CN111254254A - 一种含硫工程机械用钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含硫工程机械用钢的制备方法,包括以下步骤:(1)转炉冶炼:转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序,进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量≥0.06%或出钢氧位≤400ppm,出钢温度≥1560℃;(2)转炉出钢:钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量,并在转炉出钢前倒渣;在出钢前期加入增碳剂进行预脱氧,再顺序加入合金、脱氧剂及渣料进行脱氧合金化,在脱氧合金化过程中保持全程吹氩气,出钢后期采取双挡方式出钢。本发明能够稳定控制钢中硫的含量,制备过程简单可控,且通过将扒渣处理放置于转炉出钢阶段,防止将扒渣处理放置LF处理结束后导致部分钢铁料损失的情况发生。
Description
技术领域
本发明属于钢生产技术领域,具体涉及一种含硫工程机械用钢的制备方法。
背景技术
为解决部分钢种切削性能,越来越多特殊用途钢种选择使用S来解决切削性能,工程机械用钢尤为明显,代表牌号为35MnB系列,此类钢种通常为铝深脱氧钢种,冶炼结束后需进行钙处理以球化钢中Al2O3夹杂,提高钢水可浇铸性,但钢中加入S后,钙处理时Ca与钢水中S结合形成高熔点CaS,更容易导致浇铸过程水口堵塞,影响生产顺行,各钢铁企业均在探索含硫含铝钢中冶炼工艺的优化。
一种含硫钢的冶炼方法(专利号201510158044.1)主要介绍一种经电炉—LF—VD—连铸生产模式:其特点生产组织要求复杂,LF处理结束后要进行扒渣处理,扒渣量1/2-2/3,扒渣处理带来两方面不利因素:①生产节奏组织困难,对综合生产协调要求较高,LF出站温度控制难度也较大;②钢铁料消耗增加:扒渣操作会导致部分钢铁料损失。
发明内容
发明目的:本发明目的是提供一种含硫工程机械用钢的制备方法,解决了现有的含硫钢制备方法复杂,综合生产协调要求较高且钢铁料消耗较大的问题。
技术方案:本发明一种含硫工程机械用钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)转炉冶炼:转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序,进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量≥0.06%或出钢氧位≤400ppm,出钢温度≥1560℃;
(2)转炉出钢:钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量,并在转炉出钢前倒渣;在出钢前期加入增碳剂进行预脱氧,再顺序加入合金、脱氧剂及渣料进行脱氧合金化,在脱氧合金化过程中保持全程吹氩气,出钢后期采取双挡方式出钢,若下渣严重,出完钢吊扒渣位进行捞扒渣;
(3)LF炉精炼:控制钢中夹杂物,LF过程渣料百分含量为:CaO为55~65%,Al2O3为15~25%,终渣碱度控制在4~7,供电冶炼过程采用碳化硅、铝粒、硅铝钙或电石进行复合扩散脱氧,确保TFe和MnO总体质量百分含量≤1%;同时在供电冶炼过程,根据取样硫含量按目标值加入一次硫化铁,后续不再补加硫化铁,不足部分由RH补喂硫磺线;
(4)RH真空:根据LF终点S含量,抽真空前补喂硫磺线调整S含量,确保S含量为目标值内;真空度控制在2.5毫巴以下,真空保持时间8~20min,确保钢水中H质量百分含量≤2.0ppm,然后喂铝线1~2min后进行钙化处理,钙化处理后软吹10min以上;
(5)连铸:通过连铸进行浇铸得含硫钢,且控制连铸中包过热度为10~40℃。
进一步,所述步骤(2)中增碳剂为C粉或高纯石墨,合金为硅铁、铬铁和锰铁中的一种或多种,脱氧剂为铝块。
进一步,所述步骤(2)中加入渣料为石灰4~7kg/吨钢,复合精炼渣3~6kg/吨钢,所述复合精炼渣为CaO:40~55%,SiO2≤10%,Al2O3:35~50%,MgO≤8%。
进一步,所述步骤(2)中双挡方式为滑板加挡渣锥或滑板加挡渣球的方式,有效减少转炉出钢下渣。
进一步,所述步骤(4)中采用纯钙棒包芯线进行钙化处理。
进一步,所述含硫工程机械用钢的化学成分及其重量百分比为:C:0.32~0.36%、Mn:0.90~1.40%、P:≤0.025%、S:0.005~0.035%、Si:0.15~0.35%、Cr:0.05~0.30%、Ni≤0.20%、Cu≤0.20%、Mo≤0.08%、B:0.0008~0.0030%、Al:0.015~0.040%、Ti:0.025~0.050%,余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明有益效果在于:本发明的含硫钢制备过程简单可控,且通过将扒渣处理放置于转炉出钢阶段,防止将扒渣处理导致部分钢铁料损失的情况发生,RH真空前将S含量控制在目标值内,防止破空后喂入硫铁线,导致硫的回收率低且不稳定,波动幅度大;同时连铸中控制连铸中包过热度,使所得含硫钢质量明显提升,裂纹、中心偏析、疏松等缺陷显著减少。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述:
本发明制备的含硫工程机械用钢的化学成分及其重量百分比为:C:0.32~0.36%、Mn:0.90~1.40%、P:≤0.025%、S:0.005~0.035%、Si:0.15~0.35%、Cr:0.05~0.30%、Ni≤0.20%、Cu≤0.20%、Mo≤0.08%、B:0.0008~0.0030%、Al:0.015~0.040%、Ti:0.025~0.050%,余量为Fe和不可避免的杂质。
具体制备方法如下:
实施例1
本发明一种含硫工程机械用钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)转炉冶炼:转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序,保证铁水经转炉冶炼后有足够量的残余硫,进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量0.062%(出钢氧位344ppm),出钢温度1617℃;
(2)转炉出钢:钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量,并在转炉出钢前倒渣;在出钢前期加入15kg高纯石墨进行预脱氧,再顺序加入硅铁(25kg)、锰铁(高碳锰铁633kg,硅锰1065kg)和铝块(110kg)及石灰516kg,复合精炼渣319kg进行脱氧合金化,复合精炼渣为CaO:40~55%,SiO2≤10%,Al2O3:35~50%,MgO≤8%,在脱氧合金化过程中保持全程吹氩气,出钢后期采取双挡方式出钢,双挡方式为滑板加挡渣锥的方式,有效减少转炉出钢下渣,若下渣严重,出完钢吊扒渣位进行捞扒渣,捞扒渣工序,确保转炉下渣量≤2kg/吨钢,本实施例未下渣;
(3)LF炉精炼:供电冶炼过程时间65min,并根据渣况补加石灰,控制钢中夹杂物,LF过程渣料百分含量为:CaO为58.75%,Al2O3为21.2%,终渣碱度控制在4.31,且供电冶炼过程采用碳化硅、铝粒、硅铝钙或电石等脱氧剂进行复合扩散脱氧,确保TFe和MnO总体质量百分含量0.85%;同时在供电冶炼过程,由于不断对钢水里面化学元素S进行采样,发现S元素在0.015%,符合钢S元素要求,未补加硫化铁;
(4)RH真空:根据LF终点S含量,抽真空前S含量符合要求,未补喂硫磺线;真空度控制在0.78毫巴以下,真空保持时间10min,确保钢水中H质量百分含量0.00018%,然后喂铝线60m,2min后采用100m纯钙棒包芯线进行钙化处理,钙处理后软吹28min;
(5)连铸:通过连铸进行浇铸得含硫钢,且控制连铸中包过热度为30~35℃。
实施例2
本发明一种含硫工程机械用钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)转炉冶炼:转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序,保证铁水经转炉冶炼后有足够量的残余硫,进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量0.098%(出钢氧位307ppm),出钢温度1606℃;
(2)转炉出钢:钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量,并在转炉出钢前倒渣;在出钢前期加入18kg高纯石墨进行预脱氧,再顺序加入硅铁(67kg)、铬铁(183kg)、锰铁(硅锰1019kg)和铝块(80kg)及石灰475kg,复合精炼渣422kg进行脱氧合金化,复合精炼渣为CaO:40~55%,SiO2≤10%,Al2O3:35~50%,MgO≤8%,在脱氧合金化中过程保持全程吹氩气,出钢后期采取双挡方式出钢,双挡方式为滑板加挡渣锥的方式,有效减少转炉出钢下渣,若下渣严重,出完钢吊扒渣位进行捞扒渣,捞扒渣工序,确保转炉下渣量≤2kg/吨钢,本实施例未下渣,无扒渣;
(3)LF炉精炼:供电冶炼过程时间55min,并根据渣况补加石灰,控制钢中夹杂物,LF过程渣料百分含量为:CaO为62.05%,Al2O3为23.74%,终渣碱度控制在6.34,且供电冶炼过程采用碳化硅、铝粒、硅铝钙或电石等脱氧剂进行复合扩散脱氧,确保TFe和MnO总体质量百分含量0.58%;同时在供电冶炼过程,由于不断对钢水里面化学元素S进行采样,根据取样硫含量按目标值S含量为0.009%,补加硫化铁152kg,采样0.037%,后续未补加硫化铁;
(4)RH真空:根据LF终点S含量,抽真空前S含量符合要求,未补喂硫磺线;真空度控制在0.85毫巴以下,真空保持时间15min,确保钢水中H质量百分含量0.00015%,然后喂铝线80m,2min后采用30m纯钙棒包芯线进行钙化处理,钙处理后软吹38min;
(5)连铸:通过连铸进行浇铸得含硫钢,且控制连铸中包过热度为31~33℃。
实施例3
本发明一种含硫工程机械用钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)转炉冶炼:转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序,保证铁水经转炉冶炼后有足够量的残余硫,进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量0.18%(出钢氧位180ppm),出钢温度1625℃;
