点1175℃,熔速为100S(1350℃),粘度为0.080Pa▪S(1300℃),覆盖剂上层料C固为5%,覆盖剂上层料容重0.85g/cm3。在第一炉开浇后中间包液面升至200mm时,向中间包钢液面加入125kg中间包覆盖剂底层料,待覆盖剂底层料在钢液面铺开后,加入中间包覆盖剂上层料45kg,在浇注生产过程中根据情况适当添加覆盖剂上层料,控制液面微微蠕动而不裸露钢液面。
通过以上控制,最终可得到如下洁净度的洁净钢,按重量百分比,钢中S为10ppm、P为70ppm、TO为15ppm、H为1.5ppm、N为38ppm;A、B、C、D类夹杂均≤0.5级。
Claims (8)
1.提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和连铸工序;其特征在于:所述铁水预处理后,铁水中S≤0.006wt%;
所述转炉冶炼进行脱磷控硫,出钢过程加入钢包合成渣进行钢包渣改性处理,加入铝块进行前期的脱氧处理,保证转炉终点钢水中P≤0.0080wt%,S≤0.008wt%,下渣量≤0.3wt%;
所述连铸工序,中间包开浇前采用氩气吹扫,开浇后采用双层覆盖剂,恒速浇铸,钢水过热度△T:10℃~30℃。
2.如权利要求1所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述转炉冶炼出钢过程避免下渣,向钢包内加入钢包合成渣,该钢包合成渣化学成分的重量百分比满足:CaO≥60%、CaF2为20.0~40.0%、S和P均≤0.060%,熔点≤1390℃,加入量为3.5~6.5kg/t钢,进行钢包渣改性处理,加入铝块1.3~1.5kg/t钢,进行前期的脱氧处理;转炉一倒时打开钢包底吹氩气,排出包内空气,出钢过程中调小底吹氩气流量,进行软吹,处理后钢水中P≤0.008wt%,S≤0.0080wt%,下渣量≤0.3wt%。
3.如权利要求1所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述转炉冶炼时,采用两次造渣工艺:第一次造渣所用造渣材料为活性石灰、轻烧白云石和矿石,造渣终点温度为1420~1470℃,终点形成CaO/SiO2为2.8~3.2,TFe为12%~16%,P为1.2wt%~1.6wt%的炉渣;第二次造渣所用造渣材料为活性石灰、轻烧白云石和烧结矿,造渣终点温度为1630~1680℃,终点形成CaO/SiO2为4.0~6.0,TFe为12%~20%的炉渣,冶炼周期≤38min,P≤0.008%,S≤0.008%。
4.如权利要求1所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述连铸工序,加入的双层覆盖剂是由覆盖剂底层料和覆盖剂上层料组成,覆盖剂底层料以重量百分比计,CaO为39%~41%,SiO2为25%~27%,Al2O3为2%~4%,MgO为0.4%~1.0%,碱度为1.50~1.60,熔点1150℃~1180℃,1350℃下的熔速为95S~110S,1300℃时的粘度为0.040Pa▪S~ 0.100Pa▪S,覆盖剂上层料以重量百分比计,C固≤6.0%,覆盖剂上层料容重≤0.9g/cm3。
5.如权利要求1或3所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述转炉冶炼第一次造渣,活性石灰加入量为10.0~16.5kg/t钢,轻烧白云石加入量为5.0~11.5kg/t钢,矿石的加入量5~9kg/t钢,吹氧氧枪枪位控制在1.6~1.8m,控制吹氧量25~35Nm3/t钢;第二次造渣活性石灰加入量为30~40kg/t钢,轻烧白云石加入量为15~25kg/t钢,烧结矿的加入量8~15kg/t钢,吹氧氧枪枪位控制在1.2~1.4m,控制吹氧量30~40Nm3/t钢。
6.如权利要求1所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述LF精炼工序控制精炼终渣成分,将LF炉精炼渣系控制为:CaO/SiO2:5.5~7.5,炉渣按重量百分比,TFe≤0.7%,CaO:55%~65%,Al2O3:10%~20%,MgO:7%~10%, SiO2≤10%,炉渣熔点1330±10℃;LF精炼后钢水吹氩时间≥6min,经LF精炼后钢水以重量百分比计,S≤0.0020%,成分合格;
所述RH精炼工序,在真空度≤100Pa条件下的处理时间维持15min以上,纯脱气时间保持6min以上,RH精炼后钢水氩气净吹时间≥5min,经RH精炼后钢水以重量百分比计,H≤2.0ppm。
7.如权利要求1或6所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述LF精炼及RH精炼时吹氩采用软吹氩,吹氩压力控制在0.5~1.2MPa,吹氩流量控制在60~100NL/min,吹氩过程中钢包液面翻动但是不裸露钢液面。
8.如权利要求1所述的提高低合金高强度耐磨钢NM400洁净度的生产方法,其特征在于:所述铁水预处理脱硫时,采用单吹颗粒镁铁水脱硫设备向铁水中喷吹钝化镁,且扒渣干净;所述钝化颗粒镁形状为球状涂层颗粒镁,其组成按重量百分比为:镁含量≥92%,氯离子≤5%,其余为杂质。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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