CN115125365A - 一种含硫齿轮钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及钢铁冶炼领域,尤其涉及一种含硫齿轮钢的制备方法;所述方法包括:得到出钢阶段的钢水;将钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;将第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水;将第二钢水进行第二底吹,得到低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水;其中,以质量分数计,第一预设炉渣成分和第二预设炉渣成分都包括:CaO,SiO2,Al2O3,MgO,CaF2,其余为不可避免杂质;通过采用脱氧和合金化,再渣洗预精炼,再以第一预设炉渣成分为目标进行精炼,再以第二预设炉渣成分为目标进行硫合金化,通过两步控制炉渣成分的方法,能保证钢水中的硫含量较高而氧含量较低。

Description

一种含硫齿轮钢的制备方法
技术领域
本申请涉及钢铁冶炼领域,尤其涉及一种含硫齿轮钢的制备方法。
背景技术
为大幅度提高以齿轮钢为代表的渗碳钢疲劳寿命,现代渗碳钢对氧含量的限制很高,而通过对氧含量的控制,有效的保证钢中氧含量降低,从而保证氧化物的夹杂随之减少,减轻了夹杂物对钢抗疲劳寿命的不利影响;目前齿轮钢的氧含量可控制在10ppm水平甚至更低,而当氧含量从20ppm降到10ppm时,其接触疲劳强度可提高数倍,但是总体的易切削性能较低,因此为了得到低硫易切削齿轮钢,需要在低氧含量的齿轮钢产品中加入一定量的S,通过冶炼过程中生成MnS来促进加工过程断屑,从而能有效提高切削性能。
鉴于齿轮钢的产品使用性能上对总氧含量有较高要求,尤其是高端农机装备齿轮用钢需要钢中总氧含量达到15ppm以下,但是从热力学角度分析,控制齿轮钢的钢水中低氧含量和较氧含量高的硫含量,是目前的制备齿轮钢的难点,虽然目前多采用先脱氧后脱硫再进行S合金化的流程生产该类钢种,但是由于精炼工艺环节复杂、冶炼周期长、总氧含量控制不稳定等缺点,将导致生产过程中无法有效的保证低总氧含量和总硫含量的平衡,因此如何提供低总氧含量和高总硫含量平衡的含硫齿轮钢的制备方法,是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种含硫齿轮钢的制备方法,以解决现有技术中在制备含硫齿轮钢中的低总氧含量和高总硫含量无法平衡的技术问题。
第一方面,本申请提供了一种含硫齿轮钢的制备方法,所述方法包括:
得到出钢阶段的钢水;
将所述钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水;
将所述第二钢水进行第二底吹,得到低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水;
其中,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分和所述第二预设炉渣成分都包括:
CaO:45%~60%,SiO2:8%~17%,Al2O3:20%~24%,MgO:3%~5%,CaF2:3%~5%,其余为不可避免杂质。
可选的,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分包括:
CaO:52%~58%,SiO2:8%~10%,Al2O3:27%~30%,MgO:4%~6%,CaF2:4%~6%,其余为不可避免杂质。
可选的,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分还包括:
[CaO]/[SiO2]=5.5~7,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[SiO2]为SiO2的质量分数;
和/或[CaO]/[Al2O3]=1.7~2.0,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[Al2O3]为Al2O3的质量分数。
可选的,以质量分数计,所述第二预设炉渣成分包括:
CaO:45%~50%,SiO2:15%~17%,Al2O3:20%~22%,MgO:2%~4%,CaF2:2%~3%,其余为不可避免杂质。
可选的,以质量分数计,所述低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水的化学成分包括:
C:0.15%~0.45%,Si:0.01%~0.5%,Mn:0.8%~1.5%,P:0.005%~0.12%,S:0.01%~0.45%,Cr:1.0%~1.5%,Alt:0.01%~0.45%,Ti:0%~0.1%,其余为不可避免杂质。
可选的,所述合金化包括以第一预设铝含量进行合金化,所述第一预设铝含量为所述含硫齿轮钢水的铝含量+0.01%。
可选的,所述将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水,具体包括:
将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,得到纯净钢水;
