CN114406224A - 一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于含硫含铝钢冶炼技术领域,具体涉及一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,依次包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹和连铸,其中,所述RH真空处理包括RH前期和RH后期,在RH后期中控制真空室压力为0.1‑0.4个大气压,并在真空室内加入高纯硫铁合金进行S合金化,所述高纯硫铁合金中硫和铁的总含量在95wt%以上;且在所述软吹中,不加保温剂,使渣面自然结壳。本发明的方法能够提高S的收得率,稳定性好,且钢水可浇注性好,能实现8炉以上的连续浇注;还能提高钢水洁净度。
Description
技术领域
本发明属于含硫含铝钢冶炼技术领域,具体涉及一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法。
背景技术
含硫含铝钢一般指对钢中Al含量和S含量都有一定要求的钢种(一般S含量在0.02wt%~0.07wt%,Al含量在0.015wt%~0.040wt%),典型的如齿轮钢和非调质钢。Al元素加入到钢中,主要和N元素结合,形成AlN粒子,起到一定的细化晶粒的作用;S元素加入到钢中,主要和Mn元素结合,形成易于断屑的MnS夹杂物,起到改善零件切削性能的作用。
在钢水冶炼过程中,Al合金化过程是一个典型的脱氧过程([Al]+[O]=(Al2O3)),而S合金化过程是一个典型的增氧过程([S]+(CaO)=(CaS)+[O])。Al合金化和S合金化同时进行,或者间隔时间较短,不仅会导致钢液中Al、S元素含量控制不稳定,还会促进钢液中生产大量的Al2O3和CaS夹杂物,影响钢水洁净度。
由于含硫含铝钢对于钢中Al、S元素都有最低含量要求,所以该钢种冶炼过程Al合金化和S合金化往往分开进行。在常规冶炼流程“初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹、连铸”中,主要存在两种典型工艺:(1)LF过程进行Al合金化、真空处理后进行S合金化,简称“先Al后S”工艺;(2)LF过程进行S合金化、真空处理后进行Al合金化,简称“先S后Al”工艺。上述两种工艺中,都希望Al、S合金化一次进行,后续不补加合金。
在Al、S合金化后,其含量会随着冶炼过程进行不断降低。因此,需要尽可能保证合金元素的稳定性,避免Al、S元素和炉渣的化学反应。具体的,Al元素容易和炉渣中的SiO2组元反应,所以含Al钢一般制备高碱度炉渣;而S元素容易和炉渣中的CaO组元反应,所以含S钢一般制备低碱度炉渣。所以实际生产中,含硫含铝钢总是存在Al或S元素控制不稳定性的现象。“先Al后S”工艺主要是S元素控制不稳定,“先S后Al”工艺主要是Al元素控制不稳定。元素不稳定同时带来的是钢水洁净度变差的质量问题。因此,钢液Al、S元素的稳定化控制是改善钢水洁净度的基础。
此外,含硫含铝钢的冶炼难点还在于:连铸工艺过程存在钢水可浇性问题。当钢水成分全部满足要求,吊运到连铸平台进行浇注后,钢水中发生下述式(1)的化学反应,即夹杂物(或炉渣)中的CaO组元和钢水中的Al和O反应,生成高熔点CaS和Al2O3夹杂物,容易导致水口结瘤,堵塞钢水正常浇注。
3(CaO)夹杂物或炉渣+2[Al]+3[S]=3CaS+Al2O3 式(1)
对此,现有技术中,含硫含铝钢一般进行Ca处理,并对Ca处理的量存在严格的控制,使Ca处理后既能将钢水中的Al2O3夹杂物变性为不易堵塞水口的液态钙铝酸盐夹杂物,又不过量,避免CaS的生成,即本领域中常说的Ca处理的“液态窗口”。该工艺需要对Ca处理过程进行精细控制,工艺难度较大。
综上,目前含硫含铝钢的现有技术中,“成分稳定性控制”、“钢水洁净度”、“连铸过程钢水可浇性”等问题都没有彻底解决。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术“先Al后S”工艺存在的S元素稳定性差、钢水可浇性差以及工艺复杂的缺陷,提供一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,该方法能够提高S的收得率,稳定性好,工艺简单;且钢水可浇注性好,能实现8炉以上的连续浇注;具有较高的钢水洁净度。
为了实现上述目的,本发明提供了一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,依次包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹和连铸,其中,
所述RH真空处理包括RH前期和RH后期,在RH后期中控制真空室压力为0.1-0.4个大气压,并在真空室内加入高纯硫铁合金进行S合金化,所述高纯硫铁合金中硫和铁的总含量在95wt%以上;
且在所述软吹中,不加保温剂,使渣面自然结壳。
在一些优选实施方式中,所述渣面结壳中的单个最大渣块面积≥1m2。
在一些优选实施方式中,在所述软吹中,不打Ca线。
