CN112553528B - 一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺 - Google Patents

一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN112553528B
CN112553528B CN202011357274.8A CN202011357274A CN112553528B CN 112553528 B CN112553528 B CN 112553528B CN 202011357274 A CN202011357274 A CN 202011357274A CN 112553528 B CN112553528 B CN 112553528B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
nitrogen
furnace
grinding ball
smelting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011357274.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112553528A (zh
Inventor
豆乃远
朱富强
任振海
陈占领
李亚
刘泽
杨刘威
李俊杰
徐必靖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongtian Iron And Steel Group Huai'an New Materials Co ltd
Zenith Steel Group Co Ltd
Changzhou Zenith Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Zenith Steel Group Co Ltd
Changzhou Zenith Special Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zenith Steel Group Co Ltd, Changzhou Zenith Special Steel Co Ltd filed Critical Zenith Steel Group Co Ltd
Priority to CN202011357274.8A priority Critical patent/CN112553528B/zh
Publication of CN112553528A publication Critical patent/CN112553528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112553528B publication Critical patent/CN112553528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/111Treating the molten metal by using protecting powders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0056Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0087Treatment of slags covering the steel bath, e.g. for separating slag from the molten metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06Deoxidising, e.g. killing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/04Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明属于钢铁冶炼技术领域,具体来说涉及一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺。其组成按重量百分数计为C:1.00~1.10%、Si:0.30~0.55%、Mn:1.05~1.15%、P≤0.025%、S≤0.035%、Cr:0.65~0.75%、Al:0.015~0.030%、Ti:0.010~0.025%、N:60~100ppm,其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过适当提高碳含量,添加一定量的Al、Ti、N等元素微合金化,设计工艺参数,达到细化晶粒、固溶强化目的,冶炼的磨球钢化学成分均匀、纯净度高,晶粒细小,有效提高了钢的耐磨性、硬度、韧性等技术指标,完全满足高端磨球钢用户的使用要求。

