CN103627955B - 高碳耐磨球料用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高碳耐磨球料用钢的生产方法，包括：转炉冶炼，LF精炼，VD脱气和连铸。本发明的高碳耐磨球用钢的生产工艺简单，能保证高碳耐磨球用钢的成材质量，提高成材率和生产效率，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体地说，涉及一种高碳耐磨球料用钢的生产方法。
背景技术
耐磨球作为耐磨铸件行业中的主要产品，其消耗量在耐磨铸件中占据着首位，占比达55％，被广泛应用于冶金矿山、建材水泥、火力发电、磁性材料等行业的物料研磨生产环节。
经济的持续快速发展推动我国矿山、建材水泥、电力等行业的不断发展，大型水利工程、高速铁路、大规模保障性安居工程等重大项目的建设使矿山、建材水泥、火力发电等各行业对耐磨球的需求量显著增加。高合金钢球虽然耐磨性很好，但是由于高合金球磨用钢大多采用模铸，生产效率低、成本高，根本不能满足市场需求，因此需要生产适应耐磨性优于碳素钢球且合金含量低、适于工业大生产的新型高耐磨钢球。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高碳耐磨球料用钢的生产方法，生产工艺简单，生产成本低。
本发明的技术方案如下：
一种高碳耐磨球料用钢的生产方法，包括：转炉冶炼，LF精炼，VD脱气和连铸，生产得到的所述高碳耐磨球料用钢的化学成分的质量百分含量包括：C0.67～0.82％、Si0.45～0.78％、Mn0.89～1.30％、P≤0.040％、S≤0.040％、V0.03～0.10％、Cr≤0.20％、Ni≤0.30％、Cu≤0.30％、Mo≤0.15％，其余为Fe和杂质；所述VD脱气的全过程软吹氩气，所述VD脱气的软吹时间为10～12min，软吹流量为50～60Nl/min，上台温度为1562～1575℃；所述VD脱气后每100吨钢水的气体含量为O2≤50ppm、N2≤90ppm、H2≤2.5ppm；所述VD脱气后每100吨钢水喂入硅钙线100m进行夹杂物变性；所述VD脱气的深真空时间≥13min；所述连铸的过热度为23～30℃，拉速为2.00～2.10m/min。
进一步:所述转炉冶炼的初始铁水的P的质量百分含量≤0.13％，S的质量百分含量≤0.050％；所述转炉冶炼的终点钢水的出钢温度为1605～1635℃，C的质量百分含量为0.10～0.30％，P的质量百分含量为0.001～0.018％，S的质量百分含量为0.005-0.024％。
进一步：所述转炉冶炼的冶炼过程中每100吨铁水加入白灰2600-3700kg、白云石860-2760kg、铁皮560-1800kg、萤石50-100kg；所述转炉冶炼的出钢过程中每100吨铁水加入矽铁400-500kg、无烟煤550-600kg、铝钙钡200kg、矽锰900kg和渣铁3100-3600kg进行脱氧合金化。
进一步，所述LF精炼包括加辅料造渣、加合金微调；每100吨钢水加入的所述辅料包括：白灰500-800kg、萤石60-95kg、矾土150-200kg、电石100kg；每100吨钢水加入的所述合金包括：锰铁50-300kg、硅铁30-50kg、铝线100m；所述LF精炼的后期每100吨钢水加入40kg钒铁。
进一步：所述LF精炼的就位温度为1479～1495℃，离位温度为1540～1562℃，精炼时间为28～39min。