在一些优选实施方式中,所述软吹的时间为低于15min,优选10-15min。
在一些优选实施方式中,在所述RH前期中,控制真空室内压力<67Pa,保持高真空时间为25-35min。
在一些优选实施方式中,在所述连铸中,控制钢水过热度为30-45℃。
更优选地,控制开浇头炉和尾炉过热度为35-45℃。
在一些优选实施方式中,在所述RH后期中,对于需要增N的钢种,在真空室内加入高纯含氮合金进行N合金化,优选所述高纯含氮合金中,以质量计,杂质元素百分含量<5%。
在一些优选实施方式中,在所述初炼炉冶炼中,以质量计,控制出钢C含量在0.08-0.25%之间,且出钢量在30-40%时,加入铝合金,所述铝合金用量使得Al加入量为1kg/吨钢-3kg/吨钢,保证LF前期Al含量>0.015wt%。
本发明所述LF精炼包括LF前期、LF中期和LF后期。
在一些优选实施方式中,在所述LF前期中,加铝线控制Al含量在0.015-0.04wt%,并加添加石灰和合成渣调整炉渣成分满足:以质量百分含量计,CaO 52-60%、SiO2 5-12%,Al2O3 20-28%,MgO 3-8%。
在一些优选实施方式中,在所述LF后期中,出站前至少10min,根据钢水Al含量,加铝线进行Al合金化,所述铝线用量使得出站Al含量在0.02-0.04wt%。
对于“先Al后S”工艺,现有技术一般在RH前或者后(即非真空条件下)以加硫线的方式进行硫合金化。为了保证硫线正常打入到钢水中,需要加保温剂(一般为碳化谷壳)维持炉渣的流动性,防止渣面冷却结壳。对此,本发明的发明人研究发现,打硫线过程是钢水剧烈搅拌的过程,在搅拌的强动力条件下,硫线会与高碱度炉渣充分接触,S元素容易损失;同时,由于打线过程剧烈搅拌,炉渣容易被卷入钢液,影响了钢水洁净度。基于此进一步研究,从同时提高钢水洁净度、解决S成分控制稳定性、解决钢水可浇注性问题的角度出发,进而提出本发明。
本发明通过在适宜真空压力下,在RH真空室内加入高纯硫铁合金,由于RH真空处理过程中钢水基本不和炉渣接触,因此避免了与炉渣接触而导致的S元素损失,同时避免了炉渣进入钢液,钢水洁净度提高。
进一步地,RH后的软吹中不加保温剂,使渣面自然冷却、保持结壳状态(结壳的渣块面积越大越好),降低炉渣反应温度,从而从动力学上大大降低了钢渣反应行为,提高了S元素的收得率且稳定性好;同时,S元素稳定,钢水中的内生夹杂物少,钢水洁净度提高。
上述操作保证了钢水很好的洁净度,进一步地,本发明不进行Ca处理,即不打Ca线,进一步降低了钢中氧化钙类夹杂物((CaO)夹杂物)的含量,能够保证上述式(1)不发生反应或者反应量很少,生成的CaS和Al2O3夹杂物很少,从而不会发生严重的钢水蓄瘤问题,进而解决连铸中钢水可浇性问题。本发明能够实现8炉以上的连续浇注。
总之,本发明能够兼顾钢水洁净度、保持S成分的稳定性以及钢水可浇性三方面的效果。实践证明,在一些实施方式中,从S合金化到最终成品,S的损失仅在7%左右,而现有技术一般超过12%。
进一步地,在本发明优选方案中,减少了软吹时间,能够降低S合金化后钢渣的反应时间,从而进一步减少了S的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是传统“先Al后S”工艺中炉渣不结壳的典型形貌。
图2是本发明实施例1的炉渣结壳典型形貌。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明是在先Al后S工艺上进行工艺优化,为了解决现有技术中RH后补S导致的S含量控制不稳定以及钢水可浇注的问题,本发明提供了一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,依次包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹和连铸。
在一些优选实施方式中,在所述初炼炉冶炼中,以质量计,控制出钢C含量在0.08-0.25%之间,且出钢量在30-40%时,加入铝合金,所述铝合金用量使得Al加入量为1kg/吨钢-3kg/吨钢,保证LF前期Al含量>0.015wt%。
在上述优选方案中,将C含量控制在一定范围,可兼顾初炼炉脱P、提温的功能,以及钢水中自由氧含量低的要求;结合Al合金的适宜控制,能降低出钢后钢水中的自由氧含量,提高钢水洁净度。而在相同条件下,若Al合金加入量过少,钢中脱氧不充分,钢水洁净度差;Al合金加入量过多,合金成本高,且不利于后期LF精炼过程中Al含量的控制。
一般地,在所述初炼炉冶炼出钢时加入石灰、合成渣料、渣面脱氧剂等,用于吸附钢液中生成的夹杂物。
本发明所述LF精炼包括LF前期、LF中期和LF后期。优选地,所述LF前期、LF中期和LF后期的精炼时间各自独立地为15-25min。
本发明所述LF精炼过程采用“高Al、高碱度”工艺,保证精炼效果和钢水的纯净度。
在一些优选实施方式中,在所述LF前期中,加铝线控制Al含量在0.015-0.04wt%,并加添加石灰和合成渣料调整炉渣成分满足:以质量百分含量计,CaO 52-60%、SiO2 5-12%,Al2O3 20-28%,MgO 3-8%。所述LF前期保证碱度(CaO/SiO2)为6-10。所述添加剂为本领域所熟知,只要能够使得满足调整炉渣成分即可;示例性的,添加剂可以选自石灰、预熔渣、碳化硅、铝渣球等。