将所述纯净钢水进行炉渣改质,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水。
可选的,所述硫合金化包括以含硫合金或包芯线为原料,以含SiO2物质为辅料进行硫合金化。
可选的,所述将所述钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水,具体包括:
将所述钢水以含铝合金为原料进行脱氧和合金化,得到预处理钢水;
将所述预处理钢水进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
其中,所述含铝合金的投加时刻为转炉出钢开始时刻至1/5转炉出钢整体耗时内任一时刻。
可选的,所述第一底吹的气体搅拌强度为6.5NL/(min·t)~10NL/(min·t),所述第二底吹的气体搅拌强度为0.8NL/(min·t)~1.8NL/(min·t)。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
本申请实施例提供的一种含硫齿轮钢的制备方法,通过对出钢阶段的钢水先进行脱氧和合金化,以及渣洗预精炼的操作,从而通过脱氧和合金化的操作,在出钢阶段钢水的良好动力学前提下,能尽早实现脱氧和脱硫,再通过渣洗预精炼,利用预精炼,能初步的调节钢水中的成分,使其接近第一预设炉渣成分,再通过以第一预设炉渣成分为目标进行精炼,再以第二预设炉渣成分为目标进行硫合金化,从而通过两步控制炉渣成分的方式,先进行脱硫脱氧,再调整炉渣的硫容量到符合要求的高含量,进而提高钢水中的硫含量,从而提高硫合金化的收率,进而最终保证得到低氧含量和高硫含量的齿轮用钢。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的方法的详细流程示意图;
图3为本申请实施例提供的[CaO]/[SiO2]和[CaO]/[Al2O3]的质量分数之比的关系示意图;
图4为本申请实施例提供的在1627℃时CaO-SiO2-Al2O3-MgO(5%)渣系的等C′S曲线。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请一个实施例中,如图1所示,提供一种含硫齿轮钢的制备方法,所述方法包括:
S1.得到出钢阶段的钢水;
S2.将所述钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
S3.将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水;
S4.将所述第二钢水进行第二底吹,得到低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水;
其中,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分和所述第二预设炉渣成分都包括:
CaO:45%~60%,SiO2:8%~17%,Al2O3:20%~24%,MgO:3%~5%,CaF2:3%~5%,其余为不可避免杂质。
本申请实施例中,CaO的质量分数为45%~60%的积极效果是在该质量分数范围内能充分能利用CaO调节炉渣的整体碱度,保证加入到炉渣的试剂的碱度在合适范围内;当质量分数的取值大于该范围的端点最大值,将导致调渣后的炉渣整体碱度过低,导致最终钢材易脆,当质量分数的取值大于该范围的端点最小值,将导致经过调渣后的炉渣碱度不足,无法有效的使钢水中的杂质析出,影响钢水的纯净度。
SiO2的质量分数为8%~17%的积极效果是在该质量分数范围内,能保证炉渣内CaO的碱度合适,同时SiO2具有良好的吸附性,能有效的吸附炉渣,使炉渣浮于钢水中,易于去除;当质量分数的取值大于该范围的端点最大值,将导致炉渣内CaO的碱度过低,影响钢水中杂质的析出,当质量分数的取值小于该范围的端点最小值,将导致炉渣内部分成分沉淀在钢水内,致使钢水的纯度过低。
Al2O3的质量分数为20%~24%的积极效果是在该质量分数范围内,能保证炉渣的硫含量在可控的范围内,从而保证对钢水的硫含量在合适的范围内,保证后续的增硫过程中,硫含量处于较高的水平,进而保证齿轮用钢的硫含量;当质量分数的取值大于该范围的端点值,将导致的不利影响是过高的Al2O3将导致硫含量过低,不利于齿轮用钢的易切削性能的提升;当质量分数的取值小于该范围的端点最小值,将导致的不利影响是过低的Al2O3将无法有效的保证脱硫的进行,同时由于Al2O3可增强钢水的流动性,因此过低的Al2O3将无法保证炉渣的流动。
MgO的质量分数为3%~5%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证前期生成的酸性渣无法对设备产生腐蚀,从而保证设备的良好运行;当质量分数的取值大于该范围的端点最大值,将导致不利影响是由于MgO含量过大,将导致炉渣的整体碱度过大,影响钢水的性能;当质量分数的取值小于该范围的端点最小值,将导致的不利影响是由于MgO含量过低,将导致无法对设备的耐蚀进行有效的保护。
