CN110423859A - 一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在酯化反应器上用的主轴采用马氏体不锈钢冶炼工艺，采用电炉+感应炉冶炼‑LF钢包精炼‑真空精炼的冶炼方式，包含如下步骤：将磷含量较高钼铁合金、镍板随炉料装入炉内，熔化后经电炉冶炼过程脱磷反应去除其带入钢中的磷含量；挑选低磷合金钢料头，同铬铁合金一起用感应炉进行熔化后兑入钢包中，确保获得较低磷含量；电炉和感应炉初炼钢水兑入钢包后进行真空精炼，调整温度、成分合格后进行钢锭浇注，按照以上方式生产的钢液，可充分脱除高磷合金带入钢中的磷含量，为最终低磷钢液的获得创造良好前提条件；电炉和感应炉同时冶炼初炼钢水，可缩短冶炼周期，提高生产效率，且能够提高成分均匀性，减小成分偏析导致的局部磷高，获得低磷钢液的预期。

Description

一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺

技术领域

本发明涉及一种在酯化反应器上使用的主轴采用马氏体不锈钢冶炼工艺，利用此低磷冶炼工艺，DIN1.4122主轴能够获得相对较低的磷含量，同时均匀成分，防止成分偏析导致的局部磷含量偏高的马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺。

背景技术

酯化反应器采用马氏体不锈钢DIN1.4122主轴用于化工机械领域，是反应器内的主要承重部件，加载所有搅拌盘，同时承受冲击和应变载荷，对材料的质量要求较高。DIN1.4122是德国不锈钢牌号，属中碳高合金钢，主要元素含量为0.33%～0.43%C、15%～17%Cr、0.8%～1.3%Mo、≤1%Mn、≤1%Ni、≤1%Si、≤0.040%P，≤0.015%S，合金含量高，冶炼周期长，为控制生产周期和成本，大多钢铁企业主要采用非真空感应炉-电渣重熔的冶炼生产方式，该冶炼方式中的感应炉无脱磷功能，且流程较短，钢液未经充分的精炼和脱气，为确保其磷含量在合格范围内，并最终获得化学成分合格的钢锭，必须严格挑选感应炉用原材料，如此便导致此冶炼方式对原材料的依赖性较强，生产能力受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种酯化反应器用马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其冶炼过程包含电炉+感应炉-LF钢包精炼-真空脱气-电渣重熔冶炼，通过对此冶炼方式钢中磷含量的来源分析，确定解决和改善方案，在电炉脱磷过程去除原材料以及钼铁合金带入的磷含量，而感应炉的主要任务为获得较低磷含量的同时提高生产效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，所述马氏体不锈钢主轴是指酯化反应器用的DIN1.4122主轴，该主轴采用电炉+感应炉冶炼-LF钢包精炼-真空精炼的冶炼方式，同时为获得较低的磷含量，其冶炼工艺包含如下步骤：

步骤1）、将磷含量较高的钼铁合金、不易氧化的镍板提前随炉料装入炉内，熔化后经电炉冶炼过程的脱磷反应去除其带入钢中的磷含量；

步骤2）、挑选低磷合金钢料头，同铬铁合金一起采用感应炉进行熔化后兑入钢包中，确保获得较低磷含量的同时提高生产效率；

步骤3）、电炉和感应炉初炼钢水兑入钢包后，进行真空精炼，调整温度、成分合格后进行钢锭浇注。

在步骤1）中，根据钼铁和镍板熔点高、密度大、不易氧化的特性，按目标0.75%～0.95%的钼含量、0.50%～0.70%的镍含量随炉料一起加入钼铁合金和镍板，并通过电炉冶炼过程的脱磷反应去除合金带入钢中的磷含量。

在步骤2）中，酯化反应器用DIN1.4122主轴为高合金钢，合金熔化和成分均匀操作困难，易出现成分偏析，局部磷含量聚集偏高，在感应炉内按目标值15%～17%的铬含量加入铬铁合金与部分低磷合金钢料头一起进行熔化后兑入钢包中，加快合金料的熔化，并获得均匀性较高的钢液。

本发明具有如下积极效果：按照以上方式生产的钢液，可以充分脱除高磷合金带入钢中的磷含量，为最终低磷钢液的获得创造良好的前提条件；电炉和感应炉同时冶炼初炼钢水，不仅可缩短冶炼周期，提高生产效率，而且能够提高成分均匀性，减小成分偏析导致的局部磷高现象，充分实现了获得低磷钢液的预期。

本发明所提供的低磷冶炼工艺为：电炉+感应炉-冶炼生产初炼钢水，经LF钢包精炼+真空脱气处理获得磷、硫含量较低且成分均匀的钢液，最后经电渣重熔进行二次精炼获得有害元素低、内部组织纯净的基体材料，生产过程不受原材料质量的限制，并且能够获得磷、硫含量更低的合格钢液，为后续的生产加工提供良好的材料基础。

