CN112981220A - 防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法，其包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼和连铸工序，各工序工艺如下所述；所述转炉冶炼工序：脱氧的铝在添加完增碳剂后再加入；所述转炉冶炼终点碳含量控制在：0.06%≤C≤0.12%；出完钢后加入渣洗料。本方法通过转炉终点控制、出钢脱氧合金化制度；LF精炼钢水造渣、去夹杂和钙处理；RH工序保证合适的高真空时间、软吹时间以及合理的调硫工艺；连铸采用微正压保护浇铸的钢包长水口和浸入式水口进行保护浇注；连续浇注过程中水口结瘤堵塞情况显著减少，连浇13炉成功率达到100%。本方法有效减少了断浇的发生，减少了生产事故，提高了连拉炉数，降低了生产成本，减少了企业附带品量。

Description

防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其是一种防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法。
背景技术
随着我国机械工业尤其是汽车制造业的快速发展，作为汽车和工程机械主要部件的齿轮传动件的用钢需求量快速增加。此传动部件在传递动力和改变速度的运行过程中所受的应力时复杂和变化的，同时又产生接触磨损。因此，对所用特殊钢的质量要求时较高和苛刻的，不但要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小、精度高，以降低噪音。
为满足高端齿轮钢用钢要求，钢中添加铝细化晶粒进行强韧化，使钢具有良好的强度和韧性，钢中添加硫提高切削加工性能，满足工件的高加工精度要求，同时严格控制夹杂物达到高纯净度，以保证高的疲劳性能。由于这类钢种既含铝又含硫，钢中易生成数量较多的高熔点的Al2O3和CaS类夹杂物，影响钢水纯净度，导致在连铸浇铸过程中，经常发生因水口结瘤堵塞而导致断浇的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法，以有效的避免断浇现象的发生。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼和连铸工序，各工序工艺如下所述；所述转炉冶炼工序：脱氧的铝在添加完增碳剂后再加入；所述转炉冶炼终点碳含量控制在：0.06%≤C≤0.12%；出完钢后加入渣洗料；
所述LF炉精炼工序：采用铝沉淀脱氧和碳化硅扩散脱氧相结合的复合脱氧技术，精炼前、中期使用碳化硅、铝线强化脱氧和脱硫操作，保证白渣时间≥20min；精炼结束喂入钙线，根据Al含量按Ca/Al值为0.05～0.12喂入钙线；控制离站Ca≥0.0025%、0.025%≤Al≤0.035%；终渣中，{FeO+MnO}≤1.0%、碱度R控制在3.0～4.0、S≤0.005%；
所述RH精炼工序：采用RH真空脱气处理，处理中后期加入钛铁；破空后喂入硫线，出站S控制在0.017%～0.025%、铝含量控制在0.018%≤Al≤0.030%；RH工艺保高真空时间≥12min，软吹时间≥15min；
所述连铸工序：采用微正压保护浇铸的钢包长水口和浸入式水口进行全程保护浇注，中包过热度为20～40℃，拉速控制在1.1±0.1m/min。
本发明所述铁水预处理工序：将铁水进行预先脱磷、硫处理，入转炉铁水要求：P≤0.120%、S≤0.040%。
本发明所述转炉冶炼工序中，钢包渣层厚度要求控制在40mm及以内。
本发明所述LF炉精炼工序中，喂入铝线0.35～0.80㎏/t钢，加热过程中加入石灰8～10㎏/t钢、萤石0.75～1.㎏/t钢，升温至1590～1610℃造渣。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过转炉终点控制、出钢脱氧合金化制度；LF精炼钢水造渣、去夹杂和钙处理；RH工序保证合适的高真空时间、软吹时间以及合理的调硫工艺；连铸采用微正压保护浇铸的钢包长水口和浸入式水口进行保护浇注；连续浇注过程中水口结瘤堵塞情况显著减少，连浇13炉成功率达到100%。本发明有效减少了断浇的发生，减少了生产事故，提高了连拉炉数，降低了生产成本，减少了企业附带品量，且产品满足客户需求。
