CN112593035A - 一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，包括（1）转炉冶炼：进行脱磷操作，全程底吹氩气，一倒后点吹氧气≤500m3，避免过吹，钢包中加入铝块和白灰进行前期脱氧和造渣处理，TO≤80ppm，N≤30ppm；（2）LF精炼：向钢包中喂入铝线，保证钢液中酸溶铝为0.03～0.05wt%，造白渣脱硫后加入钛铁，3分钟后加入硼铁，钢包底吹氩气；（3）RH真空处理：处理时间≥35min，精炼结束后，钢液中N≤40ppm；（4）板坯连铸：中间包开浇前采用氩气吹扫，开浇后采用双层覆盖剂，保护浇注。本发明通过控制钢液中氧和氮含量，减少酸不溶硼产生，进而增加有效硼含量，使钢坯中有效硼含量达到85%以上。

Description

一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，涉及一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法。
背景技术
低合金高强度耐磨钢兼具高磨损性能、高强度、高韧性和良好的焊接性能，在煤矿、运输、农业、建筑、食品加工等行业的机械设备中得到了广泛的应用。
耐磨钢板心部质量的提高能够显著提升磨损性能，延长设备的使用寿命，而这又主要取决于热处理生产中的淬透性。化学成分体系中，硼是重要的提高淬透性元素，而且只需要少量加入（一般10-20ppm）就能显著提升耐磨钢的心部硬度。钢中硼含量即全硼，包括酸溶硼和酸不溶硼。其中酸溶硼是有效硼，乐意提升钢板淬透性，酸不溶硼为氮氧化物，对淬透性没有作用，在生产中应该尽量避免其生成。实际生产中存在加入硼铁后，钢液酸溶硼含量偏低，酸不溶硼含量偏高的问题，导致淬透性不好，从而使耐磨钢心部硬度性能偏低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，该方法可提升耐磨钢钢板的淬透性，保证表面及心部的硬度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，其包括转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理和板坯连铸工序，具体步骤为：
（1）转炉冶炼工序：进行脱磷操作，全程底吹氩气，氩气流量为200～400m3/h，一倒后点吹氧气≤500m3，避免过吹，在钢包中加入铝块和白灰进行前期的脱氧和造渣处理，TO≤80ppm，N≤30ppm；
（2）LF精炼工序：向钢包中喂入铝线，保证钢液中酸溶铝含量为0.030～0.050%，造白渣脱硫完成后，加入钛铁，ω（Ti）／ω（N）质量分数比例控制在3～4，钢包底吹氩气保持小气量软吹，氩气流量控制在10～20m3/h，加入钛铁3min后再加入硼铁，调整好成分和温度后，进行钢包底吹氩气操作；
（3）RH真空处理工序：总处理时间≥35min，RH真空处理结束后，钢液中的N≤40ppm；
（4）板坯连铸工序：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。
所述转炉冶炼工序，出钢过程下渣量≤0.25wt%。
所述LF精炼工序，铝线喂入量为200～300m，底吹氩气时间≥5min。
所述RH真空处理工序，真空度≤100Pa，真空处理时间≥20min，纯脱气时间≥8min，RH真空处理后钢水氩气净吹时间≥6min。
所述板坯连铸工序，氩气流量15～25 NL/min，浸入式水口插入结晶器深度160～180mm，恒速浇铸。
上述转炉冶炼中，在脱碳脱磷的基础上，降低钢水中全氧和氮含量，保证LF精炼工序加入硼铁后，尽量减少硼的氮氧化物的生成。采取的底吹氩气，能够更好的均匀钢水中成分和温度，氧和碳充分接触反应，生成一氧化碳和二氧化碳，并以气泡的方式上浮。溶解于钢液中的氮在充分碰撞中形成氮气，也上浮排出。
上述LF精炼生产中，先使用铝进行深脱氧，再加入钛铁固氮，当钢水中氧和氮含量极低时，加入硼铁。其设计机理是：硼在钢水中较为活泼，容易与氧和氮反应生成氮氧化物。1600℃下，脱氧能力由大到小的顺序为Al＞Ti＞B，固氮能力由大到小的顺序为Ti＞B＞Al。因此，合金元素的加入顺序为Al，Ti，B。其中加入铝后，钢液中酸溶铝含量保持在0.030-0.050%之间。加入的ω（Ti）／ω（N）控制在3-4，就能保证B与N反应的可能性降至最低，保护钢中加入的硼，提高有效硼含量，增加钢板的淬透性。
上述RH真空处理中，继续脱除钢液中的氮，减少硼的氮化物的生成，处理结束后，钢液中的N≤40ppm。
上述板坯连铸生产中，要采取保护浇铸，水口进行吹氩操作，防止钢水与空气接触，减少钢液中氧和氮的增加，保护钢液中的有效硼。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明首先控制转炉的氧和氮含量，将其保持在较低水平，在LF精炼工序，通过设计Al，Ti，B的加入顺序及Al、Ti加入量，对钢液进行深脱氧和氮处理，增加有效硼含量，后续RH和连铸工序，尽量减少钢液中氮和氧含量，保持有效硼含量的稳定。本发明通过全流程精确控制钢液中氧和氮含量，减少酸不溶硼的产生，进而增加有效硼的含量，使钢坯中有效硼含量（酸溶硼/全硼）达到了85%以上，最终解决了低合金耐磨钢有效硼含量偏低的问题，为后续生产及最终产品性能提供了有力保障。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1-9
本实施例提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，包括如下步骤：
（1）转炉冶炼工序：进行脱磷操作，全程底吹氩气，氩气流量为200～400m3/h，一倒后点吹氧气≤500m3，避免过吹，出钢过程下渣量≤0.25wt%，在钢包中加入铝块和白灰进行前期的脱氧和造渣处理，TO≤80ppm，N≤30ppm。
（2）LF精炼工序：向钢包中喂入铝线200～300m，保证钢液中酸溶铝含量为0.030～0.050wt%，造白渣脱硫完成后，加入钛铁，ω（Ti）／ω（N）控制在3～4，钢包底吹氩气保持小气量软吹，氩气流量控制在10～20m3/h，加入钛铁3min后再加入硼铁，调整好成分和温度后，进行钢包底吹氩气操作，吹氩时间≥5min。
（3）RH真空处理工序：总处理时间≥35min，真空度≤100Pa，真空处理时间≥20min，纯脱气时间≥8min，RH真空处理后钢水氩气净吹时间≥6min。RH真空处理结束后，钢液中的N≤40ppm。
（4）板坯连铸工序：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，氩气流量15～25 NL/min，浸入式水口插入结晶器深度160～180mm，恒速浇铸。
通过以上工序控制显著提高了低合金高强度耐磨钢的有效硼含量，钢坯中有效硼含量（酸溶硼/全硼）达到了85%以上。
各实施例转炉冶炼、LF精炼工序的工艺参数见表1，RH真空处理、板坯连铸工序的工艺参数见表2；经上述工序处理后各实施例钢坯中有效硼含量（酸溶硼/全硼）见表2。
表1. 转炉冶炼、LF精炼工序的工艺参数.
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2. RH真空处理、板坯连铸工序的工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。

