CN108220530A - 低碳高合金钢的纯净化方法 - Google Patents

低碳高合金钢的纯净化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108220530A
CN108220530A CN201810042651.5A CN201810042651A CN108220530A CN 108220530 A CN108220530 A CN 108220530A CN 201810042651 A CN201810042651 A CN 201810042651A CN 108220530 A CN108220530 A CN 108220530A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
molten steel
sublimate
deoxidation
during
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201810042651.5A
Other languages
English (en)
Inventor
徐亚东
虢俊志
张勇
杨勇
张光兵
董慧玲
郭敏
肖玉平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rizhao City Product Quality Supervision And Inspection Institute
Original Assignee
Rizhao City Product Quality Supervision And Inspection Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rizhao City Product Quality Supervision And Inspection Institute filed Critical Rizhao City Product Quality Supervision And Inspection Institute
Priority to CN201810042651.5A priority Critical patent/CN108220530A/zh
Publication of CN108220530A publication Critical patent/CN108220530A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006—Adding metallic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064—Dephosphorising; Desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

一种低碳高合金钢的纯净化方法，涉及钢液纯净化技术领域，特别是属于一种低碳高合金钢的脱氧及去除夹杂物的纯净化处理方法。其特征在于，包括如下步骤：（1）电炉/转炉初炼期间：制定吹炼所需的理论吹氧量，采用碳粉预脱氧及铝球沉淀脱氧；（2）LF精炼期间：根据钢液中[O]含量喂入铝线，采用扩散脱氧；（3）VD/RH精炼期间：进行钙化处理、稀土处理；（4）软吹期间：控制钢液的软吹时间、底吹氩强度和氩气流量；（5）模铸/连铸期间：采用氩气保护。本发明具有可以明显提高低碳高合金钢的脱氧效果，有效去除低碳高合金钢的夹杂物，显著降低钢中全氧含量和夹杂物级别，提高钢材的纯净度的积极效果。

Description

低碳高合金钢的纯净化方法
技术领域
本发明涉及钢液纯净化技术领域，特别是属于一种低碳高合金钢的脱氧及去除夹杂物的纯净化处理方法。