进一步，生产得到的所述高碳耐磨球料用钢的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.67％、Si0.78％、Mn1.25％、P0.008％、S0.003％、V0.045％、Cr0.15％、Ni0.05％、Cu0.09％、Mo0.03％；或者，C0.75％、Si0.58％、Mn1.10％、P0.023％、S0.014％、V0.046％、Cr0.18％、Ni0.11％、Cu0.19％、Mo0.10％；或者，C0.81％、Si0.45％、Mn0.89％、P0.015％、S0.009％、V0.040％、Cr0.20％、Ni0.17％、Cu0.23％、Mo0.09％；或者，C0.68％、Si0.65％、Mn1.30％、P0.040％、S0.020％、V0.10％、Cr0.09％、Ni0.30％、Cu0.14％、Mo0.15％；或者，C0.82％、Si0.55％、Mn0.90％、P0.030％、S0.040％、V0.030％、Cr0.11％、Ni0.21％、Cu0.30％、Mo0.12％。
本发明的技术效果如下：
1、本发明的高碳耐磨球用钢的成本低，钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好。
2、本发明的高碳耐磨球用钢的生产工艺简单，能保证高碳耐磨球用钢的成材质量，提高成材率和生产效率，生产成本低。
具体实施方式
本发明的高碳耐磨球用钢的生产方法的具体流程如下：
步骤S1：转炉冶炼
转炉冶炼的初始铁水的P的质量百分含量≤0.13％，S的质量百分含量≤0.050％。转炉冶炼的终点钢水的出钢温度为1605～1635℃，C的质量百分含量为0.10～0.30％，P的质量百分含量为0.001～0.018％，S的质量百分含量为0.005～0.024％。转炉冶炼的冶炼过程中每100吨铁水加入白灰2600-3700kg、白云石860-2760kg、铁皮560-1800kg、萤石50-100kg。转炉冶炼的出钢过程中每100吨铁水加入矽铁400-500kg、无烟煤550-600kg、铝钙钡200kg、矽锰900kg和渣铁3100-3600kg进行脱氧合金化。各实施例的转炉冶炼的相关工艺参数如表1～表3所示。
表1各实施例的转炉的出钢温度及终点钢水的成分
表2各实施例的转炉冶炼的冶炼过程中加入物质的质量(kg/100t)
| 实施例 | 白灰 | 白云石 | 铁皮 | 萤石 |
| 1 | 2600 | 2000 | 1800 | 50 |
| 2 | 3000 | 860 | 1500 | 100 |
| 3 | 3670 | 2760 | 560 | 70 |
| 4 | 3000 | 1000 | 600 | 65 |
| 5 | 3700 | 1900 | 1300 | 85 |
表3各实施例的转炉冶炼的出钢过程中加入物质的质量(kg/100t)
| 实施例 | 矽铁 | 无烟煤 | 铝钙钡 | 矽锰 | 渣铁 |
| 1 | 450 | 580 | 200 | 900 | 3400 |
| 2 | 400 | 600 | 200 | 900 | 3600 |
| 3 | 490 | 550 | 200 | 900 | 3100 |
| 4 | 450 | 550 | 200 | 900 | 3300 |
| 5 | 500 | 540 | 200 | 900 | 3100 |
步骤S2：LF精炼
LF精炼根据钢水成分及温度变化进行加辅料造渣，加合金进行微调和升温操作。具体为每100吨钢水加入如下成分进行加辅料造渣：白灰500-800kg、萤石60-95kg、矾土150-200kg、电石100kg。根据精炼就位成分每100吨钢水加入如下合金进行微调：锰铁50-300kg，硅铁30-50kg，铝线100m。LF精炼的就位温度为1479～1495℃，离位温度为1540～1562℃，精炼时间为28～39min。在LF精炼的后期按高碳耐磨球料用钢成分要求每100吨钢水加入钒铁40kg到钢水中。各实施例的LF精炼的相关工艺参数如表4～表6所示。
表4各实施例的LF精炼的炉温度控制工艺参数
| 实施例 | 精炼就位温度℃ | 精炼离位温度℃ | 精炼处理时间min |
| 1 | 1479 | 1550 | 28 |
| 2 | 1495 | 1562 | 39 |
| 3 | 1480 | 1540 | 35 |
| 4 | 1490 | 1548 | 33 |
| 5 | 1485 | 1557 | 36 |
表5各实施例的用于造渣的辅料的含量(kg/100t)
