CN112853194B - 一种可控氮的高锰钢钒合金化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可控氮的高锰钢钒合金化方法，包括：1)铁水兑入转炉进行脱碳脱磷操作；控制出钢时的碳值、氧值及温度；2)钢水进LF炉进行精炼，分多批加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后底吹氩气搅拌；3)钢水进RH炉进行真空脱气操作，并分多批加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后循环至合金完全熔融再加入下一批；出钢温度1530～1540℃。本发明能够有效控制钢中的氮含量，更大程度发挥钒氮的强化作用，避免连铸过程铸坯开裂，优化产品性能。

Description

一种可控氮的高锰钢钒合金化方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种可控氮的高锰钢钒合金化方法。
背景技术
高锰钢因其具有优良的耐磨性和韧性，被广泛应用于机械、矿山、冶金、煤炭、化工等需要大量耐磨材料的领域。因为钢中含有较高的Mn，在冶炼时需要向原料铁中添加大量锰矿或者含锰合金，而这些锰矿或含锰合金中的杂质较多，因此对保证钢的纯净度提出了更严苛的要求。
氮作为高锰钢中的有害元素，对钢的韧性、塑性、焊接性、导电性有很明显的恶化效应。钢液中氮含量过高也会导致铸坯皮下气泡、疏松、横裂纹、夹杂物增多和时效硬化、蓝脆等缺陷，另外，氮与钢中的钛、铝等元素形成带棱角的夹杂物群，也会严重降低钢的韧性塑性，对于高强度的高锰钢而言，极易造成连铸过程中铸坯开裂，降低成品率。因此，在高锰钢的冶炼和连铸过程中，控制氮含量颇为关键。
发明内容
本发明提供了一种可控氮的高锰钢钒合金化方法，能够有效控制钢中的氮含量，更大程度发挥钒氮的强化作用，避免连铸过程铸坯开裂，优化产品性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种可控氮的高锰钢钒合金化方法，所述高锰钢按重量百分含量计，锰含量为5％～25％，钒含量为0.05％～0.1％，氮含量为0.005％～0.01％；；高锰钢的冶炼过程包括如下步骤：
1)将预处理后的铁水兑入转炉，进行脱碳脱磷操作；出钢时碳值为0.045％～0.060％，氧值为550～580ppm，出钢温度1680～1690℃；
2)钢水进LF炉进行精炼，分多批加入金属锰和钒铁合金，且每批同时加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后底吹氩气搅拌；
3)钢水进RH炉进行真空脱气操作；待循环均匀后，分多批加入金属锰和钒铁合金，且每批同时加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后循环至完全熔融再加入下一批。
所述转炉为顶吹转炉。
所述步骤2)中，金属锰的加入量为50～125kg/t钢，钒铁合金的加入量为0.35～0.75kg/t钢，金属锰和钒铁合金分5～8批加入。
所述步骤3)中，金属锰的加入量为50～125kg/t钢，钒铁合金的加入量为0.35～0.75kg/t钢，金属锰和钒铁合金分5～8批加入。
所述步骤3)中，出钢温度为1530～1540℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)钒与钢液中的游离氮结合生成V(C,N)，V(C,N)在连铸阶段析出数量少，降低了游离氮的时效负效应，减弱连铸裂纹的发生倾向；
2)更大程度发挥钒氮的强化效应，提高了材料的强度。
具体实施方式
本发明是一种可控氮的高锰钢钒合金化方法，所述高锰钢按重量百分含量计，锰含量为5％～25％，钒含量为0.05％～0.1％，氮含量为0.005％～0.01％；；高锰钢的冶炼过程包括如下步骤：
1)将预处理后的铁水兑入转炉，进行脱碳脱磷操作；出钢时碳值为0.045％～0.060％，氧值为550～580ppm，出钢温度1680～1690℃；
2)钢水进LF炉进行精炼，分多批加入金属锰和钒铁合金，且每批同时加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后底吹氩气搅拌；
3)钢水进RH炉进行真空脱气操作；待循环均匀后，分多批加入金属锰和钒铁合金，且每批同时加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后循环至完全熔融再加入下一批。
所述转炉为顶吹转炉。
所述步骤2)中，金属锰的加入量为50～125kg/t钢，钒铁合金的加入量为0.35～0.75kg/t钢，金属锰和钒铁合金分5～8批加入。