背景技术
随着钢铁冶炼技术的发展，对钢纯净度的要求越来越高，特别是高级轴承钢、高级切割线、高级帘线钢、超临界锅炉管道用钢都对钢的纯净度（全氧含量、各类夹杂物级别、其它杂质元素含量等）有着近乎苛刻的要求。“高纯净钢”是一类钢产品，是指含非金属夹杂物和气体很少的钢，其各种夹杂物，如氧化物、硫化物、硅酸盐、氢、氧、氮的含量均要求很低。实践证明，钢材的纯净度越高，其性能越高，使用寿命也越长。钢中杂质含量降到一定水平时，钢材的性能将发生质变。因此，高纯净钢可广泛应用于国防军工、高新技术行业以及机械、汽车等高端产品中，具有更好的发展前景和更广泛的应用。
电炉/转炉炼钢后期由于吹氧助熔而溶入过量的氧，过量的氧使钢液凝固时析出形成氧化物夹杂和气泡，直接影响着铸坯和钢产品质量。钢液终点氧含量是钢中夹杂物的源头，因此在冶炼过程中需要降低钢液终点氧含量。目前，国内工业炼钢生产过程中主要采用铝脱氧，即在出钢和精炼过程中将铝加入钢液中，此方法虽然简单，但脱氧效果并不稳定，易生成Al2O3类夹杂物。由于Al2O3类夹杂物熔点高，其在钢液中成絮状分布，颗粒细小不易上浮进渣，极易造成钢中非金属夹杂物增加，从而造成钢液中的全氧含量及各类夹杂物级别居高不下，进而影响钢应用于更为高端的产品中。因此，提高低碳高合金钢的脱氧效果，去除低碳高合金钢的夹杂物，提高钢材的纯净度是目前钢铁冶炼技术领域迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种低碳高合金钢的纯净化方法，以达到提高低碳高合金钢的脱氧效果，有效去除夹杂物，降低钢中全氧含量和夹杂物级别，提高钢材的纯净度的目的。
本发明所提供的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）电炉/转炉初炼期间的纯净化
电炉/转炉熔清期后根据熔清后钢液中各元素的化学成分制定后续吹炼中所需的理论吹氧量，来防止钢液的过氧化程度；
在电炉/转炉出钢过程中采用碳粉预脱氧及铝球沉淀脱氧来降低钢液中脱氧产物Al2O3的含量；
（2）LF精炼期间的纯净化
在LF炉精炼就位时，根据钢液中[O]含量喂入相应数量的铝线进行脱氧；
LF精炼过程中全程采用扩散脱氧从而在达到钢液脱氧的同时，消除或减少脱氧产物进入钢液的数量；
（3）VD/RH精炼期间的纯净化
在钢液进行VD/RH精炼前进行钙化处理，以增加夹杂物在钢液中上浮的时间，使其尽可能地排除钢液；
在VD/RH处理后对钢液进行稀土处理，以达到进一步对钢液脱氧、脱硫和变质夹杂的目的；
（4）软吹期间的纯净化
通过控制钢液软吹时间、底吹氩强度和氩气流量达到使夹杂物进一步充分上浮及深脱氧的目的；
（5）模铸/连铸期间的纯净化
在钢液浇注过程中采用氩气保护的方式来避免钢液的二次氧化。
本发明所提供的低碳高合金钢的纯净化方法，在电炉/转炉初炼期间钢液全部熔清后测定各元素的含量，之后根据各元素的含量依据经验公式确定后续吹氧量，控制钢液吹炼过程中的过氧，以防止钢液过氧化。在电炉/转炉出钢阶段根据出钢量进行分阶段脱氧，采用成本较低的碳粉部分代替较高成本的铝，在达到脱氧的同时降低了铝的用量，在达到同样脱氧效果的前提下降低了成本，同时减少了钢中Al2O3夹杂物的量和全氧含量。在钢液精炼就位时根据钢液中自由氧含量喂入相应数量的铝线；LF精炼过程中持续地采用扩散脱氧的方式脱氧。在VD/RH精炼期间，为增加夹杂物充分上浮的时间，在VD前进行钙处理；VD处理后采用稀土处理的方式进行终脱氧、终脱硫及最终夹杂物变性处理操作。在软吹期间，通过控制软吹时间和软吹强度来对钢液进行软吹处理以使钢液中的夹杂物充分上浮。在模铸/连铸期间，采用氩气保护等措施来避免钢液浇注过程中二次氧化来达到降低钢液中的氧及氧化物夹杂的目的。本发明通过在电炉/转炉初炼、LF精炼、VD/RH精炼、软吹、模铸/连铸各个期间/阶段，采用多种技术手段的综合运用，可以达到充分脱氧、降低各类夹杂物级别，最终使低碳高合金钢的全氧含量TO稳定控制在不大于15μg/g，A类和C类夹杂物（粗系和细系）级别不大于1.0级，B类和D类夹杂物（粗系和细系）级别均不大于1.5级；Ds类夹杂物级别不大于1.5级；各类夹杂物总和不大于3.5级。