| 实施例 | 白灰 | 萤石 | 矾土 | 电石 |
| 1 | 500 | 65 | 150 | 100 |
| 2 | 670 | 95 | 200 | 100 |
| 3 | 790 | 70 | 180 | 100 |
| 4 | 550 | 60 | 200 | 100 |
| 5 | 800 | 90 | 160 | 100 |
表6各实施例的用于微调的合金的含量
| 实施例 | 锰铁(kg/100t) | 硅铁(kg/100t) | 铝线(m/100t) | 钒铁(kg/100t) |
| 1 | 100 | 50 | 100 | 40 |
| 2 | 50 | 45 | 100 | 40 |
| 3 | 289 | 30 | 100 | 40 |
| 4 | 300 | 35 | 100 | 40 |
| 5 | 80 | 50 | 100 | 40 |
步骤S3：VD脱气
LF精炼后钢水经VD炉真空脱气处理，进一步降低钢中有害气体含量，提高钢的洁净度，VD脱气全过程软吹氩气。VD脱气的软吹时间为10～12min，软吹流量为50～60Nl/min，上台温度为1562～1575℃。VD脱气后每100吨钢水的气体含量为O2≤50ppm、N2≤90ppm、H2≤2.5ppm。VD脱气后每100吨钢水喂入硅钙线100m进行夹杂物变性，VD脱气的深真空时间≥13min。各实施例的VD脱气的相关工艺参数如表7所示
表7各实施例的VD脱气工艺参数
| 实施例 | 软吹时间min | 软吹流量NL/min | 上台温度℃ |
| 1 | 10 | 50 | 1562 |
| 2 | 12 | 60 | 1575 |
| 3 | 11 | 53 | 1568 |
| 4 | 10 | 55 | 1573 |
| 5 | 11 | 57 | 1570 |
步骤S4：连铸
连铸生产中连铸的过热度为23～30℃，拉速为2.00～2.10m/min。各实施例的连铸的相关工艺参数如表8所示。
表8各实施例的连铸的过热度和拉速
| 实施例 | 过热度(℃) | 拉速(m/min) |
| 1 | 25 | 2.10 |
| 2 | 23 | 2.00 |
| 3 | 30 | 2.10 |
| 4 | 27 | 2.05 |
| 5 | 29 | 2.10 |
经过上述生产过程，制备得到的高碳耐磨球用钢的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.67～0.82％、Si0.45～0.78％、Mn0.89～1.30％、P≤0.040％、S≤0.040％、V0.03～0.10％、Cr≤0.20％、Ni≤0.30％、Cu≤0.30％、Mo≤0.15％，其余为Fe和杂质。各实施例的成品的成分的质量百分含量如表9所示。
表9各实施例的成品成分(％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | V | Cr | Ni | Cu | Mo |
| 1 | 0.67 | 0.78 | 1.25 | 0.008 | 0.003 | 0.045 | 0.15 | 0.05 | 0.09 | 0.03 |
| 2 | 0.75 | 0.58 | 1.10 | 0.023 | 0.014 | 0.046 | 0.18 | 0.11 | 0.19 | 0.10 |
| 3 | 0.81 | 0.45 | 0.89 | 0.015 | 0.009 | 0.040 | 0.20 | 0.17 | 0.23 | 0.09 |
| 4 | 0.68 | 0.65 | 1.30 | 0.040 | 0.020 | 0.100 | 0.09 | 0.30 | 0.14 | 0.15 |
| 5 | 0.82 | 0.55 | 0.90 | 0.030 | 0.040 | 0.030 | 0.11 | 0.21 | 0.30 | 0.12 |
步骤S5：检测连铸坯表面质量