Description

一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体来说涉及一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺。
背景技术
磨球用钢是制作磨球钢球的原料,磨球钢球是球磨机中最常用的研磨体,广泛应用于矿山、电力、陶瓷、冶金机械、水泥建材、化工能源等领域,是研磨行业的各类易磨损件中消耗量最大的一种材料,由于磨球钢的工作状态为随着球磨机的转动,磨球随筒体内壁作圆曲线运动,此间产生滑动和滚动研碎物料,磨球被提升到一定高度后,磨球脱离转动的筒体,呈抛物线跌落到达底部时,球与球、球与物料或衬板发生冲击,通过巨大的冲击功来粉碎和碾碎物料,在使用过程中磨球将受到了反复冲击和物料挤压作用,因此,磨球钢用户对球磨机磨球用钢的质量要求非常苛刻,要求原材料必须具有较高的纯净度和均匀性、高的耐磨性、高的硬度和良好的表面质量等特性。
近年来,随着国内外矿山、建筑、冶金和水泥等行业的迅速发展,国内外磨球用钢的需求量越来越大,磨球成本低,磨耗低,破碎率低,磨矿效率高是用户衡量磨球用钢的关键指标,因此,如何设计其化学成分,并配备合理的冶炼工艺参数,在低成本的条件下,冶炼出硬度高、耐磨性好、韧性好、合金元素用量少、工艺简单、成本低廉,符合用户最终要求的的磨球用钢材料,是目前磨球用钢的相关生产厂家所遇到的共同难题。
目前,授权公告号为CN103228807B的中国发明专利公开了一种耐磨钢,其碳含量低、合金元素含量高,钢的硬度和强度较低,生产成本较高;授权公告号为CN108315645B的中国发明专利公开了一种耐磨钢及其生产工艺,其贵重合金W、V含量较高,生产成本高。授权公告号为CN201210219595.0的中国发明专利公开了一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺中,提出了高碳低合金耐磨球用钢,化学成分重量百分比(wt%)为:C 0.95.1.05%,Si0.15.0.35%,Mn 1.00.1.20%,Cr 0.45.0.65%,AL 0.020.0.045%,Ni≤0.25%,Mo≤0.25%,S≤0.025%,P≤0.025%,Cu≤0.25%,余为Fe。其中通过成分的优选后,可以达到优异的耐磨和耐冲击性能。但其中的C含量仅能选择0.95.1.05%范围,Cr仅能选择在0.45.0.65%范围,如果想通过进一步提高碳、铬含量来提高材料的耐磨、硬度等技术指标,则会导致产生较严重的铸坯偏析,同时碳含量高时铸坯较硬,矫直及拉坯时容易产生表面裂纹等缺陷,会降低磨球的耐磨性,耐冲击性能等技术指标,使其使用寿命下降,且在其中并未研究耐磨钢球的淬火工艺以及淬火后表面硬度均匀等性能。因此,如何进一步提高高碳低合金用钢的耐磨和耐冲击性能,还能通过对淬火工艺的控制,得到硬度高且均匀,耐磨性好、韧性好的耐磨钢,是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对以上技术难题,通过设计合理的化学成分、选择合理的工艺参数,提供一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺,能够确保其化学成分均匀、纯净度高,且工艺简单、成本低廉、晶粒细小、合金元素用量少,制得的磨球硬度高、耐磨性好、韧性好,完全满足用户的使用要求。
为了实现上述目的,本发明所涉及的一种含氮高碳磨球用钢,其化学成份按重量百分数计为[C]:1.00~1.10%、[Si]:0.30~0.55%、[Mn]:1.05~1.15%、[P]≤0.025%、[S]≤0.035%、[Cr]:0.65~0.75%、[Al]:0.015~0.030%、[Ti]:0.010~0.025%、[N]:60~100ppm,其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地,其化学成份按重量百分数计为:[C]:1.02~1.10%、[Si]:0.35~0.45%、[Mn]:1.07~1.13%、[P]≤0.020%、[S]≤0.020%、[Cr]:0.67~0.73%、[Al]:0.015~0.028%、[Ti]:0.010~0.020%、[N]:60~100ppm,其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明成分设计理由:
C是提高钢的强度和硬度最显著的元素,但含量过高影响钢的偏析值,造成硬度不均匀,影响磨球的耐磨性能。本发明中优选为1.02~1.10%;
Si可以提高钢的硬度和强度,但含量过高会降低钢的焊接性能、塑性和韧性。本发明优选为0.35~0.45%;
Mn可以起到固溶强化的作用,提高钢的强度、硬度和淬透性,与硫结合生成MnS,一定程度上消除硫的有害影响,但含量过高会降低钢的塑性指标。本发明中优选为1.07~1.13%;
