CN103484599B - 一种高锰耐磨钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高锰耐磨钢的冶炼方法，在冶炼过程中将大量合金在中频炉熔化后与转炉冶炼的粗钢水混合成Mn13钢，与在钢液中直接加固体合金冶炼相比，缩短了冶炼时间，降低成品P、S含量，可以实现多炉连铸；由于中频炉对贵重金属烧损小，中频炉溶液倒入深脱氧后的钢水，提高贵重金属元素Cr、Mn等的回收率，从而降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高锰耐磨钢的冶炼方法，属于冶金技术领域。
背景技术
高锰耐磨钢Mn13具有其它耐磨材料无法比拟的加工硬化特性，在较大冲击载荷或较大接触应力的作用下，钢板表层产生加工硬化，表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上, 从而产生高耐磨的表面层，而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性。已成为磁悬浮列车、保险柜、防弹车、凿岩机器人、新型坦克等先进设备中首选的耐磨材料。
从2002年Mn13国内研制成功到目前为止，主要依靠电弧炉冶炼，冶炼过程合金在电炉内加入，主要金属元素（Cr、Mn等）回收率低；生产周期长，成本高，产品竞争力低。
发明内容
为了克服上述不足，本发明旨在提供一种高锰耐磨钢的冶炼方法，使高锰耐磨钢Mn13缩短冶炼周期，降低成品P、S含量，提高主要金属元素Cr、Mn等的回收率，从而降低生产成本。
本发明Mn13的国标成分要求为：
C：0.90-1.20%、Si: 0.30-0.80%、Mn: 11.00-14.00%、P≤0.035%、S≤0.030%，
为保证Mn13的性能，在实际生产过程中还需加入一定量的Cr、Mo和V元素，其控制范围为：
Cr：0.60-1.00%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%
其余为Fe和不可避免物质。
本发明提供的一种高锰耐磨钢的冶炼方法，工艺步骤为：转炉+中频炉冶炼、LF钢包精炼、RH脱气、连铸，其特征在于：具体的操作步骤如下：
①转炉+中频炉冶炼
脱硫处理，脱硫后的铁水和生铁质量百分比为：
C：3.8-4.2%、Si：0.30-0.60%、Mn：0.30±0.01%、P：0.070±0.002%、S≤0.005%，其余为Fe和不可避免物质；
高炉铁水经脱硫处理后兑入转炉，同时加入质量分数10%的脱硫生铁，按正常冶炼过程冶炼，冶炼终点前倒出50%以上炉渣，然后加入500kg铁矿石和1.5吨石灰点吹1分钟，取样分析P≤0.005%后出钢，出钢过程加入铝丸和硅铁，其中铝丸的加入量为2.5kg/t，硅铁的加入量为8.1kg/t，转炉出钢过程挡渣，渣厚≤50mm；转炉出钢后成分为：
C：0.10-0.15、Si：0.40-0.60、Mn：0.05-0.15、P≤0.010、S≤0.007、Cr：0.01-0.05、Mo：0.10-0.20、V：0.10-0.20；
转炉冶炼时，用中频炉将高碳铬铁和电解金属锰熔化，其中高碳铬铁的加入量为12.3kg/t，高碳铬铁的成分为：
C：6.0-7.9%、Si：1.0-1.5%，Cr：58-61%、 P：0.020-0.030%、S：0.020-0.030%、其余为Fe和不可避免物质；
其中电解金属锰的加入量为140 kg/t；电解金属锰成分为：Mn：99.7-99.9%，其余为不可避免物质；
熔化后的合金熔液与转炉粗钢水混合，混合后钢液成分为：
C：0.17-0.24%、Si：0.40-0.60%、Mn：11.5-12.5%、P≤0.013%、S≤0.010%、Cr：0.65-0.85%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%
②LF钢包精炼
熔化后的合金熔液与转炉粗钢水混合。将混合后的钢液运往LF炉精炼、调整碳成分、微调其他成分到完全符合Mn13标准要求后到RH脱气；钢液成分为：