因此，本发明具有可以明显提高低碳高合金钢的脱氧效果，有效去除低碳高合金钢的夹杂物，显著降低钢中全氧含量和夹杂物级别，提高钢材的纯净度的积极效果。
附图说明
附图部分公开了本发明具体实施例，其中，
图1，P91钢A类细系夹杂物的分布图；
图2，P91钢B类细系夹杂物的分布图；
图3，P91钢C类细系夹杂物的分布图；
图4，P91钢D类细系夹杂物的分布图；
图5，P91钢Ds类细系夹杂物的分布图；
图6，P91钢各类夹杂物总和的分布图；
图7，P91钢总氧含量分布图；
图8，P91钢抗屈强度图；
图9，P91钢抗张强度图；
图10 ，P91钢常温冲击韧性图；
图11 ，P92钢A类细系夹杂物的分布图；
图12，P92钢B类细系夹杂物的分布图；
图13，P92钢C类细系夹杂物的分布图；
图14，P92钢D细系夹杂物的分布图；
图15，P92钢各类夹杂物总和的分布图；
图16，P92钢总氧含量分布图；
图17，P92钢抗屈强度和抗张强度图；
图18，P92钢断面收缩率和延伸率图；
图19，P92钢冲击韧性图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例一：
本实施例中，低碳高合金钢选用P91钢，分别选用了377支、800支低碳高合金钢进行了纯度和性能指数试验。低碳高合金钢采用“电炉/转炉初炼→LF精炼→VD/RH精炼→软吹→模铸/连铸”的工艺进行纯净化处理，钢水量为50吨。
（1）电炉/转炉期间的纯净化：电炉/转炉熔清期后根据熔清后钢液中各元素的化学成分制定后续吹炼中所需的理论吹氧量，来防止钢液的过氧化程度；在电炉/转炉出钢过程中采用碳粉预脱氧及铝球沉淀脱氧来降低钢液中脱氧产物Al2O3的含量。
在电炉/转炉冶炼工序中，当炉料熔清后，取样测定各元素的化学成分。根据经验公式计算理论吹氧量以防钢水过氧化。当理论耗氧量耗完后，取样分析钢液化学成分。当钢液中的[C]在0.04%～0.05%之间、[P]≤0.05%、温度在1680℃～1700℃之间时电炉出钢。
（2）LF精炼期间的纯净化：在LF炉精炼就位时根据钢液中[O]含量喂入相应数量的铝线进行脱氧；LF精炼过程中全程采用扩散脱氧从而在达到钢液脱氧的同时，消除或减少脱氧产物进入钢液的数量。
当电炉出钢量在2吨左右时，向钢液中加入30kg的碳粉进行碳粉预脱氧；当电炉出钢5吨左右时，向钢液加入70kg的铝球进行沉淀脱氧；当电炉出钢10吨左右时，向钢液中按照国家标准、行业标准、国际标准或技术条件或技术条件规定的硅、锰含量的下限加入硅铁、锰铁等合金进行脱氧合金化操作。合金的加入量按照成分规格的下限加入，同时加入白灰、精炼渣等造渣材料。
如在技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%～1.2%。当电炉出钢10吨左右时，向优质碳素结构钢钢液中按照标准或技术条件规定的锰含量的下限加入锰量0.5%。
如镇静钢中的含硅量通常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。当电炉出钢10吨左右时，向镇静钢钢液中按照标准或技术条件规定的硅含量的下限加入硅量0.1%；向沸腾钢钢液中按照标准或技术条件规定的硅含量的下限加入硅量0.03%。
将出钢完毕的钢液移至喂线处理工位，测定钢液中的自由氧[O]含量为190μg/g，根据钢中自由氧含量喂入75kg的铝线，之后将钢液移至LF精炼工位进行精炼处理。LF精炼过程中视钢液温度情况将钢液温度加入至1560℃～1580℃再进行造白渣操作。造白渣过程中采用铝粉、电石粉、硅铁粉对渣进行还原。在造白渣过程中多次取渣样进行观察，当渣颜色呈白色时，测定渣中的（FeO）的含量。