Cr可以增加硬度、强度和淬透性,同时可形成铬的碳化物,改善磨球钢的耐磨性。但含量过高会增加钢的回火脆性倾向。本发明优选为0.67~0.73%;
Al是脱氧元素,能细化晶粒,但含量过高会影响钢的可浇性。本发明中优选为0.015~0.028%;
Ti可以细化晶粒,提高强度和韧性,与C、N结合形成细小的TiC、TiN颗粒,提高钢的耐磨性。本发明中优选为0.010~0.020%;
N是在钢中可以与Al、Ti等合金形成间隙固溶氮化物,如氮化碳、TiCN,形成固溶强化和实效沉淀强化,提高钢的强度,但含量过高会使钢加工硬化,加工性能变差,韧性变差。本发明中优选为60~100ppm。
P、S为钢中的有害元素,本发明中优选为P≤0.020%、S≤0.020%。
本发明提供了上述一种含氮高碳磨球用钢的低成本冶炼工艺,包括电炉冶炼、LF精炼、VD精炼、方坯连铸步骤步骤,具体操作如下:
(1)电炉加入炼钢原料进行高拉碳冶炼操作,控制出钢[C]:0.10~0.80%,出钢[P]≤0.017%,出钢1/3时随钢流依次加入脱氧剂、合金、低氮增碳剂和渣料,电炉采用留钢渣操作,严禁下渣,出钢时间为3~5min;
作为优选,步骤(1)中采用的炼钢原料为废钢和铁水,废钢占所述炼钢原料总重的10%~20%,铁水占所述炼钢原料总重的80%~90%,所述炼钢原料的总装入量105~115t/炉,电炉冶炼时间为35~45min,出钢温度为1600~1660℃;
所述渣料的加入量为石灰400kg/炉,护炉剂500kg/炉。
进一步,护炉剂的主要成分为CaO:42%~50%;Al2O3:38%~44%;SiO2≤7%;MgO≤2%;Fe2O3≤2%;水分≤0.5%;TiO2≤0.1%,其余可杂质。调整护炉剂用量为了得到合理的精炼炉渣碱度和渣中Al2O3含量,使炉渣的流动性更好,更容易吸附夹杂物,提高钢水的纯净度。
进一步地,步骤(1)所述脱氧剂为铝块,加入量为90~110kg/炉,合金为硅锰、硅铁、高碳铬铁,硅锰加入量为16.5~17.5kg/t、硅铁0.8~1.2kg/t、高碳铬铁12.5~13.0kg/t。
控制合理的出钢C,是为了防止钢水过氧化,减少钢中氧含量,提高钢水的纯净度;出钢过程加入铝块和渣料,是为了使脱氧产物尽早上浮,同时造渣吸附夹杂物,提高钢水的纯净度,也起到了保温的作用;合金在出钢过程尽可能加入到位,可以使合金中的Ca进入渣中,减少Ds夹杂物生成的几率,提高钢水的纯净度。
(2)LF采用碳化硅、铝粒进行钢渣界面脱氧,根据渣况适时分批加入适量石灰和萤石,保证炉渣的流动性,控制精炼炉渣目标碱度R为6~9,Al2O3含量为28~35%,LF精炼前期取第一样后根据钢水Al含量使用铝线调铝至0.040~0.050%,Mn成份调整时注意氮锰线增锰;
作为优选,步骤(2)中,所述LF采用碳化硅、铝粒进行钢渣界面脱氧,加入量分别为碳化硅1.5~2.1kg/t、铝粒0.3~0.5kg/t;所述铝线喂入量150~250m/炉。
加入一定量的碳化硅进行钢渣界面脱氧,可以控制适合的精炼炉渣碱度,吸附钢水中的夹杂物,提高钢的纯净度。
(3)真空脱气时确保真空度和保压时间,破空后先喂入钛铁线,然后喂入适量纯钙线,最后视钢中氮含量喂入适量氮锰线,软吹前加稻壳灰,随后进行软吹氩操作,确保软吹时间20~60分钟,软吹后确保合适的吊包温度;
作为优选,步骤(3)中所述VD真空脱气时确保真空度≤67Pa,且保压时间≥15分钟;破空后先喂入钛铁线65~75m/炉,然后喂入适量纯钙线100~140m/炉,最后视钢中氮含量喂入适量氮锰线120~180m/炉。
进一步地,步骤(3)中所述软吹后吊包温度为,开浇炉1514~1544℃,连浇炉1494~1524℃,非正常周转钢包温度可提高5℃~10℃。
严格控制喂入纯钙线量,是在确保顺利浇铸的同时避免钙处理后形成了大量Al-Ca-O液态夹杂物,因数量多、来不及上浮,在浇铸时进入钢液中,造成钢水纯净度不高;限制喂线顺序,可以节约时间,同时利于合理控制成分,且使成分均匀。
(4)连铸工序采用全程保护浇铸,连铸中包采用整体式涂抹料塞棒中包,使用镁质挡墙和维苏威浸入式水口,水口直径40mm,采用低过热度、恒拉速控制,过热度控制在20~35℃,拉速控制在0.85±0.05m/min,并采用留钢留渣操作,钢渣余量3~5t;
结晶器采用电磁搅拌,并使用结晶器保护渣,一冷水流量为120±20m3/h,水温差7.0~9.0℃,二冷采用弱冷配水模式,并配备末端电磁搅拌和脉冲磁致振荡(PMO);
作为优选,步骤(4)中,连铸全程保护浇铸,大包长水口氩封保护,中包使用碱性覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖;所述中包使用时间≤12小时;所述结晶器电磁搅拌参数为300A/2.5Hz,正弦振动参数为振幅±2.5mm,频率65+65V opm;所述结晶器保护渣使用西保轴承钢专用保护渣,C含量为15~16%,碱度为R=0.60~0.70,熔点980~1040℃,粘度为0.25~0.35Pa.S/1300℃;所述末端搅拌参数为400A/6Hz,PMO电压为179V。