CaF2的质量分数为3%~5%积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣的整体流动性,从而保证炉渣都浮于钢水上,进而保证炉渣被充分去除;当质量分数的取值大于该范围的端点最大值,将导致炉渣的流动性过强,被卷入钢水中,影响钢水的纯净度,当质量分数的取值小于该范围的端点最小值,将导致炉渣的流动性不足,影响钢水的纯净度。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分包括:
CaO:52%~58%,SiO2:8%~10%,Al2O3:27%~30%,MgO:4%~6%,CaF2:4%~6%,其余为不可避免杂质。
本申请实施例中,CaO的质量分数为52%~58%的积极效果是在该质量分数范围内,能保证炉渣的碱度,同时能保证炉渣整体的流动性在合理范围内;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的碱度不稳定,并且同时将影响炉渣整体的流动性。
SiO2的质量分数为8%~10%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣被充分吸附完全,同时浮于钢水表面,有利于炉渣的去除,同时SiO2还能调和钢水中硫含量,保证钢水中硫含量的稳定;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的无法被吸附完全,进而导致钢水的纯净度过低。
Al2O3的质量分数为27%~30%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣中的硫被脱除完全,同时保证炉渣的流动性;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的流动和钢水的硫含量不稳定。
MgO的质量分数为4%~6%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证前期投渣阶段中,有效的防止酸性炉渣对设备的腐蚀,保证设备的运行安全;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,将导致钢水的碱度过大或者炉渣的流动性过低。
CaF2的质量分数为4%~6%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣的流动性在合适的范围内;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的流动性受到影响。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分还包括:
[CaO]/[SiO2]=5.5~7,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[SiO2]为SiO2的质量分数;
和/或[CaO]/[Al2O3]=1.7~2.0,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[Al2O3]为Al2O3的质量分数。
本申请实施例中,通过限定CaO和SiO2的比例,同时限定CaO和Al2O3的比例,从而既能保证炉渣的碱度,也能保证炉渣的流动性,并且能将炉渣对夹杂物的吸附能力达到最大;当比例的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的碱度过高,或者炉渣的流动性降低,影响炉渣对夹杂物的吸附能力。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,所述第二预设炉渣成分包括:
CaO:45%~50%,SiO2:15%~17%,Al2O3:20%~22%,MgO:2%~4%,CaF2:2%~3%,其余为不可避免杂质。
本申请实施例中,CaO的质量分数为45%~50%的积极效果是在该质量分数范围内,能保证炉渣的碱度,同时能保证炉渣整体的流动性在合理范围内,进而保证炉渣对夹杂物的充分吸附;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的碱度不稳定,并且同时将影响炉渣整体的流动性。
SiO2的质量分数为15%~17%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣被充分吸附完全,同时浮于钢水表面,有利于去除吸附夹杂物后的炉渣,同时SiO2还能调和钢水中硫含量,保证钢水中硫含量的稳定;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的无法被吸附完全,进而导致钢水的纯净度过低。
Al2O3的质量分数为20%~22%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣在硫合金化阶段,硫含量能稳定增加,同时保证炉渣的流动性,保证炉渣持续的吸附钢水中的夹杂物;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的流动和钢水的硫含量不稳定,并且无法有效的对钢水中的夹杂物进行吸附。
MgO的质量分数为2%~4%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证前期投渣阶段中,有效的防止酸性炉渣对设备的腐蚀,保证设备的运行安全;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,将导致钢水的碱度过大或者炉渣的流动性过低,影响炉渣对夹杂物的吸附,同时钢水碱度过大,将使硫元素形成夹杂物而析出,不利于硫含量的稳定增加。