C：0.90-1.20%、Si: 0.30-0.80%、Mn: 11.00-14.00%、P≤0.035%、S≤0.030%，Cr：0.60-1.00%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%，其余为Fe和不可避免物质；
③RH脱气
钢水到达RH后，抽真空循环3分钟测温、取样，在真空度小于10mbar下循环时间大于10分钟，测温，破空，供连铸。
④连铸
钢水到连铸叉臂后镇静5-8分钟，开浇，对于220mm厚度钢坯，二次冷却水用量为530L/t钢，拉坯速度为0.8-1.0m/min。
本发明的有益效果：本发明由于将冶炼Mn13所需的大量合金在中频炉中熔化后与转炉粗炼钢水混合，缩短了电炉炼钢时间，提高合金回收率，全线冶炼时间缩短到45min，可以实现连铸多炉连浇；Mn、Cr回收率达到96%，且成品P降到0.020%以下。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
有30吨中频炉一座，熔化合金满炉时熔化周期为60min，留钢50%时，熔化周期为40min；另有80t转炉3座，冶炼Mn13时，成分控制如下：
C：0.95-1.15%、Si: 0.40-0.70%、Mn: 11.50-13.50%、P≤0.020%、S≤0.010%，Cr：0.60-1.00%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%
（1）冶炼Mn13使用的高碳铬铁成分为
C: 7.0%、Si：1.0%，Cr：60%、 P：0.025%、S：0.020%，其余为Fe和不可避免物质；
电解金属锰成分为：Mn：99.7%，其余为不可避免物质；
按1吨高碳铬铁、10吨电解金属锰的比例装满中频炉熔化；
实际入中频炉高碳铬铁0.993t、电解金属锰10.007t。
（2）中频炉送电20分钟后转炉装入脱硫后的铁水69.8t和脱硫后的生铁8.1t，开始正常冶炼，脱硫后的铁水成分为：
C：4.1%、Si：0.45%、Mn：0.29%、P：0.070%、S：0.003%，其余为Fe和不可避免物质；
生铁的成分为：
C：3.9%、Si: 0.40%、Mn: 0.31%、P:0.071%、S：0.003%，其余为Fe和不可避免物质。
冶炼终点前倒出50%以上炉渣，然后加入497Kg铁矿石和1.50吨石灰点吹1分钟，取样分析P=0.005%后出钢，出钢过程加入铝丸205kg、硅铁665 kg、碳粉100kg、钼铁和钒铁，转炉出钢过程挡渣，渣厚≤50mm；
转炉出钢量71.1吨，出钢后成分为：
C：0.15%、Si：0.60%、Mn：0.06%、P：0.006%、S：0.006%、Cr：0.01%、Mo：0.13%、V：0.12%；
（3）出钢后将钢水转运到中频炉出钢位，中频炉混合溶液11.001吨出到转炉钢包内，出钢过程底吹氩搅拌，出钢后强搅5分钟后取样，成分为：
C：0.23%、Si：0.52%、Mn：11.72%、P：0.006%、S：0.006%、Cr：0.70%、Mo：0.11%、V：0.11%；
（4）将混合液体转运到LF调整碳成分、调整温度，然后转运到RH脱气，RH处理后的Mn13成分为：
C：1.02%、Si：0.50%、Mn：11.70%、P：0.006%、S：0.006%、Cr：0.70%、Mo：0.11%、V：0.11%；
（5）中频炉出钢后按1吨高碳铬铁、10吨电解金属锰的比例装中频炉11吨，继续熔化冶炼下一炉Mn13。
实施例2：
有30吨中频炉一座，熔化合金满炉时熔化周期为60min，留钢50%时，熔化周期为40min；另有80t转炉3座，冶炼Mn13时，成分控制如下：
C：0.95-1.15%、Si: 0.40-0.70%、Mn: 11.50-13.50%、P≤0.020%、S≤0.010%，Cr：0.60-1.00%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%
（1）冶炼Mn13使用的高碳铬铁成分为
C: 6.8%、Si：1.2%，Cr：59%、 P：0.022%、S：0.020%，其余为Fe和不可避免物质；
电解金属锰成分为：Mn：99.7%，其余为不可避免物质；
按1吨高碳铬铁、10吨电解金属锰的比例装满中频炉熔化；
实际入中频炉高碳铬铁为1.015t、电解金属锰为10.043t。