进一步地,步骤(4)中所述的弱冷配水模式中,比水量0.20L/kg,冷却方式为气雾冷却,二冷各段分配比38:37:25。
采用弱冷配水模式,采用合理的过热度、恒拉速控制可以减小连铸拉坯应力,避免出现角部裂纹,液面波动造成卷渣等缺陷;使用合适的碳含量、熔点、碱度及粘度的结晶器保护渣可以增加铸坯的润滑能力,确保钢的表面质量。
配备结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌和PMO相配合,保证均匀化学成分,减轻铸坯偏析,提高铸坯的等轴晶率,进而提高磨球的耐磨性能。
本发明通过设计合理的工艺参数,如结晶器参数、末搅参数、PMO参数,比水量、保护渣指标等,以及向钢中喂入氮锰线,喂线的顺序及锰含量的控制、钢水纯净度的控制,通过各条件之间的协同,保证了在提高碳、铬的同时避免容易产生严重的铸坯偏析、表面出现裂纹等情况,且还能显著提高钢水纯净度、铸坯表面质量及成分均匀性等性能。
常规的磨球钢是尽可能控制较低的氮含量,本发明中需要额外向钢中加入氮,将氮含量提高到合适的范围,同时钢中加入钛含量,固氮,细化晶粒,细化钢中夹杂物尺寸,提高磨球的均匀性,减轻钢中较大颗粒夹杂物的影响,与C、N结合形成细小的钛化氮、氮化钛颗粒,同时,氮与碳、钛结合生成氮化碳、氮化钛、TiCN,硬度非常高,耐磨性好,提高磨球钢的耐磨性。
本发明进一步提高了碳元素、铬元素,提高了钢的硬度和耐磨性能,同时配备PMO减轻了碳高的偏析不利影响,提高了均匀性,另外,本发明加氮和钛细化晶粒,提高强度。本发明是PMO配合电搅参数、末搅参数、连铸二冷冷却参数及拉速等参数的设计共同来解决碳高的不利影响,虽然PMO的作用原理已知,但单独的PMO不能解决此类问题,且PMO参数不合适时,还会造成负面影响产生PMO处理区,会造成此处钢的负偏析,硬度不够。
本发明的有益效果在于:
本发明通过适当提高碳含量,添加一定量的Al、Ti、N等元素微合金化,达到细化晶粒、固溶强化的目的,有效提高了钢材的耐磨性、硬度、韧性等技术指标,配备选择合理的工艺参数,提供一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺,能够确保其化学成分均匀、纯净度高,浇铸平稳,晶粒细小,制得的磨球具有高硬度、高耐磨性能,高使用寿命等特点,完全满足高端磨球钢用户的使用要求。
本发明工艺与现有工艺技术相比,操作简单,成分设计合理,生产成本低廉,采取控制合理的出钢碳、电炉留钢渣,优化出钢渣料,控制精炼渣碱度和Al2O3、控制喂线顺序及喂线量等优化电炉、精炼工艺手段、使用整体中包,全程保护浇注,留钢留渣,并配备末搅和PMO等措施,通过各条件间的协同作用有效提高了钢水纯净度、铸坯表面质量及成分均匀性,提高了铸坯的等轴晶率,提高了产品质量及市场竞争力,具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
生产工艺简述如下:
电炉冶炼→LF精炼→VD精炼→方坯连铸(220*260mm2)。
实施例1
(1)电炉加入炼钢原料废钢和铁水进行高拉碳冶炼操作,废钢占所述炼钢原料总重的16%,铁水占所述炼钢原料总重的84%,总装入量109t/炉,电炉冶炼时间为41min,出钢温度为1637℃,出钢[C]:0.45%,出钢[P]≤0.017%,出钢1/3时随钢流依次加入铝块100kg/炉、硅锰17.0kg/t、硅铁1.0kg/t、高碳铬铁12.7kg/t、低氮增碳剂和渣料石灰400kg/炉,护炉剂500kg/炉,电炉采用留钢渣操作,严禁下渣,出钢时间为3.9min;
(2)LF采用碳化硅1.8kg/t、铝粒0.4kg/t进行钢渣界面脱氧,根据渣况适时分批加入适量石灰和萤石,保证炉渣的流动性,精炼炉渣碱度R为7.2,Al2O3含量为31%,LF精炼前期取第一样后根据钢水Al含量使用铝线调铝至0.045%,Mn成份调整时注意氮锰线增锰;
(3)真空脱气时确保真空度≤67Pa,保压时间16分钟,破空后先喂入钛铁线70m,然后喂入适量纯钙线120m,最后视钢中氮含量喂入适量氮锰线150m,软吹前加稻壳灰,随后进行软吹氩操作,确保软吹时间38分钟,软吹后吊包温度1515℃;
(4)连铸工序采用全程保护浇铸,连铸中包采用整体式涂抹料塞棒中包,使用镁质挡墙和维苏威浸入式水口,水口直径40mm,采用低过热度、恒拉速控制,过热度29℃,拉速0.85m/min,留钢留渣量3.5t;结晶器采用电磁搅拌,参数为300A/2.5Hz,正弦振动模式,振幅±2.5mm,频率65+65V opm;使用西保轴承钢专用保护渣,C含量为15.6%,碱度为R=0.65,熔点1015℃,粘度为0.30Pa.S/1300℃;末端搅拌参数为400A/6Hz,PMO电压为179V;一冷水流量为120±20m3/h,水温差7.0~9.0℃,弱冷配水模式中,比水量0.20L/kg,冷却方式为气雾冷却,二冷各段分配比38:37:25。