CaF2的质量分数为2%~3%%的积极效果是在该质量分数的范围内,能保证炉渣的流动性在合适的范围内;当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值,都将导致炉渣的流动性受到影响。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,所述低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水的化学成分包括:
C:0.15%~0.45%,Si:0.01%~0.5%,Mn:0.8%~1.5%,P:0.005%~0.12%,S:0.01%~0.45%,Cr:1.0%~1.5%,Alt:0.01%~0.45%,Ti:0%~0.1%,其余为不可避免杂质。
在一些可选的实施方式中,所述合金化包括以第一预设铝含量进行合金化,所述第一预设铝含量为所述含硫齿轮钢水的铝含量+0.01%。
本申请实施例中,第一预设铝含量为含硫齿轮钢水的铝含量+0.01%的积极效果是在该第一预设铝含量的范围内,能保证钢水在脱氧和合金化的阶段中铝含量充足,从而保证钢水的脱氧和脱硫。
在一些可选的实施方式中,如图2所示,所述将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水,具体包括:
S31.将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,得到纯净钢水;
S32.将所述纯净钢水进行炉渣改质,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水。
本申请实施例中,通过以第一预设炉渣成分进行精炼的脱氧脱硫,再对炉渣进行改质,从而能有效的保证炉渣的硫容量充足,进而保证炉渣对钢水的持续性作用,有效的提高钢水的硫含量。
在一些可选的实施方式中,所述硫合金化包括以含硫合金或包芯线为原料,以含SiO2物质为辅料进行硫合金化。
在一些可选的实施方式中,所述将所述钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水,具体包括:
S21.将所述钢水以含铝合金为原料进行脱氧和合金化,得到预处理钢水;
S23.将所述预处理钢水进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
其中,所述含铝合金的投加时刻为转炉出钢开始时刻至1/5转炉出钢整体耗时内任一时刻。
本申请实施例中,通过限定脱氧和合金化为铝合金,能进一步保障对精炼前的钢水的处理,从而完成初步的脱氧和脱硫,再通过对钢水进行渣洗预精炼,能利用第一预设炉渣成分,保障炉渣的其吸附性,从而将氧化物充分吸附出,保障钢水的高还原性,并且降低氧含量,同时能促进SFe的吸收率。
在一些可选的实施方式中,所述第一底吹的气体搅拌强度为6.5NL/(min·t)~10NL/(min·t),所述第二底吹的气体搅拌强度为0.8NL/(min·t)~1.8NL/(min·t)。
本申请实施例中,第一底吹的气体搅拌强度为6.5NL/(min·t)~10NL/(min·t)的积极效果是在该讲吧强度范围内,能充分将钢水搅拌,同时保障第一炉渣成分同钢水接触,将夹杂物充分吸附,并且使炉渣成分尽量接近第一预设炉渣成分;当搅拌强度的取值范围大于或小于该范围的端点值,都将导致。
第二底吹的气体搅拌强度为0.8NL/(min·t)~1.8NL/(min·t)的积极效果是在该搅拌强度范围内,能保证第二底吹阶段为软吹的效果充分,从而保证软吹后炉渣被充分清除;当搅拌强度大于或者小于该范围的端点值,都将导致炉渣清除不充分,或者将导致钢水波动较大,将炉渣卷入钢水中,导致炉渣清除不充分。
实施例1
如图2所示,一种含硫齿轮钢的制备方法,包括:
S1.得到出钢阶段的钢水;
S21.将钢水以含铝合金为原料进行脱氧和合金化,得到预处理钢水;
S23.将预处理钢水进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
S31.将第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,得到纯净钢水;
S32.将纯净钢水进行炉渣改质,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水;
S4.将第二钢水进行第二底吹,得到低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水;
其中,以质量分数计,第一预设炉渣成分包括:
CaO:53.6%,SiO2:8.3%,Al2O3:27.6%,MgO:4.7%,CaF2:5.1%,其余为不可避免杂质。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,第一预设炉渣成分还包括:
[CaO]/[SiO2]=6.46,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[SiO2]为SiO2的质量分数;
