CN115433797A - 一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法 - Google Patents

一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，工艺步骤如下：转炉冶炼+LF精炼+VD+连铸；其中：所述转炉冶炼步骤中，采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，出钢P≤0.010％；并且用SiCaBa脱氧合金化；所述VD步骤中，造渣脱氧后一次性加入铝锭9.5kg/t.本发明的目的是提供一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，旨在提高Al合金化效率，降低铝损率，理论研究结合工业实践优化精炼渣，提高钢水纯净度，优化连铸的可浇性。

Description

一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法
技术领域
本发明涉及一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法。
背景技术
38CrMoAl是一种“高级氮化钢”，具有良好的耐磨性及较高的强硬度。用 于热处理后尺寸精确的氮化零件，主要用于塑机行业，产品市场容量约30万吨， 市场前景良好。
38CrMoAl因为其Al含量高，易造成连铸絮水口，所以其生产制造方式多采 用模注，但模注生产周期长、效率低、制造成本高且点状偏析严重，产品质量 较差。近些年随着炼钢技术的提高，多家钢铁企业采用连铸替代模注，但是由 于其钢种特点，此钢种Al含量高，钢水粘度大，易发生二次氧化，连铸生产易 絮水口，钢水纯净度差等问题的存在，因此多家钢厂就上述问题作出大量研究 及工业试验。攀钢利用优化连铸保护渣，提高连铸可浇性，实现连浇炉数≥6炉。 抚顺特钢采用铝粒和碳粉脱氧技术，提高脱氧效果。以上技术意在优化连铸保 护渣及提高脱氧效果，在精炼渣的优化及控制铝损率上缺失深入研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，旨 在提高Al合金化效率，降低铝损率，理论研究结合工业实践优化精炼渣，提高 钢水纯净度，优化连铸的可浇性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，工艺步骤如下： 转炉冶炼+LF精炼+VD+连铸；其中：
所述转炉冶炼步骤中，采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，出钢P≤ 0.010％；并且用SiCaBa脱氧合金化；
所述VD步骤中，造渣脱氧后一次性加入铝锭9-10kg/t，优选9.5kg/t。
进一步的，Al损率≤15％。
进一步的，非金属夹杂物A、B、C、D类≤1.0级。
进一步的，所述转炉冶炼步骤具体包括：
1)采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，P出钢P≤0.010％；
2)出钢温度(O)≥1640℃，出钢量按100～105t控制；
3)出钢加入合成精炼渣200kg，石灰600kg；
4)出钢3/5～4/5时投入挡渣锥，为避免钢渣反应还原Si导致钢水中Al2O3 夹杂物增多，下渣渣厚不允许超过30mm，如下渣导致渣层厚度超过150mm，要 进行倒渣处理或LF升温后倒渣；
5)出钢合金化：锰、铬到位按下限控制成分；出钢进行留钢操作，出钢加 铝1kg/t。
进一步的，所述LF精炼具体包括：
LF精炼过程按照到位喂铝线→测温取样→给电升温→造渣→吹氩→调合金 →温度调整→喂线操作→温度微调、合金微调、测温取样→LF结束吊包；
以上所述LF精炼过程，到位按2.0m/t喂入铝线并对准钢包氩气搅拌区， 所述给电过程先采用中、低档位加热，同时加石灰300～500kg进行造渣，渣化 好后为快速升温提高效率加大电压级数，快速强化脱氧，保证渣白；采用高Ca 精炼渣，使之与钢水中的Al2O3充分反应生成低熔点的钙铝酸盐；
白渣时间保持25分钟，进行倒渣；
当温度≥1580℃，根据剩余渣量补加石灰500～700kg重新造渣，二次造渣 白渣精炼时间≥25分钟，Si成分在精炼末期调整。
进一步的，所述VD步骤具体包括：
钢包到达VD进行测温，按2m/t喂入硅钙线，然后按9.5kg/t一次性加入 铝锭；
VD真空过程，开动VD真空盖，扣严后，逐级开启真空泵，进行真空处理， 真空度(O)≤67pa下保持时间(O)≥15分钟；为保证成品Al含量合格，VD真空 后Al≥0.90％，不进行处理，若Al≤0.90％，补喂至0.90％，真空过程氩气流 量按50～100L/min控制，压力在0.25～0.45Mpa，在观察孔观察以钢渣能搅拌 为准，不能溢渣；
真空处理结束后进行软吹，氩气压力控制在0.2～0.35Mpa，氩气流量控 制50～90L/min，以钢水不裸露，渣面微动为标准，并进行定氢、取样、测温、 加保温剂操作。
进一步的，所述连铸步骤具体包括：
结晶器电磁搅拌参数300A/2.0HZ，末端电磁搅拌参数350A/6.0HZ，拉速为 0.30m/min；
连铸产前应做好准备，为提高钢水可浇性提高中包温度，中包烘烤烘烤浇 注区温度≥1100℃，连铸采用中间包涂抹料、低硅钢包覆盖剂、结晶器保护渣 及浸入式防絮水口，中包开浇前进行吹氩，浇注过程务必保障氩气保护正常， 防止二次氧化，提高钢水可浇性。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1、按照本发明的方法可以生产出高品质模具钢用38CrMoAl连铸坯。
2、本发明可以实现非金属夹杂物的理想级别，通过转炉高拉碳做好脱氧、 精炼后VD一批加入Al锭、后期微调的方式，精炼提高铝收得率。