实施例2
出钢[C]:0.51%,出钢温度1621℃,其余操作与实施例1相同。
实施例3
钢[C]:0.38%,出钢温度1625℃,出钢铝块110kg,精炼渣碱度R=7.1,Al2O3含量为32%,其余操作与实施例2相同。
对比实施例1
将实例1步骤(1)中“石灰400kg/炉,护炉剂500kg/炉”修改为“石灰550kg/炉,护炉剂350kg/炉”其他条件同实施实例1。对最终制得的钢材进行检测,经检测盘条存在Ds类大颗粒夹杂物3.0级,远差于本发明实施例中制备的钢的质量。
对比实施例2
将实例1步骤(4)中“末端搅拌参数为400A/6Hz,PMO电压为179V”修改为“末端搅拌参数为200A/6Hz,PMO电压为210V”,其他条件同实施实例1。对最终制得的钢材进行检测,经检测钢中化学成分偏析严重,圆钢偏析指数1.21,制得的磨球耐磨性不太均匀,远差于本发明实施例中制备的钢的质量。
对比实施例3
与实施例1相比,钢成分中的氮含量控制为N:130ppm,其它条件同实施例1。对比实施例3最终制得的钢加工成磨球进行10米高落球试验时24小时破碎,韧性较差,质量达不到本发明的效果。
实施例1~3所制得的钢化学成分、晶粒度、圆钢偏析指数、夹杂物、淬火后表面硬度分别见表1-3所示。
表1实例1~3所制备的钢的成品化学成分(wt/%)
实施例 C Si Mn P S Cr Al Ti N 晶粒度 圆钢偏析指数
1 1.06 0.40 1.10 0.014 0.004 0.70 0.022 0.015 80ppm 8级 1.08
2 1.05 0.42 1.09 0.015 0.005 0.71 0.021 0.016 78ppm 7级 1.07
3 1.07 0.41 1.11 0.013 0.004 0.70 0.020 0.016 84ppm 8级 1.10
表2实例1~3所制备的钢的夹杂物级别
实施例 A(粗) A(细) B(粗) B(细) C(粗) C(细) D(粗) D(细) DS
1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 1.0 0.0
2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 1.0 0.5
3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 1.0 0.0
表3实例1~3所制备的钢淬火后表面硬度(HRC)
实施例 测量点1 测量点2 测量点3 测量点4 测量点5 测量点6
1 63.2 63.5 64.1 63.8 63.9 63.6
2 63.1 63.7 63.5 63.9 64.0 63.3
3 63.2 63.6 64.5 63.5 63.8 63.7
实例1-3淬火工艺处理(840℃/水淬+200℃回火)后硬度均匀,且达到63HRC及以上,硬度高且均匀,耐磨性好,做10米高落球试验时24小时不破碎,韧性好,均满足用户的使用要求。

Claims (8)

1.一种含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:所述的磨球用钢的化学成份按重量百分数计为,[C]:1.00~1.10%、[Si]:0.30~0.55%、[Mn]:1.05~1.15%、[P]≤0.025%、[S]≤0.035%、[Cr]:0.65~0.75%、[Al]:0.015~0.030%、[Ti]:0.010~0.025%、[N]:60~100ppm,其余为Fe和不可避免的杂质;
含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺为电炉冶炼、LF精炼、VD精炼、方坯连铸步骤,具体操作为:
(1)电炉加入炼钢原料进行高拉碳冶炼操作,控制出钢[C]:0.10~0.80%,出钢[P]≤0.017%,出钢1/3时随钢流依次加入脱氧剂、硅锰、硅铁、高碳铬铁、低氮增碳剂和渣料,电炉采用留钢渣操作,严禁下渣,出钢时间为3~5min;
(2)LF精炼采用碳化硅、铝粒进行钢渣界面脱氧,根据渣况适时分批加入适量石灰和萤石,保证炉渣的流动性,控制精炼炉渣目标碱度R为6~9,Al2O3含量为28~35%,LF精炼前期取第一样后根据钢水Al含量使用铝线调铝至0.040~0.050%,Mn成份调整时注意氮锰线增锰;
(3)VD真空脱气时确保真空度和保压时间,破空后先喂入钛铁线,然后喂入适量纯钙线,最后视钢中氮含量喂入适量氮锰线,软吹前加稻壳灰,随后进行软吹氩操作,确保软吹时间20~60分钟,软吹后确保合适的吊包温度;