具体实施方式

一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，所述马氏体不锈钢主轴是指酯化反应器用的DIN1.4122主轴，该主轴采用电炉+感应炉冶炼-LF钢包精炼-真空精炼的冶炼方式，同时为获得较低的磷含量，其冶炼工艺包含如下步骤：

步骤1）、将磷含量较高的钼铁合金、不易氧化的镍板提前随炉料装入炉内，熔化后经电炉冶炼过程的脱磷反应去除其带入钢中的磷含量；

步骤2）、挑选低磷合金钢料头，同铬铁合金一起采用感应炉进行熔化后兑入钢包中，确保获得较低磷含量的同时提高生产效率；

步骤3）、电炉和感应炉初炼钢水兑入钢包后，进行真空精炼，调整温度、成分合格后进行钢锭浇注。

在步骤1）中，根据钼铁和镍板熔点高、密度大、不易氧化的特性，按目标0.75%～0.95%的钼含量、0.50%～0.70%的镍含量随炉料一起加入钼铁合金和镍板，并通过电炉冶炼过程的脱磷反应去除合金带入钢中的磷含量。

在步骤2）中，酯化反应器用DIN1.4122主轴为高合金钢，合金熔化和成分均匀操作困难，易出现成分偏析，局部磷含量聚集偏高，在感应炉内按目标值15%～17%的铬含量加入铬铁合金与部分低磷合金钢料头一起进行熔化后兑入钢包中，加快合金料的熔化，并获得均匀性较高的钢液。

实施例1：以该产品60吨钢水冶炼工艺为例，本低磷冶炼工艺的具体实施方式如下：

步骤1）、电炉冶炼：炉料由二级废钢20t、钢屑10t、生铁8t、废锭模2t、钼铁900kg、镍板360kg组成，加料前炉内提前加入0.5～1.0t增碳剂及0.5～1.5t石灰；熔清后加入石灰及碳粉造泡沫渣，小流量吹氧，边吹氧边流渣测温T=1590℃，取样检测化学成分：[C]=1.13%、[P]=0.042%、[Mo]=1.09%、[Ni]=0.75%、[As]=0.008%、[Sn]=0.002%、[Pb]=0.001%、[Sb]=0.002%、[Bi]=0.001%，期间继续吹氧，并增大吹氧量进行脱碳、脱磷操作；测温T=1652℃，取样检测化学成分：[C]=0.09%、[P]=0.002%、[Mo]=1.07%、[Ni]=0.75%，满足出钢条件电炉出钢，出钢过程中严禁下渣；出钢1/4～3/4过程中向钢包中加入铝块80kg、石灰240kg及350kg锰铁。

步骤2）、感应炉冶炼：炉料由本钢种（类似钢种或元素相对应的低磷中高合金钢）返回料头及钢屑3t、中碳铬铁4t、低碳铬铁15t炉料组成，料头表面干净无油污，料头规格≤Φ800mm，长度≤1500mm；料头及钢屑使用前，采用便携式光谱仪确认成分，确保入炉料头、钢屑成分、尺寸符合使用要求，保证兑钢后合金元素及C、P不超出工艺要求上限。

感应炉炉底垫入20kg石灰，石灰无碳块、杂物，装料下紧上松，料的方向与炉子纵向一致，长料不允许横放或斜放。冶炼过程中用木棒撬或敲打原料，防止原料搭桥产生高温，感应炉炉料熔清，测温T=1587℃，取样[C]=0.69%、[P]=0.033%、[Cr]=41%，感应炉出钢，出钢前插铝66kg脱氧。

步骤3）、精炼炉冶炼：感应炉钢水22t兑入精炼钢包中，钢包精炼工位后接通氩气，分3批加入400kg石灰后送电化渣，前期加入电石60kg，硅铁粉（硅钙粉）等粉状脱氧剂250kg进行脱氧，渣白后取样分析：[C]=0.31%、[P]=0.013%、[Cr]=14.54%、[Mo]=0.75%、[Mn]=0.41%、、[Ni]=0.57%；期间多批次、小批量加入硅铁粉（硅钙粉）等粉状脱氧剂120kg保持还原气氛，精炼过程加入中碳锰铁195kg、中碳铬铁1.7t、钼铁215kg、镍板18kg调整成分，整个过程保持白渣至出钢，温度1632℃转入真空罐脱气；脱气后取样检测：[C]=0.37%、[P]=0.015%、[S]=0.003%、[Si]=0.37%、[Cr]=15.81%、[Mo]=0.94%、[Mn]=0.86%。

