CN1600884A - 用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法 - Google Patents
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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:2.5~3.5Nm3/t·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
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)-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:2.5~3.5Nm3/t·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)-R×(%SiO2)石灰,
(3)吹氧:吹氧强度为:2.5~3.5Nm3/t·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%。
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