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。
经分析表明，水口堵塞是由于高熔点的化合物Al2O3（熔点2020℃）、CaS（熔点2450℃）粘附在水口内壁上造成的。含硫齿轮钢属于铝镇静钢，可以通过钙处理将高熔点的Al2O3转化为低熔点的化合物12CaO•7Al2O3（C12A7），这种夹杂物是液态，可以通过吹氩在钢水中聚集长大上浮来去除。在钙处理的过程中，如果喂入量太少，不足以将Al2O3转化为C12A7，喂入量过多（当钢水中含有一定数量的硫时），又会产生CaS。因此，为提高钢水洁净度、改善可浇性，必须充分考虑脱氧、去夹杂与抑制CaS生成之间的相互作用；应从转炉终点控制、出钢脱氧合金化制度、钢水搅拌、精炼造渣和连铸保护浇铸等多方面综合协调冶金反应效果，实现多炉连浇。基于上述理念，本防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法采用下述工艺：包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼和连铸工序；各工序工艺如下所述：
（1）铁水预处理工序：将炼铁工序运送来的铁水进行预先脱硅、脱磷、脱硫处理，降低铁水磷硫含量，兑入转炉，入转炉铁水要求：P≤0.120wt%、S≤0.040wt%。
（2）转炉冶炼工序：铁水兑入转炉后加废钢进行冶炼，转炉冶炼终点钢水成分为：0.06wt%≤C≤0.12wt%、P≤0.015wt%、S≤0.020wt%。严格控制转炉炉口下渣，采用滑板挡渣或挡渣锥出钢；出钢过程全程底吹氩，钢包渣层厚度要求控制在40mm及以内。为了减少铝脱氧时大量Al2O3夹杂物的生成，脱氧的铝在添加完增碳剂后再加入，即出钢过程中按顺序加入增碳剂、铝粒、硅锰铁、高碳锰铁、中碳铬铁等。出完钢后加入渣洗料，能提高钢包渣的碱度、提高渣的脱硫能力，同时还有利于吸附夹杂，净化钢液。钢包样成分为（wt）：0.13%≤C≤0.15%、0.12%≤Si≤0.17%、0.80%≤Mn≤0.90%、1.00%≤Cr≤1.10%、P≤0.015%、S≤0.020%、0.010%≤Al≤0.050%。
（3）LF炉精炼工序：转炉出钢后钢水进LF炉精炼，喂入铝线0.35～0.80kg/t钢，加热过程中加入石灰8～10kg/t钢、萤石0.75～1.5kg/t钢，升温至1590～1610℃造渣；采用铝沉淀脱氧和碳化硅扩散脱氧相结合的复合脱氧技术，即精炼前、中期使用碳化硅、铝线强化脱氧和脱硫操作，以加快成渣速度，保证白渣时间≥20min。钙处理前钢水成分及质量百分含量为：0.17%≤C≤0.19%、0.18%≤Si≤0.22%、0.88%≤Mn≤0.91%、1.00%≤Cr≤1.10%、P≤0.015%、S≤0.005%、0.025%≤Al≤0.035%。精炼结束喂入钙线，根据Al含量按Ca/Al值0.05～0.12喂入钙线，以尽可能地将钢水中Al2O3夹杂物转化为C12A7，减少钢水中的Al2O3夹杂物。软吹时间≥5min；控制离站Ca≥0.0025wt%、0.025%≤Al≤0.035%。控制终渣{FeO+MnO}≤1.0wt%、终渣碱度R控制在3.0～4.0，S≤0.005%。
（4）RH精炼工序：钢水进入RH精炼后，进行真空处理。排气时间≥18min，保高真空时间≥12min，软吹时间≥15min；中后期加入钛铁，避免生成TiN；原则上不补铝；破空后喂入硫线。出站铝含量w(Al)控制在180～300ppm之间、S控制在0.017wt%～0.025wt%，Al、S含量低有利于减少生成CaS。离站钢水成分及质量百分含量为：0.18%≤C≤0.20%、0.20%≤Si≤0.25%、0.88%≤Mn≤0.93%、1.07%≤Cr≤1.12%、P≤0.015%、0.017%≤S≤0.025%、0.018%≤Al≤0.030%。