（3）VD/RH精炼期间的纯净化：在钢液进行VD/RH精炼前进行钙化处理，以增加夹杂物在钢液中上浮的时间使其尽可能地排除钢液；
在VD/RH处理后对钢液进行稀土处理，以达到进一步对钢液脱氧、脱硫和变质夹杂的目的。
在造白渣过程中多次取渣样进行观察，当渣颜色呈白色时，测定渣中的（FeO）的含量，当（FeO）≤0.5%时，钢液中[O] ≤5μg/g时，维持白渣时间20min之后进行钙处理，具体为将钢液移至喂线工位喂入200m的硅钙线。喂入200m的硅钙线后进行VD真空处理。VD真空处理后将钢液移出VD工位采用钢液压入法压入7.5kg的稀土中间合金（65%的Ce, 35%的La）。
（4）软吹期间的纯净化：通过控制钢液软吹时间、底吹氩强度和氩气流量达到使夹杂物进一步充分上浮及深脱氧的目的。
VD真空处理后将钢液移出VD工位采用钢液压入法压入7.5kg的稀土中间合金（65%的Ce, 35%的La）后加入覆盖剂进行软吹，软吹处理时氩气流量控制在不大于20L/min，软吹时间控制在25min。
（5）模铸/连铸期间的纯净化：在钢液浇注过程中采用氩气保护的方式来避免钢液的二次氧化。
软吹后根据钢液温度情况进行适当的镇静处理使钢液温度达到1550℃～1560℃进行模铸/连铸。其主要技术手段是在钢液浇注前向浇注***中充满氩气，浇注过程中在钢包水口及中注管部位采用氩气保护，使中注管至水口处处于氩气保护状态从而达到有效隔绝空气的目的防止钢液在浇注过程中产生二次氧化。同时缩短钢液水口与中注管之间的距离来进一步防止钢液在浇注过程中的二次氧化。
最终测定的377支P91钢为采用本发明所提供的低碳高合金钢的纯净化方法生产的、800支P91钢为采用现有的纯净化方法生产的，它们的纯度和性能指数对比如图1所示的A类细系夹杂物的分布，如图2 所示的B类细系夹杂物的分布，如图3 所示的C类细系夹杂物的分布，如图4 所示的D类细系夹杂物的分布，如图5 所示的Ds类细系夹杂物的分布，
如图6所示的各类夹杂物总和的分布。
通过在电炉/转炉初炼、LF精炼、VD/RH精炼、软吹、模铸/连铸各个期间/阶段，采用多种技术手段的综合运用，最终使低碳高合金钢的全氧含量TO稳定控制在不大于15μg/g，A类和C类夹杂物（粗系和细系）级别不大于1.0级，B类和D类夹杂物（粗系和细系）级别均不大于1.5级；Ds类夹杂物级别不大于1.5级；各类夹杂物总和不大于3.5级。
表1 P91钢的纯净化效果表
To(μg/g) A类细系 A类粗系 B类细系 B类粗系 C类细系 C类粗系 D类细系 D类粗系 DS类
12 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0 0 0.5
进一步的，在电炉/转炉冶炼过程，根据熔清后的各元素含量来计算后续熔炼期所需的理论耗氧量，其计算公式如下：
TO理论=5×7.76×[15%-(Fe)熔渣%]/80% +T×[(C%-0.05%)×9.307+(Mn%-0.08%)×24.073+（Cr%-0.15%）×15.115+(P%-0.005%)×5.423]/80%
上式中：
T为熔池中钢水量（t），按照炉料装入量×90%+电炉（转炉）留钢量计算；
C%、Mn%、Cr%、P%为熔清后取样分析成分；
15%为熔渣中（FeO）的平衡点；
80%为氧气利用率。