3、本发明通过公式对精炼渣系的详细测算，形成合适的配比，达到对夹杂 物的最大吸附作用
4、在连铸批量生产过程中，本发明生产方法的应用可以大幅度提高Al的 收得率，Al损率≤15％。
5、本发明的精炼渣系能够吸附上浮的夹杂物，降低钢中夹杂物的级别，非 金属夹杂物A、B、C、D类≤1.0级，最大限度的提高连铸的可浇性，保证产品 质量。
具体实施方式
本发明提供了一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸坯生产方法，所生产工艺 流程如下：转炉冶炼+LF+VD+连铸，具体实施步骤如下：
一、化学成分目标值设计
38CrMoAl化学成分目标值设计如下：C:0.38％，Si:0.25％，Mn:0.45％，P ≤0.015％，S≤0.002％，Cr:1.60％，Mo:0.22％，Al:0.95％。
二、原辅材料准备
由于38CrMoAl钢种的特殊性，为提高连铸的顺利浇注，采用专用中间包涂 抹料、低硅钢包覆盖剂、专用结晶器保护渣及浸入式防絮水口。
三、转炉冶炼
1)38CrMoAl由于Al含量较高，所以先期要控制钢水的过氧化程度，采用 高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，P出钢P≤0.010％
2)出钢温度(O)≥1640℃，出钢量按100～105t控制。
3)出钢加入合成精炼渣200kg，石灰600kg。
4)出钢3/5～4/5时投入挡渣锥，为避免钢渣反应还原Si导致钢水中Al2O3 夹杂物增多，下渣渣厚不允许超过30mm，如下渣导致渣层厚度超过150mm，要 进行倒渣处理或LF升温后倒渣。
5)出钢合金化：锰、铬到位按下限控制成分。出钢进行留钢操作，出钢加 铝1kg/t。
通过上述工艺转炉所获得的钢水氧含量低，对其取样分析氧含量为200ppm。
上述转炉冶炼的创新点为采用高拉碳及出钢加铝进行充分脱氧，以保证精 炼加铝获得最小铝损失。
四、LF精炼
LF精炼过程按照到位喂铝线→测温取样→给电升温→造渣→吹氩→调合金 →温度调整→喂线操作→温度微调、合金微调、测温取样→LF结束吊包。
以上所述LF精炼过程，到位按2.0m/t喂入铝线并对准钢包氩气搅拌区， 所述给电过程先采用中、低档位加热，同时加石灰300～500kg进行造渣，渣化 好后为快速升温提高效率加大电压级数，快速强化脱氧，保证渣白。为控制夹 杂物形状，精炼渣成分见表2，采用高Ca精炼渣，使之与钢水中的Al2O3充分 反应生成低熔点的钙铝酸盐。
夹杂物外表面转变为精炼温度下为液态的CaO·2Al2O3、CaO·Al2O3、 12CaO·7Al2O3，夹杂物外形变为球状。白渣时间保持25分钟，进行倒渣，
当温度≥1580℃，根据剩余渣量补加石灰500～700kg重新造渣，二次造渣 白渣精炼时间≥25分钟，Si成分在精炼末期调整。
五、VD
钢包到达VD进行测温，测得温度1637℃，按2m/t喂入硅钙线，然后按9.5kg/t一次性加入铝锭，此种方法可以最大效率提高铝合金化铝，降低铝损， 同时保证夹杂物有充足的上浮时间，精炼过程使用铝粒-碳粉扩散脱氧。对夹杂 物进行变性处理，到位后禁止加铝。VD真空过程，开动VD真空盖，扣严后，逐 级开启真空泵，进行真空处理，真空度(O)≤67pa下保持时间(O)≥15分钟。为 保证成品Al含量合格，VD真空后Al≥0.90％，不进行处理，若Al≤0.90％， 补喂至0.90％，真空过程氩气流量按50～100L/min控制，压力在0.25～0.45Mpa，在观察孔观察以钢渣能搅拌为准，不能溢渣。
真空处理结束后进行软吹，氩气压力控制在0.2～0.35Mpa，氩气流量控 制50～90L/min，以钢水不裸露，渣面微动为标准，并进行定氢、取样、测温、 加保温剂操作。
六、CCM连铸
连铸过程工艺如下：结晶器电磁搅拌参数300A/2.0HZ，末端电磁搅拌参数 350A/6.0HZ，所述过程拉速为0.30m/min。连铸产前应做好准备，为提高钢水可 浇性提高中包温度，中包烘烤烘烤浇注区温度≥1100℃，连铸采用专用中间包 涂抹料、低硅钢包覆盖剂、专用结晶器保护渣及浸入式防絮水口，做好过程保 护浇注，中包开浇前，并进行吹氩，浇注过程务必保障氩气保护正常，防止二 次氧化，提高钢水可浇性。
表1 LF精炼就位和离位以及VD离位的化学成分
成分位置 C Si Mn P S Cr Mo Al
精炼就位 0.289 0.185 0.474 0.0102 0.0048 1.538 0.203 0.0028
精炼离位 0.375 0.186 0.480 0.0103 0.0076 1.578 0.218 0.0026
VD离位 0.0373 0.305 0.478 0.0103 0.0035 1.558 0.220 1.038
表2精炼渣成分 ％
<u>取样位置</u> CaO S MnO SiO<sub>2</sub> MgO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> FeO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
精炼就位 58.59 0.444 0.25 24.62 5.71 0.050 1.08 7.95
精炼离位 56.65 0.410 0.23 26.65 6.56 0.050 1.08 7.64
VD离位 49.24 0.637 0.12 14.17 8.29 0.050 0.72 27.35
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发 明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护 范围内。