在上述优选方案中,LF前期过程钢水中控制较高的Al含量,能够保证钢水中较低的溶解氧含量,以及夹杂物中Al2O3比例高(容易上浮去除);高碱度炉渣更容易吸附夹杂物;从而提高钢水洁净度。
本发明对所述LF中期没有特别要求,可以采用本领域的常规冶炼方法。一般地,LF中期常规操作包括:1)根据LF前期钢水成分检验结果,对C、Si、Mn、Cr等合金元素进行合金化,2)继续电极升温。
在一些优选实施方式中,在所述LF后期中,出站前至少10min,根据钢水Al含量,加铝线进行Al合金化,所述铝线用量使得出站Al含量在0.02-0.04wt%。
应当理解的是,在LF精炼的中后期渣成分基本不变,基本不影响钢水洁净度。
其中,所述RH真空处理包括RH前期和RH后期。
在一些优选实施方式中,在所述RH前期中,控制真空室内压力<67Pa,保持高真空时间为25-35min。该优选方案,能够充分利用RH真空处理过程,延长RH高真空时间,能够提高夹杂物的去除效果,进一步提高钢水洁净度。这是由于RH过程钢液搅拌强烈,夹杂物容易聚集、上浮,从而延长RH高真空时间,能够有效去除夹杂物。
对于S含量的稳定性控制,本发明的发明人研究发现,其包括2个方面,第一是S含量损失小,第二是S含量的损失维持稳定,避免忽高忽低。现有先Al后S工艺一般在RH破真空后以加硫线的方式补S,为了保证硫线正常打入到钢水中,需要加保温剂维持炉渣的流动性;但是打线过程会发生强烈的钢渣反应,从而影响钢水洁净度和S的收得率。进而研究发现,本发明在RH真空处理中加高纯硫铁合金(以及可能的含氮合金),能够避免钢渣反应,提高了S的收得率且稳定,减少S的损失。
进一步优选地,在RH后期中控制真空室压力为0.1-0.4个大气压(也即标准大气压),并在真空室内加入高纯硫铁合金进行S合金化;且在所述软吹中,不加保温剂,使渣面自然结壳。该优选方案下,控制真空室压力为上述范围,既能保证钢水顺利进入真空槽,此时硫铁合金直接加入到钢水中;又能最大程度的减少S挥发,提高S的收得率和稳定性。而在相同条件下,若真空室压力过低,会导致钢水中的S元素会以硫蒸气的形式挥发,合金的收得率低且不稳定。
在一些优选实施方式中,所述渣面结壳中单个最大渣块面积≥1m2。该优选方案下,渣块面积较大且适宜,更利于S元素的稳定。
所述高纯硫铁合金是指其中硫和铁的总含量在95wt%以上,优选其中所含的S≥50wt%,Fe≥45wt%。所述高纯硫铁合金的用量,本领域技术人员可以根据最终成品的成分要求以及后期损失加入,具体根据成品需要的S含量以及硫铁合金的S收得率来计算。例如,以质量计,最终成品要求S=0.03%,可以按照0.033%加入(考虑后期S的损失)。
对于有N含量要求的钢种,在所述RH后期中,可以在真空室内加入高纯含氮合金进行N合金化。所述高纯含氮合金中杂质元素含量<5wt%。
在所述RH后期破真空后,进行所述软吹。
在一些优选实施方式中,在所述软吹中,不打Ca线。该优选方案,更利于降低式(1)向右反应的趋势,从而提高钢水可浇注性。
在一些优选实施方式中,所述软吹的时间低于15min,如10-15min。而传统软吹时间一般为15-25min。本发明相对降低软吹时间,进一步减少了S的损失。
在所述软吹之后,上浇注平台连铸。
在一些优选实施方式中,在所述连铸中,控制钢水过热度为30-45℃,优选为40±5℃。而传统钢水过热度一般控制为25±10℃。本发明提高钢水过热度,能够降低上述式(1)向右反应的趋势,从而进一步提高了钢水的可浇性。本发明能够实现8炉以上的连续浇注。
更优选地,控制开浇头炉和尾炉过热度为35-45℃。
可以理解的是,在连铸中,全程保护性浇注。
本发明的上述优选方案,主要从转炉出钢C含量和加Al量、LF过程的Al含量控制以及高碱度炉渣成分、提高RH高真空时间、RH破真空后渣面结壳、不打Ca线几个方面提高钢水的洁净度,进而能够解决S含量控制不稳定的问题,解决了钢水可浇性问题,又能提高钢水洁净度。
经实践统计,本发明的含硫含铝钢中非金属夹杂物评级同时满足:B粗≤1.0级、B细≤1.0级、D粗≤1.0级、D细≤1.0级、DS≤1.0级的合格率≥95%。而传统的先Al后S工艺中在RH前或者后加硫线补S的方式,其所得钢中非金属夹杂物评级同时满足:B粗≤1.0级、B细≤1.0级,D粗≤1.0级、D细≤1.0级、DS≤1.0级的合格率大概在70%的水平;其质量明显差于本发明。
下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
实施例1(S45C+S)
一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹、连铸;
初炼炉冶炼工序中:终点C含量为0.15%,出钢量在1/3时,加入Al合金,加入量换算成纯Al,为1.2kg/吨钢,保证LF前期Al含量含量>0.015wt%;出钢加入石灰400kg、调质剂600kg。
LF精炼过程主要操作:
(1)到站加入200kg石灰,到站Al含量为0.020%,加入Al线80米,冶炼20min后检验钢中Al含量为0.028%。
(2)出站前10min,钢液Al含量为0.022%,加入铝线65米,5min后取样,结果表明,钢液中Al含量为0.036%。
(3)LF出站,检验炉渣成分,CaO 56.3%,SiO2 7.9%,Al2O3 24.5%,MgO 4.1%。
RH真空处理过程:
(1)首先在真空压力<67Pa的条件下保持高真空32min,
(2)然后将真空槽控制在0.2个大气压,加入100kg高纯硫铁合金(S≥50wt%,Fe≥45wt%),进行S合金化,5min后取样检验成分,钢中S含量为0.037%;
软吹过程(RH复压后):渣面不添加保温剂,渣面结壳严重(最大渣块面积>1m2),如图2所示,不打Ca线,软吹12min,上浇注平台连铸。与图1的传统“先Al后S”工艺中渣面不结壳的典型形貌相比,本发明的图2形貌显示渣面结壳严重,部分渣块较大,其中单个最大渣块面积≥1m2。
连铸过程:钢水过热度38℃,全程保护性浇注。
该含硫含铝钢的成分为:C:0.45wt%,Si:0.21wt%,Mn:0.82wt%,P:0.012wt%,S:0.034wt%,Al:0.024wt%,Ca:0.0002wt%,N:0.0043wt%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
该含硫含铝钢的非金属夹杂物评级如表1所示。
对比例1(20MnCr5)
一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹、连铸;
初炼炉冶炼工序中:终点C含量为0.12%,出钢量在1/3时,加入Al合金,加入量换算成纯Al,为1.6kg/吨钢;出钢加入石灰400kg、调质剂600kg。
LF精炼过程主要操作:
(1)到站加入200kg石灰,到站Al含量为0.025%,加入Al线60米,冶炼20min后检验钢中Al含量为0.033%。
(2)出站前10min,钢液Al含量为0.023%,加入铝线75米,5min后取样,结果表明,钢液中Al含量为0.038%。
(3)LF出站,检验炉渣成分,CaO 57.3%,SiO2 5.7%,Al2O3 25.8%,MgO 5.4%。
RH过程:
(1)首先在真空压力<67Pa的条件下保持30min,
(2)然后将真空槽控制在0.2个大气压,加入100kg氮化铬合金,5min后取样检验成分,钢中N含量为0.0097%;
软吹过程(RH复压后):复压后打300米硫线进行合金化,目标值为0.034%,软吹5min后取样,检验钢中硫含量为0.028%,需要继续打线,此时,渣面结壳严重,加少量保温剂(碳化谷壳)化渣,然后补加50米硫线,目标值为0.034%,软吹5min后,检验钢中实际硫含量为0.031%。
连铸过程:钢水过热度34℃,全程保护性浇注。
该含硫含铝钢最终成分(连铸平台上检验)为:C:0.20wt%,Si:0.07wt%,Mn:1.30wt%,P:0.011wt%,S:0.027wt%,Al:0.026wt%,Ca:0.0001wt%,N:0.0101wt%,Cr:1.21wt%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。其非金属夹杂物评级如表1所示。
实施例2(20MnCr5)
一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,包括:初炼炉冶炼,LF精炼,RH真空处理,软吹,连铸;
初炼炉冶炼工序中:终点C含量为0.10%,出钢量在1/3时,加入Al合金,加入量换算成纯Al,为1.7kg/吨钢;保证LF前期Al含量>0.015wt%。出钢加入石灰400kg、调质剂600kg。
LF精炼过程主要操作:
(1)到站加入200kg石灰,到站Al含量为0.023%,加入Al线80米,冶炼20min后检验钢中Al含量为0.032%。
(2)出站前10min,钢液Al含量为0.026%,加入铝线70米,5min后取样,结果表明,钢液中Al含量为0.039%。
(3)LF出站,检验炉渣成分,CaO 57.1%,SiO2 6.8%,Al2O3 26.1%,MgO 3.7%。
RH过程:
(1)首先在真空压力<67Pa的条件下保持30min,
(2)然后将真空槽控制在0.15个大气压,加入80kg高纯硫铁(同实施例1,下同),加入110kg氮化铬合金,5min后取样检验成分,钢中S含量为0.029%、N含量为0.0103%;
软吹过程(RH复压后):渣面不添加保温剂,渣面结壳严重(最大渣块面积>1m2,结壳形貌与实施例1类似),不打Ca线,软吹10min,上浇注平台连铸。
连铸过程:钢水过热度37℃,全程保护性浇注。
该含硫含铝钢的成分为:C:0.19wt%,Si:0.06wt%,Mn:1.31wt%,P:0.009wt%,S:0.028wt%,Al:0.031wt%,Ca:0.0002wt%,N:0.0105wt%,Cr:1.23wt%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。其非金属夹杂物评级如表1所示。