(4)连铸工序采用全程保护浇铸,连铸中包采用整体式涂抹料塞棒中包,使用镁质挡墙和维苏威浸入式水口,采用低过热度、恒拉速控制,过热度控制在20~35℃,拉速控制在0.85±0.05m/min,并采用留钢留渣操作,钢渣余量3~5t;
结晶器采用电磁搅拌,结晶器电磁搅拌参数为300A/2.5Hz,正弦振动参数为振幅±2.5mm,频率65+65V opm;并使用结晶器保护渣,一冷水流量为120±20 m3/h,水温差7.0~9.0℃,二冷采用弱冷配水模式,并配备末端电磁搅拌参数为400A/6Hz和PMO电压为179V。
2.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:所述的磨球用钢的化学成份按重量百分数计为[C]:1.02~1.10%、[Si]:0.35~0.45%、[Mn]:1.07~1.13%、[P]≤0.020%、[S]≤0.020%、[Cr]:0.67~0.73%、[Al]:0.015~0.028%、[Ti]:0.010~0.020%、[N]:60~100ppm,其余为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:步骤(1)中采用的炼钢原料为废钢和生铁,废钢占所述炼钢原料总重的10%~20%,生铁占所述炼钢原料总重的80%~90%,所述炼钢原料的总装入量105~115t/炉,电炉冶炼时间为35~45min,出钢温度为1600~1660℃;所述渣料的加入量为石灰400kg/炉,护炉剂500kg/炉。
4.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:步骤(1)所述脱氧剂为铝块,加入量为90~110kg/炉,硅锰加入量为16.5~17.5kg/t、硅铁加入量为0.8~1.2kg/t、高碳铬铁加入量为12.5~13.0kg/t。
5.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:步骤(2)中,所述LF精炼采用碳化硅、铝粒进行钢渣界面脱氧,加入量分别为碳化硅1.5~2.1kg/t、铝粒0.3~0.5kg/t;所述铝线喂入量150~250 m/炉。
6.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:步骤(3)中所述VD真空脱气时确保真空度≤67Pa,且保压时间≥15分钟;破空先喂入钛铁线65~75 m/炉,然后喂入适量纯钙线100~140 m/炉,最后视钢中氮含量喂入适量氮锰线120~180 m/炉;所述软吹后吊包温度为,开浇炉1514~1544℃,连浇炉1494~1524℃,非正常周转钢包温度提高5℃~10℃。
7.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:步骤(4)中,连铸全程保护浇铸,大包长水口氩封保护,中包使用碱性覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖;所述中包使用时间≤12小时;所述结晶器保护渣使用西保轴承钢专用保护渣,C含量为15~16%,碱度为R=0.60~0.70,熔点980~ 1040℃,粘度为0.25~0.35Pa•s/1300℃。
8.如权利要求1所述的含氮高碳磨球用钢的冶炼工艺,其特征在于:步骤(4)中所述的弱冷配水模式中,比水量0.20L/kg,冷却方式为气雾冷却,二冷各段分配比38:37:25。
CN202011357274.8A 2020-11-27 2020-11-27 一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺 Active CN112553528B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011357274.8A CN112553528B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011357274.8A CN112553528B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112553528A CN112553528A (zh) 2021-03-26
CN112553528B true CN112553528B (zh) 2022-03-01

Family

ID=75046274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011357274.8A Active CN112553528B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112553528B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913582A (zh) * 2021-09-15 2022-01-11 石钢京诚装备技术有限公司 一种大断面磨球钢圆坯冶炼生产方法