（2）中频炉送电20分钟后转炉装入脱硫后的铁水70.4t和脱硫后的生铁8.1t，开始正常冶炼，脱硫后的铁水成分为：
C：4.1%、Si：0.47%、Mn：0.29%、P：0.068%、S：0.003%，其余为Fe和不可避免物质；
生铁的成分为：
C：3.9%、Si: 0.40%、Mn: 0.30%、P:0.072%、S：0.003%，其余为Fe和不可避免物质。
冶炼终点前倒出50%以上炉渣，然后加入520kg铁矿石和1.51吨石灰点吹1分钟，取样分析P=0.004%后出钢，出钢过程加入铝丸210kg、硅铁672 kg、碳粉100kg、钼铁和钒铁，转炉出钢过程挡渣，渣厚≤50mm；
转炉出钢量71.4吨，出钢后成分为：
C：0.13%、Si：0.60%、Mn：0.05%、P：0.005%、S：0.005%、Cr：0.01%、Mo：0.12%、V：0.11%；
（3）出钢后将钢水转运到中频炉出钢位，中频炉混合溶液10.984吨出到转炉钢包内，出钢过程底吹氩搅拌，出钢后强搅5分钟后取样，成分为：
C：0.22%、Si：0.54%、Mn：11.70%、P：0.006%、S：0.006%、Cr：0.69%、Mo：0.10%、V：0.10%；
（4）将混合液体转运到LF调整碳成分、调整温度，然后转运到RH脱气，RH处理后的Mn13成分为：
C：1.05%、Si：0.53%、Mn：11.68%、P：0.006%、S：0.006%、Cr：0.70%、Mo：0.11%、V：0.11%；
（5）中频炉出钢后按1吨高碳铬铁、10吨电解金属锰的比例装中频炉11吨，继续熔化冶炼下一炉Mn13。
Claims (1)
1.一种高锰耐磨钢的冶炼方法，工艺步骤为：转炉+中频炉冶炼、LF钢包精炼、RH脱气、连铸，其特征在于：具体的操作步骤如下：
①转炉+中频炉冶炼
脱硫处理，脱硫后的铁水和生铁质量百分比为：
C：3.8-4.2%、Si：0.30-0.60%、Mn：0.30±0.01%、P：0.070±0.002%、S≤0.005%，其余为Fe和不可避免物质；
高炉铁水经脱硫处理后兑入转炉，同时加入质量分数10%的脱硫生铁，按正常冶炼过程冶炼，冶炼终点前倒出50%以上炉渣，然后加入500kg铁矿石和1.5吨石灰点吹1分钟，取样分析P≤0.005%后出钢，出钢过程加入铝丸和硅铁，其中铝丸的加入量为2.5kg/t，硅铁的加入量为8.1kg/t，转炉出钢过程挡渣，渣厚≤50mm；转炉出钢后成分为：
C：0.10-0.15、Si：0.40-0.60、Mn：0.05-0.15、P≤0.010、S≤0.007、Cr：0.01-0.05、Mo：0.10-0.20、V：0.10-0.20；
转炉冶炼时，用中频炉将高碳铬铁和电解金属锰熔化，其中高碳铬铁的加入量为12.3kg/t，高碳铬铁的成分为：
C：6.0-7.9%、Si：1.0-1.5%，Cr：58-61%、P：0.020-0.030%、S：0.020-0.030%、其余为Fe和不可避免物质；
其中电解金属锰的加入量为140 kg/t；电解金属锰成分为：Mn：99.7-99.9%，其余为不可避免物质；
熔化后的合金熔液与转炉粗钢水混合，混合后钢液成分为：
C：0.17-0.24%、Si：0.40-0.60%、Mn：11.5-12.5%、P≤0.013%、S≤0.010%、Cr：0.65-0.85%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%
②LF钢包精炼
将混合后的钢液运往LF炉精炼、调整碳成分、微调其他成分到完全符合Mn13标准要求后到RH脱气；钢液成分为：C：0.90-1.20%、Si: 0.30-0.80%、Mn: 11.00-14.00%、P≤0.035%、S≤0.030%，Cr：0.60-1.00%、Mo：0.05-0.15%、V：0.05-0.15%，其余为Fe和不可避免物质；
③RH脱气
钢水到达RH后，抽真空循环3分钟测温、取样，在真空度小于10mbar下循环时间大于10分钟，测温，破空，供连铸；
④连铸
钢水到连铸叉臂后镇静5-8分钟，开浇，对于220mm厚度钢坯，二次冷却水为530L/t钢，拉坯速度为0.8-1.0m/min。
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