检测上述实施例的连铸坯的表面质量，其表面质量完全满足生产耐磨球料要求。
步骤S6：轧制高碳耐磨球料用钢
上述连铸坯采用连轧工艺，经过连轧机组，轧制成圆钢，圆钢满足锻造或轧制钢球用钢要求，各实施例的热轧圆钢表面硬度如表10所示。
表10热轧圆钢表面硬度
本发明的高碳耐磨球用钢成本低，钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好；而且生产工艺简单，能保证成材质量，提高成材率和生产效率，生产成本低。
Claims (4)
1.一种高碳耐磨球料用钢的生产方法，其特征在于，包括：转炉冶炼，LF精炼，VD脱气和连铸，所述LF精炼包括加辅料造渣、加合金微调；每100吨钢水加入的所述辅料包括：白灰500-800kg、萤石60-95kg、矾土150-200kg、电石100kg；每100吨钢水加入的所述合金包括：锰铁50-300kg、硅铁30-50kg、铝线100m；所述LF精炼的后期每100吨钢水加入40kg钒铁；所述LF精炼的就位温度为1479～1495℃，离位温度为1540～1562℃，精炼时间为28～39min；生产得到的所述高碳耐磨球料用钢的化学成分的质量百分含量包括：C0.67～0.82％、Si0.45～0.78％、Mn0.89～1.30％、P≤0.040％、S≤0.040％、V0.03～0.10％、Cr≤0.20％、Ni≤0.30％、Cu≤0.30％、Mo≤0.15％，其余为Fe和杂质；所述VD脱气的全过程软吹氩气，所述VD脱气的软吹时间为10～12min，软吹流量为50～60Nl/min，上台温度为1562～1575℃；所述VD脱气后每100吨钢水的气体含量为O2≤50ppm、N2≤90ppm、H2≤2.5ppm；所述VD脱气后每100吨钢水喂入硅钙线100m进行夹杂物变性；所述VD脱气的深真空时间≥13min；所述连铸的过热度为23～30℃，拉速为2.00～2.10m/min。
2.如权利要求1所述的高碳耐磨球料用钢的生产方法，其特征在于:所述转炉冶炼的初始铁水的P的质量百分含量≤0.13％，S的质量百分含量≤0.050％；所述转炉冶炼的终点钢水的出钢温度为1605～1635℃，C的质量百分含量为0.10～0.30％，P的质量百分含量为0.001～0.018％，S的质量百分含量为0.005-0.024％。
3.如权利要求2所述的高碳耐磨球料用钢的生产方法，其特征在于:所述转炉冶炼的冶炼过程中每100吨铁水加入白灰2600-3700kg、白云石860-2760kg、铁皮560-1800kg、萤石50-100kg；所述转炉冶炼的出钢过程中每100吨铁水加入矽铁400-500kg、无烟煤550-600kg、铝钙钡200kg、矽锰900kg和渣铁3100-3600kg进行脱氧合金化。
4.如权利要求1所述的高碳耐磨球料用钢的生产方法，其特征在于，生产得到的所述高碳耐磨球料用钢的化学成分的质量百分含量包括：C0.67％、Si0.78％、Mn1.25％、P0.008％、S0.003％、V0.045％、Cr0.15％、Ni0.05％、Cu0.09％、Mo0.03％；或者，C0.75％、Si0.58％、Mn1.10％、P0.023％、S0.014％、V0.046％、Cr0.18％、Ni0.11％、Cu0.19％、Mo0.10％；或者，C0.81％、Si0.45％、Mn0.89％、P0.015％、S0.009％、V0.040％、Cr0.20％、Ni0.17％、Cu0.23％、Mo0.09％；或者，C0.68％、Si0.65％、Mn1.30％、P0.040％、S0.020％、V0.10％、Cr0.09％、Ni0.30％、Cu0.14％、Mo0.15％；或者，C0.82％、Si0.55％、Mn0.90％、P0.030％、S0.040％、V0.030％、Cr0.11％、Ni0.21％、Cu0.30％、Mo0.12％。
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| GR01 | Patent grant |