Claims (5)

1.一种提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，其特征在于，其包括转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理和板坯连铸工序，具体步骤为：
（1）转炉冶炼工序：进行脱磷操作，全程底吹氩气，氩气流量为200～400m3/h，一倒后点吹氧气≤500m3，避免过吹，在钢包中加入铝块和白灰进行前期的脱氧和造渣处理，TO≤80ppm，N≤30ppm；
（2）LF精炼工序：向钢包中喂入铝线，保证钢液中酸溶铝含量为0.030～0.050%，造白渣脱硫完成后，加入钛铁，ω（Ti）／ω（N）质量分数比例控制在3～4，钢包底吹氩气保持小气量软吹，氩气流量控制在10～20m3/h，加入钛铁3min后再加入硼铁，调整好成分和温度后，进行钢包底吹氩气操作；
（3）RH真空处理工序：总处理时间≥35min，RH真空处理结束后，钢液中的N≤40ppm；
（4）板坯连铸工序：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。
2.根据权利要求1所述的提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序，出钢过程下渣量≤0.25wt%。
3.根据权利要求2所述的提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，其特征在于：所述LF精炼工序，铝线喂入量为200～300m，底吹氩气时间≥5min。
4.根据权利要求3所述的提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，其特征在于，所述RH真空处理工序，真空度≤100Pa，真空处理时间≥20min，纯脱气时间≥8min，RH真空处理后钢水氩气净吹时间≥6min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的提高低合金高强度耐磨钢中有效硼含量的方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，氩气流量15～25 NL/min，浸入式水口插入结晶器深度160～180mm，恒速浇铸。
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