（5）连铸工序：RH炉出站的钢水吊至连铸机，中包在开浇前采用氩气进行气氛置换，置换时间≥2min，气氛置换结束后钢包开浇；采用微正压保护浇铸的钢包长水口和Φ32mm浸入式水口进行全程保护浇注；钢液的增氮量明显降低，有效抑制了钢水在浇铸过程中的二次氧化。方坯断面为200mm×200mm，中包过热度为20～40℃，拉速控制在1.1±0.1m/min。采用上述工艺后，连浇13炉成功率达到100%。
实施例1-8：本防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法具体如下所述。
（1）冶炼钢种为20CrMnTiS2；各实施例所述铁水预处理和转炉冶炼的工艺参数见表1；转炉冶炼工序的钢包样成分见表2。
表1：铁水预处理和转炉冶炼的工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2：转炉冶炼工序的钢包样成分（wt%）
Figure 735790DEST_PATH_IMAGE002
（2）各实施例所述LF炉精炼工序的工艺参数见表3；各实施例钙处理前钢水成分见表4。
表3：所述LF炉精炼工序的工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4：钙处理前钢水成分（wt%）
Figure 836952DEST_PATH_IMAGE004
（3）各实施例所述RH精炼和连铸工序的工艺参数见表5；各实施例RH精炼离站钢水成分以及结晶器液面波动范围见表6。
表5：RH精炼和连铸工序的工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表6：RH精炼离站钢水成分（wt%）以及结晶器液面波动范围（mm）
Figure 787328DEST_PATH_IMAGE006
由表6可见，本方法有效地减少了连铸浇铸过程中水口结瘤堵塞现象，结晶器液面波动（±5mm）合格率从92.3%提升到99.7%,从而有效地提升了连浇炉次，连浇13炉成功率达到100%。

Claims (4)

1.一种防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法，其特征在于，其包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼和连铸工序，各工序工艺如下所述；所述转炉冶炼工序：脱氧的铝在添加完增碳剂后再加入；所述转炉冶炼终点碳含量控制在：0.06%≤C≤0.12%；出完钢后加入渣洗料；
所述LF炉精炼工序：精炼前、中期使用碳化硅、铝线强化脱氧和脱硫操作，保证白渣时间≥20min；精炼结束喂入钙线，根据Al含量按Ca/Al值为0.05～0.12喂入钙线；控制离站Ca≥0.0025%、0.025%≤Al≤0.035%；终渣中，{FeO+MnO}≤1.0%、碱度R控制在3.0～4.0、S≤0.005%；
所述RH精炼工序：采用RH真空脱气处理，处理中后期加入钛铁；破空后喂入硫线，出站S控制在0.017%～0.025%、铝含量控制在0.018%≤Al≤0.030%；RH工艺保高真空时间≥12min，软吹时间≥15min；
所述连铸工序：采用微正压保护浇铸的钢包长水口和浸入式水口进行全程保护浇注，中包过热度为20～40℃，拉速控制在1.1±0.1m/min。
2.根据权利要求1所述的防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法，其特征在于，所述铁水预处理工序：将铁水进行预先脱磷、硫处理，入转炉铁水要求：P≤0.120%、S≤0.040%。
3.根据权利要求1所述的防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，钢包渣层厚度要求控制在40mm及以内。
4.根据权利要求1、2或3所述的防止含硫齿轮钢连铸水口结瘤堵塞的生产方法，其特征在于：所述LF炉精炼工序中，喂入铝线0.35～0.80㎏/t钢，加热过程中加入石灰8～10㎏/t钢、萤石0.75～1.㎏/t钢，升温至1590～1610℃造渣。
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