CN114769314A (zh) * 2022-03-29 2022-07-22 江苏永钢集团有限公司 一种低轧制比高致密度磨球钢热轧圆钢的生产方法
CN114875298A (zh) * 2022-05-16 2022-08-09 承德建龙特殊钢有限公司 一种推力杆球芯用钢棒及其制备方法
CN115094197B (zh) * 2022-06-30 2024-01-23 中天钢铁集团有限公司 一种提高小断面轴承钢连浇炉数的冶炼工艺
CN115110007A (zh) * 2022-08-05 2022-09-27 江苏联峰能源装备有限公司 一种含氮高碳硅锰铬钛磨球钢的制备方法
CN117107153B (zh) * 2023-07-27 2024-06-11 江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 一种高淬透性、高硬度硼钛微合金化磨球钢及其生产方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006118030A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Jfe Steel Kk 研磨性に優れた軸受鋼
JP2011236451A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 高周波焼入れ部品用熱間加工高炭素鋼材
CN102703816A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 中天钢铁集团有限公司 一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺
CN105177215A (zh) * 2015-08-28 2015-12-23 常州东大中天钢铁研究院有限公司 一种高铝合金结构圆钢的高效生产工艺
CN105463299A (zh) * 2015-12-07 2016-04-06 中天钢铁集团有限公司 一种高铝氮化钢的冶炼方法
CN106148844A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 常州东大中天钢铁研究院有限公司 一种含硫超低钛高标轴承钢的制备方法
CN109371314A (zh) * 2018-11-27 2019-02-22 沈劲松 一种冶金矿山球磨机用耐磨球制备方法
CN110230005A (zh) * 2019-05-22 2019-09-13 山东钢铁股份有限公司 一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法
CN111004962A (zh) * 2019-12-30 2020-04-14 本钢板材股份有限公司 一种球磨机钢球用钢BG80MnCr及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101792885B (zh) * 2010-03-30 2011-08-03 莱芜钢铁集团有限公司 一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢及其制造方法
CN102703817B (zh) * 2012-06-29 2014-04-16 中天钢铁集团有限公司 一种易切削齿轮钢及其生产工艺
CN108085602B (zh) * 2018-01-05 2019-05-17 天津荣程联合钢铁集团有限公司 一种耐磨钢球用钢及该钢球的轧制加工方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006118030A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Jfe Steel Kk 研磨性に優れた軸受鋼
JP2011236451A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 高周波焼入れ部品用熱間加工高炭素鋼材
CN102703816A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 中天钢铁集团有限公司 一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺
CN105177215A (zh) * 2015-08-28 2015-12-23 常州东大中天钢铁研究院有限公司 一种高铝合金结构圆钢的高效生产工艺
CN105463299A (zh) * 2015-12-07 2016-04-06 中天钢铁集团有限公司 一种高铝氮化钢的冶炼方法