和[CaO]/[Al2O3]=1.94,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[Al2O3]为Al2O3的质量分数。
以质量分数计,第二预设炉渣成分包括:
CaO:47.7%,SiO2:15.3%,Al2O3:21.3%,MgO:3.4%,CaF2:2.1%,其余为不可避免杂质。
以质量分数计,低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水的化学成分包括:
C:0.20%,Si:0.024%,Mn:0.98%,P:0.011%,S:0.019%,Cr:1.08%,Alt:0.017%,Ti:0.057%,其余为不可避免杂质。
第一底吹的气体搅拌强度为7.3NL/(min·t),第二底吹的气体搅拌强度为1.2NL/(min·t)。
实施例2
将实施例2和实施例1进行对比,实施例2和实施例1的区别在于:
以质量分数计,第一预设炉渣成分包括:
CaO:52.6%,SiO2:9.3%,Al2O3:28.2%,MgO:4.7%,CaF2:4.6%,其余为不可避免杂质。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,第一预设炉渣成分还包括:
[CaO]/[SiO2]=5.65,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[SiO2]为SiO2的质量分数;
和[CaO]/[Al2O3]=1.865,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[Al2O3]为Al2O3的质量分数。
以质量分数计,第二预设炉渣成分包括:
CaO:48.6%,SiO2:16.8%,Al2O3:21.9%,MgO:3.3%,CaF2:3.2%,其余为不可避免杂质。
以质量分数计,低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水的化学成分包括:
C:0.19%,Si:0.25%,Mn:1.13%,P:0.0091%,S:0.028%,Cr:1.15%,Alt:0.030%,Ti:0.005%,其余为不可避免杂质。
第一底吹的气体搅拌强度为8.2NL/(min·t),第二底吹的气体搅拌强度为0.96NL/(min·t)。
实施例3
将实施例3和实施例1进行对比,实施例3和实施例1的区别在于:
以质量分数计,第一预设炉渣成分包括:
CaO:56.5%,SiO2:8.3%,Al2O3:28.7%,MgO:3.3%,CaF2:3.1%,其余为不可避免杂质。
在一些可选的实施方式中,以质量分数计,第一预设炉渣成分还包括:
[CaO]/[SiO2]=6.81,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[SiO2]为SiO2的质量分数;
和[CaO]/[Al2O3]=1.97,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[Al2O3]为Al2O3的质量分数。
以质量分数计,第二预设炉渣成分包括:
CaO:48.9%,SiO2:16.5%,Al2O3:21.9%,MgO:3.7%,CaF2:2.3%,其余为不可避免杂质。
以质量分数计,低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水的化学成分包括:
C:0.23%,Si:0.32%,Mn:1.16%,P:0.01%,S:0.023%,Cr:1.21%,Alt:0.023%,Ti:0.053%,其余为不可避免杂质。
第一底吹的气体搅拌强度为8.2NL/(min·t),第二底吹的气体搅拌强度为1.3NL/(min·t)。
实施例4
将实施例4和实施例1进行对比,实施例4和实施例1的区别在于:
[CaO]/[Al2O3]=1.7~2.0的具体推导过程是:
如图3所示,由于高的炉渣碱度和[CaO]/[Al2O3]比控制在1.5以上,均有利于炉渣对夹杂物的吸附。
而在硫合金化之前采取的炉渣改质操作,目的在于降低炉渣的硫容量,而硫容量是根据渣-气平衡来定义的,即:
Figure BDA0003697476110000091
式中,CS为硫容量;
w(S)%为渣中硫的质量分数,%;
pO2,pS2为渣-气平衡时气相中的氧分压和硫分压。
而为了运用方便,又根据渣与钢液的平衡定义出另一种硫容量,即:
Figure BDA0003697476110000101
式中,aO,as——渣-钢平衡时钢液中氧和硫的活度。
通过上述两个公式,可以得到硫在渣和钢液中的分配比为:
Figure BDA0003697476110000102
Figure BDA0003697476110000103
因此,由式3和式4可知,通过控制高温,并且控制钢水低氧含量更有利于脱S。
但是仅仅通过控制钢水低氧含量,而并不能明确渣系Cs数值,而渣系Cs数值的获得,一般需要实验测定或在实验数据的基础上建立半经验的模型估算。
而现阶段,炉渣硫容量公示表示为:
Figure BDA0003697476110000104