实施例3(38MnVS6)
一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹、连铸;
初炼炉冶炼工序中:终点C含量为0.18%,出钢量在1/3左右时,加入Al合金,加入量换算成纯Al,为1.1kg/吨钢;出钢加入石灰400kg、调质剂600kg。
LF精炼过程主要操作:
(1)到站加入200kg石灰,到站Al含量为0.016%,加入Al线60米,冶炼20min后检验钢中Al含量为0.022%;
(2)出站前10min,钢液Al含量为0.015%,加入铝线50米,5min后取样,结果表明,钢液中Al含量为0.025%;
(3)LF出站,检验炉渣成分,CaO 55.4%,SiO2 10.3%,Al2O3 22.9%,MgO 5.7%。
RH过程:
(1)首先在真空压力<67Pa的条件下保持30min,
(2)然后将真空槽控制在0.2个大气压,加入200kg高纯硫铁,加入160kg氮化铬合金,5min后取样检验成分,钢中S含量为0.068%、N含量为0.0153%;
软吹过程(RH复压后):渣面不添加保温剂,渣面结壳严重(最大渣块面积>1m2,结壳形貌与实施例1类似),不打Ca线,软吹12min,上浇注平台连铸。
连铸过程:钢水过热度37℃,全程保护性浇注。
该含硫含铝钢的成分为:C:0.38wt%,Si:0.56wt%,Mn:1.41wt%,P:0.012wt%,S:0.065wt%,Al:0.016wt%,Ca:0.0001wt%,N:0.0157wt%,Cr:0.18wt%,V:0.12wt%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。其非金属夹杂物评级如表1所示。
表1实施例、对比例夹杂物评级结果 单位:级
评级 | B细 | B粗 | D细 | D粗 | Ds |
实施例1 | 1.0 | 0.5 | 1.0 | 0 | 0.5 |
对比例1 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 | 1.5 |
实施例2 | 0.5 | 0 | 1.0 | 0.5 | 0.5 |
实施例3 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 0.5 |
通过上述实施例和对比例1(S线在RH破真空处理后打的传统方法)可知,采用本发明的方法得到的钢,S、Al成分控制稳定、损失少,非金属夹杂物评级优,最终产品的钢水洁净度高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高洁净度含硫含铝钢的冶炼方法,依次包括:初炼炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、软吹和连铸,其特征在于,
所述RH真空处理包括RH前期和RH后期,在RH后期控制真空室压力为0.1-0.4个大气压,并在真空室内加入高纯硫铁合金进行S合金化,所述高纯硫铁合金中硫和铁的总含量在95wt%以上;
且在所述软吹中,不加保温剂,使渣面自然结壳。
2.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,所述渣面结壳中的单个最大渣块面积≥1m2。
3.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,在所述软吹中,不打Ca线。
4.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,所述软吹的时间低于15min。
5.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,在所述RH前期,控制真空室内压力<67Pa,保持高真空时间为25-35min。
6.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,在所述连铸中,控制钢水过热度为30-45℃。
7.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,在所述RH后期中,对于需要增N的钢种,在真空室内加入高纯含氮合金进行N合金化,所述高纯含氮合金中,以质量计,杂质元素百分含量<5%。
8.根据权利要求1所述的冶炼方法,其特征在于,所述LF精炼包括LF前期、LF中期和LF后期。
9.根据权利要求8所述的冶炼方法,其特征在于,在所述LF前期中,加铝线控制Al含量在0.015-0.04wt%,并加石灰和合成渣调整炉渣成分满足:以质量百分含量计,CaO 52-60%、SiO2 5-12%,Al2O3 20-28%,MgO 3-8%。