(2)转炉出钢:钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量,并在转炉出钢前倒渣;在出钢前期加入15kgC粉进行预脱氧,再顺序加入硅锰(1321kg)、铝块(80kg)及石灰514kg,复合精炼渣431kg进行脱氧合金化,复合精炼渣为CaO:40~55%,SiO2≤10%,Al2O3:35~50%,MgO≤8%,在脱氧合金化过程中保持全程吹氩气,出钢后期采取双挡方式出钢,双挡方式为滑板加挡渣球的方式,有效减少转炉出钢下渣,若下渣严重,出完钢吊扒渣位进行捞扒渣,捞扒渣工序,确保转炉下渣量≤2kg/吨钢,本实施例未下渣,无扒渣;
(3)LF炉精炼:供电冶炼过程时间70min,并根据渣况补加石灰,控制钢中夹杂物,LF过程渣料百分含量为:CaO为57.45%,Al2O3为19.53%,终渣碱度控制在4.13,且供电冶炼过程采用碳化硅、铝粒、硅铝钙或电石等脱氧剂进行复合扩散脱氧,确保TFe和MnO总体质量百分含量0.81%;同时在供电冶炼过程,由于不断对钢水里面化学元素S进行采样,根据取样硫含量按目标值S含量为0.005~0.035%,补加硫化铁207kg,后续不再补加硫化铁;
(4)RH真空:根据LF终点S含量,抽真空前S含量符合要求,未补喂硫磺线;真空度控制在0.68毫巴以下,真空保持时间15min,确保钢水中H质量百分含量1.5ppm,然后喂铝线75m,1min后采用40m纯钙棒包芯线进行钙化处理,钙处理后软吹32min;
(5)连铸:通过连铸进行浇铸得含硫钢,且控制连铸中包过热度为28~32℃。
性能测试:
对本发明的工程机械用钢进行测试,测试结果如下:
1、钢材中的T.O全氧稳定控制在15ppm以下,H含量稳定控制在1.5ppm以下;
2、夹杂物水平:按GB/T 10561-2005,A、B、C、D夹杂物均≤1.5级,满足要求。
Claims (6)
1.一种含硫工程机械用钢的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)转炉冶炼:转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序,进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量≥0.06%或出钢氧位≤400ppm,出钢温度≥1560℃;
(2)转炉出钢:钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量,并在转炉出钢前倒渣;在出钢前期加入增碳剂进行预脱氧,再顺序加入合金、脱氧剂及渣料进行脱氧合金化,在脱氧合金化过程中保持全程吹氩气,出钢后期采取双挡方式出钢,若下渣严重,出完钢吊扒渣位进行捞扒渣;
(3)LF炉精炼:控制钢中夹杂物,LF过程渣料百分含量为:CaO为55~65%,Al2O3为15~25%,终渣碱度控制在4~7,供电冶炼过程采用碳化硅、铝粒、硅铝钙或电石进行复合扩散脱氧,确保TFe和MnO总体质量百分含量≤1%;同时在供电冶炼过程,根据取样硫含量按目标值加入一次硫化铁,后续不再补加硫化铁,不足部分由RH补喂硫磺线;
(4)RH真空:根据LF终点S含量,抽真空前补喂硫磺线调整S含量,确保S含量为目标值内;真空度控制在2.5毫巴以下,真空保持时间8~20min,确保钢水中H质量百分含量≤2.0ppm,然后喂铝线1~2min后进行钙化处理,钙化处理后软吹10min以上;
(5)连铸:通过连铸进行浇铸得含硫钢,且控制连铸中包过热度为10~40℃。
2.根据权利要求1所述的一种含硫工程机械用钢的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中增碳剂为C粉或高纯石墨,合金为硅铁、铬铁和锰铁中的一种或多种,脱氧剂为铝块。
3.根据权利要求1所述的一种含硫工程机械用钢的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中加入渣料为石灰4~7kg/吨钢,复合精炼渣3~6kg/吨钢,所述复合精炼渣为CaO:40~55%,SiO2≤10%,Al2O3:35~50%,MgO≤8%。
4.根据权利要求1所述的一种含硫工程机械用钢的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中双挡方式为滑板加挡渣锥或滑板加挡渣球的方式,有效减少转炉出钢下渣。
5.根据权利要求1所述的一种含硫工程机械用钢的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中采用纯钙棒包芯线进行钙化处理。
6.根据权利要求1所述的一种含硫工程机械用钢的制备方法,其特征在于,含硫工程机械用钢的化学成分及其重量百分比为:C:0.32~0.36%、Mn:0.90~1.40%、P:≤0.025%、S:0.005~0.035%、Si:0.15~0.35%、Cr:0.05~0.30%、Ni≤0.20%、Cu≤0.20%、Mo≤0.08%、B:0.0008~0.0030%、Al:0.015~0.040%、Ti:0.025~0.050%,余量为Fe和不可避免的杂质。
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