Claims (7)

1.一种高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，工艺步骤如下：转炉冶炼+LF精炼+VD+连铸；其中：
所述转炉冶炼步骤中，采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，出钢P≤0.010％；并且用SiCaBa脱氧合金化；
所述VD步骤中，造渣脱氧后一次性加入铝锭9.5kg/t。
2.根据权利要求1所述的高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，Al损率≤15％。
3.根据权利要求1所述的高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，非金属夹杂物A、B、C、D类≤1.0级。
4.根据权利要求1所述的高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼步骤具体包括：
1)采用高拉碳的方法控制出钢C≥0.15％，P出钢P≤0.010％；
2)出钢温度(O)≥1640℃，出钢量按100～105t控制；
3)出钢加入合成精炼渣200kg，石灰600kg；
4)出钢3/5～4/5时投入挡渣锥，为避免钢渣反应还原Si导致钢水中Al2O3夹杂物增多，下渣渣厚不允许超过30mm，如下渣导致渣层厚度超过150mm，要进行倒渣处理或LF升温后倒渣；
5)出钢合金化：锰、铬到位按下限控制成分；出钢进行留钢操作，出钢加铝1kg/t。
5.根据权利要求1所述的高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，所述LF精炼具体包括：
LF精炼过程按照到位喂铝线→测温取样→给电升温→造渣→吹氩→调合金→温度调整→喂线操作→温度微调、合金微调、测温取样→LF结束吊包；
以上所述LF精炼过程，到位按2.0m/t喂入铝线并对准钢包氩气搅拌区，所述给电过程先采用中、低档位加热，同时加石灰300～500kg进行造渣，渣化好后为快速升温提高效率加大电压级数，快速强化脱氧，保证渣白；采用高Ca精炼渣，使之与钢水中的Al2O3充分反应生成低熔点的钙铝酸盐；
白渣时间保持25分钟，进行倒渣；
当温度≥1580℃，根据剩余渣量补加石灰500～700kg重新造渣，二次造渣白渣精炼时间≥25分钟，Si成分在精炼末期调整。
6.根据权利要求1所述的高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，所述Vd步骤具体包括：
钢包到达VD进行测温，按2m/t喂入硅钙线，然后按9.5kg/t一次性加入铝锭；
VD真空过程，开动VD真空盖，扣严后，逐级开启真空泵，进行真空处理，真空度(O)≤67pa下保持时间(O)≥15分钟；为保证成品Al含量合格，VD真空后Al≥0.90％，不进行处理，若Al≤0.90％，补喂至0.90％，真空过程氩气流量按50～100L/min控制，压力在0.25～0.45Mpa，在观察孔观察以钢渣能搅拌为准，不能溢渣；
真空处理结束后进行软吹，氩气压力控制在0.2～0.35Mpa，氩气流量控制50～90L/min，以钢水不裸露，渣面微动为标准，并进行定氢、取样、测温、加保温剂操作。
7.根据权利要求1所述的高品质模具钢用38CrMoAl连铸圆坯生产方法，其特征在于，所述连铸步骤具体包括：
结晶器电磁搅拌参数300A/2.0HZ，末端电磁搅拌参数350A/6.0HZ，拉速为0.30m/min；
连铸产前应做好准备，为提高钢水可浇性提高中包温度，中包烘烤烘烤浇注区温度≥1100℃，连铸采用中间包涂抹料、低硅钢包覆盖剂、结晶器保护渣及浸入式防絮水口，中包开浇前进行吹氩，浇注过程务必保障氩气保护正常，防止二次氧化，提高钢水可浇性。
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