本发明针对钼铁合金磷含量高的现象，将钼铁和不易氧化的镍板随炉料一同加入电炉内进行熔化，加入量按目标0.75%～0.95%的钼含量、0.50%～0.70%的镍含量核算，通过电炉冶炼过程的脱磷反应去除合金带入钢中的磷含量。针对DIN1.4122合金含量高、冶炼周期长的特点，挑选低磷合金钢料头，同铬铁合金一起采用感应炉进行熔化后兑入钢包中，铬铁加入量按目标15%～17%的铬含量核算，确保获得较低磷含量的同时提高生产效率，缩短冶炼周期。

Claims (7)

1.一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：所述马氏体不锈钢主轴是指酯化反应器用的DIN1.4122主轴，该主轴采用电炉+感应炉冶炼-LF钢包精炼-真空精炼的冶炼方式，同时为获得较低的磷含量，其冶炼工艺包含如下步骤：

步骤1）、电炉冶炼：将磷含量较高的钼铁合金、不易氧化的镍板提前随炉料装入炉内，熔化后经电炉冶炼过程的脱磷反应去除其带入钢中的磷含量；

步骤2）、感应炉冶炼：挑选低磷合金钢料头，同铬铁合金一起采用感应炉进行熔化后兑入钢包中，确保获得较低磷含量的同时提高生产效率；

步骤3）、精炼炉冶炼：电炉和感应炉初炼钢水兑入钢包后，进行真空精炼，调整温度、成分合格后进行钢锭浇注。

2.如权利要求1所述的一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：在步骤1）中，根据钼铁和镍板熔点高、密度大、不易氧化的特性，按目标0.75%～0.95%的钼含量、0.50%～0.70%的镍含量随炉料一起加入钼铁合金和镍板，并通过电炉冶炼过程的脱磷反应去除合金带入钢中的磷含量。

3.如权利要求1所述的一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：在步骤2）中，酯化反应器用DIN1.4122主轴为高合金钢，合金熔化和成分均匀操作困难，易出现成分偏析，局部磷含量聚集偏高，在感应炉内按目标值15%～17%的铬含量加入铬铁合金与部分低磷合金钢料头一起进行熔化后兑入钢包中，加快合金料的熔化，并获得均匀性较高的钢液。

4.如权利要求1所述的一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：在步骤1）中，电炉冶炼的炉料由二级废钢、钢屑、生铁、废锭模、钼铁、镍板组成，加料前炉内提前加入增碳剂及石灰；熔清后加入石灰及碳粉造泡沫渣，小流量吹氧，边吹氧边流渣测温T=1590℃，取样检测化学成分：[C]=1.13%、[P]=0.042%、[Mo]=1.09%、[Ni]=0.75%、[As]=0.008%、[Sn]=0.002%、[Pb]=0.001%、[Sb]=0.002%、[Bi]=0.001%，期间继续吹氧，并增大吹氧量进行脱碳、脱磷操作；测温T=1652℃，取样检测化学成分：[C]=0.09%、[P]=0.002%、[Mo]=1.07%、[Ni]=0.75%，满足出钢条件电炉出钢，出钢过程中严禁下渣；出钢1/4～3/4过程中向钢包中加入铝块、石灰及锰铁。

5.如权利要求1所述的一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：在步骤2）中，感应炉冶炼的炉料由本钢种或元素相对应的低磷中高合金钢返回料头及钢屑、中碳铬铁、低碳铬铁炉料组成，料头表面干净无油污，料头规格≤Φ800mm，长度≤1500mm；料头及钢屑使用前，采用便携式光谱仪确认成分，确保入炉料头、钢屑成分、尺寸符合使用要求，保证兑钢后合金元素及C、P不超出工艺要求上限。

6.如权利要求1所述的一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：在步骤2）中，在感应炉炉底垫入无碳块、杂物的石灰，装料下紧上松，料的方向与炉子纵向一致，长料不允许横放或斜放；冶炼过程中用木棒撬或敲打原料，防止原料搭桥产生高温，感应炉炉料熔清，测温T=1587℃，取样[C]=0.69%、[P]=0.033%、[Cr]=41%，感应炉出钢，出钢前插铝脱氧。

7.如权利要求1所述的一种马氏体不锈钢主轴的低磷冶炼工艺，其特征在于：在步骤3）中，将感应炉钢水兑入精炼钢包中，钢包精炼工位后接通氩气，分3批加入石灰后送电化渣，前期加入电石、硅铁粉或硅钙粉进行脱氧，渣白后取样分析：[C]=0.31%、[P]=0.013%、[Cr]=14.54%、[Mo]=0.75%、[Mn]=0.41%、、[Ni]=0.57%；期间多批次、小批量加入硅铁粉或硅钙粉保持还原气氛，精炼过程加入中碳锰铁、中碳铬铁、钼铁、镍板调整成分，整个过程保持白渣至出钢，温度1632℃转入真空罐脱气；脱气后取样检测：[C]=0.37%、[P]=0.015%、[S]=0.003%、[Si]=0.37%、[Cr]=15.81%、[Mo]=0.94%、[Mn]=0.86%。