CN106148844A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 常州东大中天钢铁研究院有限公司 一种含硫超低钛高标轴承钢的制备方法
CN109371314A (zh) * 2018-11-27 2019-02-22 沈劲松 一种冶金矿山球磨机用耐磨球制备方法
CN110230005A (zh) * 2019-05-22 2019-09-13 山东钢铁股份有限公司 一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法
CN111004962A (zh) * 2019-12-30 2020-04-14 本钢板材股份有限公司 一种球磨机钢球用钢BG80MnCr及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112553528A (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112553528B (zh) 一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺
CN109252097B (zh) 一种高强度胀断连杆的非调质钢及其连铸生产工艺
CN109082592B (zh) 一种综合性能良好耐腐蚀弹簧钢热轧盘条及其生产工艺
CN112553527B (zh) 一种电炉流程生产高废钢比的20CrMnTi系列齿轮钢氮含量的控制方法
WO2023056792A1 (zh) 一种含镁45钢及其制备工艺
CN114672723B (zh) 一种胀断连杆用46MnVS系列钢及其制造方法
CN109930063B (zh) 一种工程机械履带底盘轮体用钢及其生产方法
CN111893382B (zh) 一种食品用链条不锈钢及其制备方法
CN113881901A (zh) 一种齿轮钢生产方法
CN111471936A (zh) 一种改进型农机刃具用钢及其生产方法
CN111455131A (zh) 高洁净度耐磨钢的冶炼及连铸方法
CN115094307B (zh) 一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯及其生产工艺
CN114934239B (zh) 一种液压缸杆头用锻造非调质钢及其生产方法
CN114393182B (zh) 一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方法
CN113355595B (zh) 一种大规格高强度预应力钢、制备工艺及其应用
CN113151744B (zh) 一种工程机械回转支承用钢s48c及其生产方法
CN110904388A (zh) 一种挖掘机履带钢BG45MnCrB及其制备方法
CN114807558B (zh) 一种矿山钻头用ex50v圆钢的生产方法
CN115838892B (zh) 一种超低硼钢的冶炼方法
CN116121629B (zh) 一种齿轮钢18CrNiMo7-6的制备方法
CN115896624B (zh) 一种氮化钢31CrMoV9退火材及其生产方法
CN117604194B (zh) 一种300M钢用真空自耗电极及其无Al脱氧精炼方法
CN111826581A (zh) 一种弹簧钢的冶炼方法
CN115537637B (zh) 一种无铝脱氧高碳铬轴承钢的冶炼方法
CN115852233B (zh) 一种控制齿轮钢硼元素的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240308

Address after: 213000 No. 1 Zhongwu Avenue, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Zenith Steel Group Co.,Ltd.

Country or region after: China

Patentee after: Changzhou Zhongtian Special Steel Co.,Ltd.

Patentee after: Zhongtian Iron and Steel Group (Huai'an) New Materials Co.,Ltd.

Address before: 213000 No. 1 Zhongwu Avenue, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee before: Zenith Steel Group Co.,Ltd.

Country or region before: China

Patentee before: Changzhou Zhongtian Special Steel Co.,Ltd.