10.根据权利要求8所述的冶炼方法,其特征在于,在所述LF后期中,出站前至少10min,根据钢水Al含量,加铝线进行Al合金化,所述铝线用量使得出站Al含量在0.02-0.04wt%。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115948689A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-04-11 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种超高洁净含硫含铝钢的冶炼方法 |
CN116065091A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-05-05 | 广东中南钢铁股份有限公司 | 一种含硫含铝钢及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106086593A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-09 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺 |
US20180100211A1 (en) * | 2016-01-05 | 2018-04-12 | Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co., Ltd. | Microalloy carbon steel for passenger car hub bearings and method for manufacturing the same |
CN108977613A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种含硫铝镇静钢水的生产方法 |
CN109136466A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 武汉钢铁有限公司 | 含硫含铝钢的炼钢方法 |
CN110129654A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-16 | 河南济源钢铁(集团)有限公司 | 一种锚具用非调质钢及其生产方法 |
CN111172351A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种中碳含硫铝脱氧非调质钢Ds夹杂物的控制方法 |
-
2022
- 2022-03-16 CN CN202210260496.0A patent/CN114406224B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180100211A1 (en) * | 2016-01-05 | 2018-04-12 | Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co., Ltd. | Microalloy carbon steel for passenger car hub bearings and method for manufacturing the same |
CN106086593A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-09 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺 |
CN108977613A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种含硫铝镇静钢水的生产方法 |
CN109136466A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 武汉钢铁有限公司 | 含硫含铝钢的炼钢方法 |
CN110129654A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-16 | 河南济源钢铁(集团)有限公司 | 一种锚具用非调质钢及其生产方法 |
CN111172351A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种中碳含硫铝脱氧非调质钢Ds夹杂物的控制方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115948689A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-04-11 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种超高洁净含硫含铝钢的冶炼方法 |
CN116065091A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-05-05 | 广东中南钢铁股份有限公司 | 一种含硫含铝钢及其制备方法 |
Also Published As
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