CN1296504C - 用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，以硼铁矿经高炉分离后的含硼生铁为原料，先经预处理脱硫，选用碳酸钠基、石灰基或电石基或它们的复合基为脱硫剂；然后采用转炉冶炼，工艺步骤是：(1)装料：脱硫后的铁水按重量50%～70%加入，其余为废钢或铁矿石或废钢和铁矿石；(2)造渣：选用造渣剂为CaO和少量氧化铁皮、氧化镁，当炉温达到1400℃时，并维持炉温1400℃条件下，加入造渣剂；(3)吹氧：供氧时间为20～25min，供氧强度为：2.5～3.5Nl/Kg·min；(4)终点控制：出钢温度为1550～1580℃，并加入锰铁合金或硅锰合金，使钢中Mn≥0.6%，最终硼钢中硼含量为B：0.001～0.006%(重量)。本发明的硼钢冶炼成本低，硼在钢中分布均匀，钢的性能稳定，为硼铁矿高炉分离产物进一步综合利用开辟了新途径。

Description

用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶炼方法，特别涉及一种用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法。

背景技术

硼能提高钢的淬透性，传统的硼钢冶炼方法是美国于1937年首先发明并用于生产的，主要是高炉冶炼铁水、铁水炼钢、炼钢后期加入硼合金的方法。由于硼与氧、氮结合力很强，易生成硼的氧化物和氮化物而失去作用。为了保护硼，需要加入铝充分脱氧，加钛、锆等充分定氮。传统冶炼方法中有两种加硼方式：一种是硼与铝、钛等分别加入，即先加铝脱氧后加钛定氮，最后于炉中或钢水包中加入硼铁；另一种是硼与保护元素制成复合硼铁合金，一次加入，最常使用的这种合金之一的成分是：20％Ti、13％Al、4％Zr、8％Mn、5％Si、0.5％B。这种冶炼方法不但需要预先制备硼铁及复合硼铁合金，而且由于操作上的原因，以致硼的收得率、硼在钢中分布的均匀性及钢的性能很难保持稳定。而利用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有传统的硼钢冶炼工艺中存在的缺陷，提供一种用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，以达到综合利用硼铁矿高炉分离的产物，并通过本发明的新工艺，直接冶炼出含硼0.001％～0.006％的硼钢材料。

实现本发明目的的技术方案是：以硼铁矿经高炉分离后的含硼生铁液，其温度为1350～1400℃，化学成分(重量)为：B：0.3～0.6％，Si：2.0～2.7％，C：3.10～3.90％，Mn≤0.12％，P≤0.06，S≤0.10％为原料，首先进行炉外预处理脱硫后，采用转炉冶炼，其工艺步骤如下：

(1)装料：上述预脱硫后的铁水按重量50％～70％加入，其余为废钢或铁矿石或废钢和铁矿石；

(2)造渣：选用造渣剂为CaO和氧化铁皮或氧化镁，其配比为CaO∶氧化铁皮或/和氧化镁＝6～6.5∶1，CaO加入量主要根据含硼生铁中Si和B的含量，假定金属料中的硼有95％进入炉渣中，按下式计算：

式中R：炉渣碱度，R＝(％CaO)/[(％SiO₂)+1.29(％B₂O₃)]

其范围控制在2.0～3.0；

(％CaO)_有效：石灰中有效氧化钙含量，

(％CaO)_有效＝(％CaO)石灰-R×(％SiO₂)_石灰，

(3)吹氧：由于Si含量高，所以需控制氧气流量，供氧时间为20～25min，供氧强度为：2.5～3.5Nl/Kg·min；

(4)终点控制：按上述制度操作，出钢温度可控制在1550～1580℃，根据钢中锰含量要求计算加入锰铁合金或硅锰合金，调整合金中锰含量，并使钢中Mn≥0.6％，同时进行预脱氧，达到控制钢中成分满足普通硼钢的化学组成(重量％)：B：0.001～0.006，Si：0.17～0.40，C：0.32～0.55，Mn≥0.6，S≤0.03，P≤0.035。

本发明的原料，含硼生铁水，在装炉前，先行炉外预处理脱硫，其脱硫剂选用碳酸钠基或石灰基或电石基或它们的复合脱硫剂，1000Kg加入15Kg脱硫剂，复合脱硫剂配比CaO∶NaCO₃＝6.5∶1，CaO∶电石脱硫剂＝1∶6.5。经过脱硫，使铁水中硫降低至S≤0.05％(重量)，然后再将铁水装入转炉。

本发明与现有技术相比较，其优点是：充分利用了来源丰富的硼铁矿高炉分离后的产物之一，含硼生铁，且硼在其中分布较均匀，直接用来冶炼硼钢，省去了传统冶炼硼钢的烦琐工序，所研制出的冶炼硼钢的新工艺合理，简便。其显著的效果是硼钢冶炼成本低，且硼在钢中分布均匀，钢的性能稳定。并为硼铁矿高炉分离产物得到进一步综合利用，开辟了新的途径。同时还可以进一步在冶炼过程中加入合金化元素，如Cr-Fe、V-Fe、Ti-Fe、Mo-Fe、W-Fe、Nb-Fe等铁合金及纯金属，可以得到相应的合金低硼钢，能广泛应用于汽车、拖拉机、船舶、机床、桥梁建筑、电力、石油等工业领域。