其中,Λ为炉渣的光学碱度,T为钢水温度(K),ω为炉渣组元质量百分数,因此,根据Cs即C’s的定义得到:
Figure BDA0003697476110000105
对于常用的LF精炼,1627℃时CaO-SiO2-Al2O3-MgO(5%)渣系的等C′S曲线如图4所示。若知道渣的化学组成,便可由图4查到此渣的C′S值。
图4中,M是内斯曼指数,M=ω(CaO)/ω(SiO2)/ω(Al2O3)=R/ω(Al2O3);
除了碳、硅含量较高的钢外,一般钢中硫活度系数接近1,aS可用ω[S]代替,那么S在渣和钢中的分配比可以写成:
Figure BDA0003697476110000106
由式6可知,从有利于吸收Al2O3夹杂物的角度考虑,LF熔渣中的Al2O3含量不宜超过25%,而从脱硫考虑,又要求渣的曼内斯曼指数M达到0.25~0.35,因此,在CaO、SiO2和Al2O3含量之和为95%的炉渣渣内,要同时满足以上两个要求的组成点已在液相区之外,解决的办法是添加CaF2使液相区扩大。
因此,当MgO和CaF2的含量均为5%时,可同时满足上述两个要求,例如CaO、SiO2和Al2O3的含量分别为57%、8%和25%时,MI=0.285,算出此组成熔渣的C′S=0.087。
据此,LF阶段,为实现脱硫脱氧的目的,可控制钢渣组成在第一预设炉渣成分的范围内,即CaO:57%~60%,SiO2:8%~10%,Al2O3:22%~24%,MgO≈5%和CaF2≈5%。
在冶炼含硫低氧钢种阶段。当精炼脱氧脱硫任务完后,在进入硫合金化,此时可向炉渣中加入海砂(其主要成分为SiO2),调渣目标成分为:CaO:45%~50%,SiO2:15%~17%,Al2O3:20%~22%,MgO≈3%,CaF2≈3%水平,降低MI指数至0.15左右。
对比例1
将对比例1和实施例1进行对比,对比例1和实施例1的区别在于:
仅采用第一预设炉渣成分进行脱硫脱氧以及硫合金化的操作。
对比例2
将对比例2和实施例1进行对比,对比例2和实施例1的区别在于:
仅采用第二预设炉渣成分进行脱硫脱氧以及硫合金化的操作。
相关实验:
分别收集利用实施例1-3和对比例1-2所得的钢水制备得到钢产品,检测其总氧含量,同时分别统计实施例1-3和对比例1-2制备钢水过程中硫收得率,结果如表1所示。
相关实验的测试方法:
总氧含量:氧氮气体分析仪
硫收得率:钢液中S元素总量的增加/含S合金中S元素的总量
表1
组别 总氧含量(ppm) 硫收得率(%)
实施例1 12 78
实施例2 14 72
实施例3 11 75
对比例1 12 43
对比例2 18 76
表1的具体分析:
总氧含量是指最终的钢产品中的氧含量,表明了不同方法对氧含量的控制程度,总氧含量越低,表明对应的方法能够得到低氧含量的产品。
硫收得率是指制备阶段硫合金化过程中,转化到钢产品中的硫的转化程度,硫收得率越高,说明对应方法的硫的转化程度越好。
由实施例1-3的数据可知:
若采用本申请的方法,从而通过脱氧和合金化的操作,再通过渣洗预精炼,能初步的调节钢水中的成分,再通过以第一预设炉渣成分为目标进行精炼,再以第二预设炉渣成分为目标进行硫合金化,从而通过两步控制炉渣成分的方式,先进行脱硫脱氧,再调整炉渣的硫容量到符合要求的高含量,进而提高钢水中的硫含量,从而提高硫合金化的收率,进而最终保证得到低氧含量和高硫含量的齿轮用钢。
由对比例1-2的数据可知:
采用本申请的方法可以同时满足较低的总氧含量控制,并得到较高的S元素收得率。
本申请实施例中的一个或多个技术方案,至少还具有如下技术效果或优点:
(1)本申请实施例提供的方法,通过先采用脱氧和合金化,再通过渣洗预精炼,能初步调节钢水中的成分,最后通过以第一预设炉渣成分为目标进行精炼,再以第二预设炉渣成分为目标进行硫合金化,进而通过两步控制炉渣成分的方法,从而能保证钢水中的硫含量较高,而氧含量较低。
(2)本申请实施例提供的方法,能实现采用转炉/电炉→LF精炼即可稳定控制齿轮用钢中总氧含量在15ppm以下,硫合金化收得率达到70%以上。
(3)本申请实施例提供的方法,能有效精简精炼工艺程序,缩短冶炼周期,并且能稳定总氧含量控制。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种含硫齿轮钢的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
得到出钢阶段的钢水;
将所述钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水;
将所述第二钢水进行第二底吹,得到低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水;
其中,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分和所述第二预设炉渣成分都包括:
CaO:45%~60%,SiO2:8%~17%,Al2O3:20%~24%,MgO:3%~5%,CaF2:3%~5%,其余为不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分包括:
CaO:52%~58%,SiO2:8%~10%,Al2O3:27%~30%,MgO:4%~6%,CaF2:4%~6%,其余为不可避免杂质。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,以质量分数计,所述第一预设炉渣成分还包括:
[CaO]/[SiO2]=5.5~7,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[SiO2]为SiO2的质量分数;
和/或[CaO]/[Al2O3]=1.7~2.0,
式中,[CaO]为CaO的质量分数,[Al2O3]为Al2O3的质量分数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以质量分数计,所述第二预设炉渣成分包括:
CaO:45%~50%,SiO2:15%~17%,Al2O3:20%~22%,MgO:2%~4%,CaF2:2%~3%,其余为不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以质量分数计,所述低氧含量和高硫含量的含硫齿轮钢水的化学成分包括:
C:0.15%~0.45%,Si:0.01%~0.5%,Mn:0.8%~1.5%,P:0.005%~0.12%,S:0.01%~0.45%,Cr:1.0%~1.5%,Alt:0.01%~0.45%,Ti:0%~0.1%,其余为不可避免杂质。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述合金化包括以第一预设铝含量进行合金化,所述第一预设铝含量为所述含硫齿轮钢水的铝含量+0.01%。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水,具体包括:
将所述第一钢水以第一预设炉渣成分进行精炼脱氧脱硫,得到纯净钢水;
将所述纯净钢水进行炉渣改质,后以第二预设炉渣成分进行硫合金化,得到第二钢水。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于,所述硫合金化包括以含硫合金或包芯线为原料,以含SiO2物质为辅料进行硫合金化。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述钢水进行脱氧和合金化,后进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水,具体包括:
将所述钢水以含铝合金为原料进行脱氧和合金化,得到预处理钢水;
将所述预处理钢水进行第一底吹和渣洗预精炼,得到第一钢水;
其中,所述含铝合金的投加时刻为转炉出钢开始时刻至1/5转炉出钢整体耗时内任一时刻。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一底吹的气体搅拌强度为6.5NL/(min·t)~10NL/(min·t),所述第二底吹的气体搅拌强度为0.8NL/(min·t)~1.8NL/(min·t)。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4465513A (en) * 1983-10-03 1984-08-14 Union Carbide Corporation Process to control the shape of inclusions in steels
CN103146883A (zh) * 2013-04-03 2013-06-12 武汉钢铁(集团)公司 含硫低氧齿轮钢的冶炼方法
CN106929624A (zh) * 2017-04-01 2017-07-07 首钢总公司 一种复合预熔铁水脱硫剂及其制备和使用方法
CN111172353A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 广东韶钢松山股份有限公司 控制钢水洁净度的方法、含硫含铝钢浇注过程防止水口结瘤的冶炼控制方法
CN113789480A (zh) * 2021-08-20 2021-12-14 首钢集团有限公司 一种冷锻齿轮钢及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4465513A (en) * 1983-10-03 1984-08-14 Union Carbide Corporation Process to control the shape of inclusions in steels
CN103146883A (zh) * 2013-04-03 2013-06-12 武汉钢铁(集团)公司 含硫低氧齿轮钢的冶炼方法
CN106929624A (zh) * 2017-04-01 2017-07-07 首钢总公司 一种复合预熔铁水脱硫剂及其制备和使用方法
CN111172353A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 广东韶钢松山股份有限公司 控制钢水洁净度的方法、含硫含铝钢浇注过程防止水口结瘤的冶炼控制方法
CN113789480A (zh) * 2021-08-20 2021-12-14 首钢集团有限公司 一种冷锻齿轮钢及其制备方法

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