所述步骤3)中，金属锰的加入量为50～125kg/t钢，钒铁合金的加入量为0.35～0.75kg/t钢，金属锰和钒铁合金分5～8批加入。
所述步骤3)中，出钢温度为1530～1540℃。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，冶炼一种高锰钢，高锰钢的化学成分按重量百分比计为：C:0.05％、Mn：10％、P：0.008％、S：0.001％、V：0.0.05％、N：0.006％；冶炼过程具体如下：
(1)将预处理后的铁水兑入100t顶吹转炉，进行脱碳脱磷等操作，出钢时碳值为0.045％、氧值为560ppm，出钢温度为1688℃；
(2)钢水进LF炉进行精炼，分8批加入金属锰和钒铁合金；每批加入金属锰0.9t、钒铁合金5.8kg，每加入一批后均需底吹氩气搅拌；
(3)钢水进RH炉进行真空脱气操作，待循环均匀后开始分5批加入金属锰和钒铁合金，每批加入金属锰0.9t、钒铁合金5.8kg，每加入一批后循环至合金完全熔融，再加入下一批。出钢温度1540℃，钢液中碳含量为0.054％，锰含量为10.24％，氮含量为0.0054％。
RH炉搬出后等待上机浇注，取连铸中包钢液样和连铸坯样，化学成分均达到成品含量要求。
【实施例2】
本实施例中，冶炼一种高锰钢，高锰钢的化学成分按重量百分比计为：C:0.06％、Mn：15％、P：0.008％、S：0.001％、V：0.08％、N：0.007％)，冶炼过程具体如下：
(1)将预处理后的铁水兑入100t顶吹转炉，进行脱碳脱磷等操作，出钢时碳值为0.048％、氧值为575ppm，出钢温度为1682℃；
(2)钢水进LF炉进行精炼，分8批加入金属锰和钒铁合金，每批加入金属锰1.25t、钒铁合金9.3kg，每加入一批后均需底吹氩气搅拌；
(3)钢水进RH炉进行真空脱气操作，待循环均匀后开始分5批加入金属锰和钒铁合金，每批加入金属锰1.25t、钒铁合金9.3kg，每加入一批后须循环至合金完全熔融再加入下一批。出钢温度1537℃，钢液中碳含量为0.058％，锰含量为15.68％，氮含量为0.0066％。
RH炉搬出后等待上机浇注，取连铸中包钢液样和连铸坯样，化学成分均达到成品含量要求。
【实施例3】
本实施例中，冶炼一种高锰钢，高锰钢的化学成分按重量百分比含量计为：C:0.06％、Mn：20％、P：0.008％、S：0.001％、V：0.10％、N：0.008％)，冶炼过程具体如下：
(1)将预处理后的铁水兑入100t顶吹转炉，进行脱碳脱磷等操作，出钢时碳值为0.052％、氧值为580ppm，出钢温度为1680℃；
(2)钢水进LF炉进行精炼，分8批加入金属锰和钒铁合金，每批加入金属锰1.8t、钒铁合金11.5kg，每加入一批后均需底吹氩气搅拌；
(3)钢水进RH炉进行真空脱气操作，待循环均匀后开始分5批加入金属锰和钒铁合金，每批加入金属锰1.8t、钒铁合金11.5kg，每加入一批后须循环至合金完全熔融再加入下一批。出钢温度1532℃，钢液中碳含量为0.061％，锰含量为20.68％，氮含量为0.0075％。
RH炉搬出后等待上机浇注，取连铸中包钢液样和连铸坯样，化学成分均达到成品含量要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可控氮的高锰钢钒合金化方法，所述高锰钢按重量百分含量计，锰含量为5%～25%，钒含量为0.05%～0.1%，氮含量为0.005%～0.01%；其特征在于，高锰钢的冶炼过程包括如下步骤：
1）将预处理后的铁水兑入转炉，进行脱碳脱磷操作；出钢时碳值为0.045%～0.060%，氧值为550～580ppm，出钢温度1680～1690℃；
2）钢水进LF炉进行精炼，分多批加入金属锰和钒铁合金，且每批同时加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后底吹氩气搅拌；金属锰的加入量为50～125kg/t钢，钒铁合金的加入量为0.35～0.75kg/t钢，金属锰和钒铁合金分5～8批加入；
3）钢水进RH炉进行真空脱气操作；待循环均匀后，分多批加入金属锰和钒铁合金，且每批同时加入金属锰和钒铁合金，每加入一批后循环至完全熔融再加入下一批；金属锰的加入量为50～125kg/t钢，钒铁合金的加入量为0.35～0.75kg/t钢，金属锰和钒铁合金分5～8批加入；出钢温度为1530～1540℃。
2.根据权利要求1所述的一种可控氮的高锰钢钒合金化方法，其特征在于，所述转炉为顶吹转炉。
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