具体实施方式

例1：取高炉生产的含硼生铁1000g，加入电石基脱硫剂15g进行脱硫，得到预处理脱硫含硼生铁。取上述脱硫含硼生铁700g，其重量％含量：B：0.31，Si：2.15，C：3.88，P：0.06，S：0.05，Mn：0.09和废钢300g，加入刚玉坩埚中，采用中频感应炉加热，当温度达到1400℃时停电，继续维持熔池温度为1400℃，加造渣剂140g，其中CaO120g，氧化铁皮10g，MgO10g。向熔池液面吹氧，其强度为2.5Nl/Kg·min，吹氧时间20min，停吹，加锰铁合金10g，Mn含量为75～80％，出钢温度控制为1560℃，获取硼钢产品。取样分析结果重量％含量：B：0.001，Si：0.17，C：0.32，P：0.03，S：0.03，Mn：0.60，满足普通硼钢的标准。

例2：取高炉生产的含硼生铁1000g，加入CaO13g和碳酸钠2g进行脱硫，得到预处理含硼生铁。取上述脱硫含硼生铁600g，其重量％含量：B：0.45，Si：2.52，C：3.53，P：0.06，S：0.05，Mn：0.10和废钢400g，加入刚玉坩埚中，采用中频感应炉加热，当温度达到1400℃时停电，并维持熔池温度为1400℃，加入造渣剂150g，其中CaO130g，氧化铁皮20g。随后向熔池中吹氧，其强度为3.0Nl/Kg·min，吹氧时间23min，停吹。最后加入锰铁合金10g，Mn含量为75～80％，出钢温度控制为1570℃，获取硼钢产品。取样分析结果重量％含量：B：0.004，Si：0.30，C：0.45，P：0.03，S：0.03，Mn：0.60，完全满足普通硼钢的标准。

例3：取高炉生产的含硼生铁1000g，加入CaO2g和电石脱硫剂13g，进行脱硫，得到预处理的含硼生铁。取上述脱硫含硼生铁500g，其重量％含量为：B：0.59，Si：2.70，C：3.10，P：0.06，S：0.05，Mn：0.12和废钢400g和铁精矿100g，加入刚玉坩埚中，采用中频感应炉加热，当温度达到1400℃时停电，并维持熔池温度为1400℃，加入造渣剂150g，其中CaO130g，氧化铁皮20g。随后向熔池吹氧，其强度为3.5Nl/Kg·min，吹氧时间25min，停吹。最后加含Mn75～80％的锰铁合金10g，出钢温度控制为1580℃，获取硼钢产品。取样分析结果重量％含量：B：0.006，Si：0.40，C：0.55，P：0.03，S：0.03，Mn：0.62，满足普通硼钢的标准。

Claims (4)

1、一种用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，包括预脱硫、装料、造渣、吹氧、终点控制步骤，其特征在于：以硼铁矿经高炉分离后的含硼生铁液，其化学成分重量％为：B：0.3～0.6，Si：2.0～2.7，C：3.10～3.90，Mn≤0.12，P≤0.06，S≤0.10为原料，首先进行炉外预脱硫处理，然后采用转炉冶炼，其工艺步骤如下：

(1)装料：取预脱硫后的含硼生铁水按重量50％～70％加入，其余取废钢或铁矿石或废钢和铁矿石加入；

(2)造渣：当炉温达到1400℃时，并维持炉温1400℃，选用造渣剂为CaO，并加入氧化铁皮或/和氧化镁，其重量配比为CaO∶氧化铁皮或/和氧化镁＝6～6.5∶1；造渣剂石灰加入量按下式计算：

式中R：炉渣碱度，R＝(％CaO)/[(％SiO₂)+1.29(％B₂O₃)]

其范围控制在2.0～3.0；

(％CaO)_有效：石灰中有效氧化钙含量，

(％CaO)_有效＝(％CaO)_石灰-R×(％SiO₂)_石灰，

(3)吹氧：吹氧强度为：2.5～3.5Nl/Kg·min，吹氧时间为20～25min；

(4)终点控制：出钢温度控制为1550～1580℃，并根据钢中锰含量要求计算加入锰铁合金或硅锰合金，调整合金中锰含量，使钢中Mn≥0.6％，并进行预脱氧，获取低硼钢产品。

2、按照权利要求1所述的用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，其特征在于对含硼铁进行炉外预脱硫处理，选用脱硫剂有：碳酸钠基、石灰基或电石基，可以单独使用，也可以复合使用。

3、按照权利要求1或2所述的用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，其特征在于脱硫剂使用的加入量为1000Kg铁水加入15Kg，复合使用，脱硫剂配比为CaO∶NaCO₃＝6.5∶1，CaO∶电石＝1∶6.5。

4、按照权利要求1所述的用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法，其特征在于低硼钢产品中的B含量为0.001～0.006％。