进一步的，在电炉/转炉出钢过程中，在不同的出钢量时，分别采用碳粉预脱氧和铝球沉淀脱氧的脱氧工艺：当钢液出钢量达到2～5吨时，向钢液中添加吨钢为（0.4～0.6）kg/t的碳粉对钢液进行预脱氧；当出钢量达到5～8吨时，向钢液中添加吨钢为（1.2～1.8）kg/t的铝球进行沉淀脱氧；当出钢量达到10吨以后时，根据国家标准、行业标准、国际标准或技术条件中的规定向钢液中按照下限添加硅铁、锰铁等进行脱氧与合金化操作。加入碳粉预脱氧，可以达到在钢水不增碳的条件下不仅起到减少较为昂贵的铝的加入量，而且可以达到降低由脱氧剂铝生成的Al2O3的量，进而减轻后续工艺中脱除Al2O3的负担。
进一步的，当出钢完毕后并且钢液在LF精炼就位后，测定钢液中的自由氧[O]含量后，根据钢中[O]含量，喂入不同数量的铝线进行进一步的脱氧：当钢液中[O]含量≥400μg/g时喂入吨钢为（1.6～2.4）kg的铝线；
当钢液中[O]含量在（200～400）μg/g时，喂入吨钢为（0.8～1.6）kg的铝线；
当钢液中[O]含量在（100～200）μg/g时，喂入铝线数量为吨钢（0.6～0.8）kg；
当钢液中[O]含量≥50μg/g时，喂入铝线为吨钢（0.3～0.6）kg。
进一步的，将钢液经过喂铝线脱氧处理后的钢液转运至LF精炼工位，测温后根据钢液温度情况将钢液加热到适宜温度后，进行造白渣操作。在LF精炼过程中，根据熔渣颜色的变化，不间断地分批次地多次添加铝粉、电石、硅铁粉进行扩散脱氧，扩散脱氧剂总量控制在吨钢（2～3）kg的范围内；当形成弱电石渣后，采用硅铁粉脱氧并提高精炼温度，破坏弱电石渣，直至渣中（FeO）%≤0.5%，渣中自由氧含量≤5μg/g后，方可向钢液中添加合金使钢液合金化。
钢液合金化的合金成分的微调必须在白渣状态下调整，调整完最后一批合金后，继续向钢液面加入铝粉、硅铁粉或电石重新将熔渣调至白渣状态，并且保持白渣状态20min以上方可进行一步钙化处理。
进一步的，在LF工序完成合金调整并维持熔渣白渣状态20min后将钢液移至喂线工位进行钙化处理，吨钢喂入硅钙线数量为（3～5）m时，进行钙化处理，以增加钢液中各类夹杂物充分上浮的时间，使夹杂物进入熔渣排除，之后将钙化处理后的钢液移至VD处理工序进行真空处理。
进一步的，钢液经VD处理后，将钢液车移出VD工位进行稀土处理，具体为采用钢液压入的方法将稀土合金压入钢液面深度500mm以下，稀土中间合金压入量按稀土元素浓度（30～100）μg/g控制，来对钢液进行终脱氧、终脱硫及终夹杂物变性处理。
进一步的，钢液经稀土处理后，将经过稀土处理的钢液加入覆盖剂，进行软吹处理，软吹处理根据钢液容量及钢水重量，调整底吹氩气强度和流量使熔渣处于轻微流动状态且钢液面无裸露，氩气的流动速度为0.05～0.1m/s，钢液软吹时间控制在20min以上，以促使钢液中夹杂物充分上浮进入渣中。
进一步的，钢液在浇注过程中防止钢液的二次氧化，其主要技术手段是在钢液浇注前向浇注***中充满氩气，浇注过程中在钢包水口及中注管部位采用氩气保护，使中注管至水口处处于氩气保护状态从而达到有效隔绝空气的目的防止钢液在浇注过程中产生二次氧化。同时缩短钢液水口与中注管之间的距离来进一步防止钢液在浇注过程中的二次氧化。
采用本发明所提供的低碳高合金钢的纯净化方法，377支P91低碳高合金钢的总氧含量、抗屈强度、抗张强度、常温冲击韧性等性能指标均能达到国家标准、行业标准、国际标准或技术条件的要求，其各项具体性能指标测试结果如图7所示的总氧含量分布，如图8所示的抗屈强度，如图9所示的抗张强度，如图10所示的常温冲击韧性。
实施例二：
本实施例中，低碳高合金钢选用P92钢，分别选用了38支低碳高合金钢进行了纯度和性能指数试验。低碳高合金钢采用“电炉/转炉→LF精炼→VD/RH精炼→软吹→模铸/连铸”的工艺进行纯净化处理，钢水量为50吨。
（1）电炉/转炉期间的纯净化：电炉/转炉熔清期后根据熔清后钢液中各元素的化学成分制定后续吹炼中所需的理论吹氧量，来防止钢液的过氧化程度；在电炉/转炉出钢过程中采用碳粉预脱氧及铝球沉淀脱氧来降低钢液中脱氧产物Al2O3的含量。
在电炉/转炉冶炼工序中，当炉料熔清后，取样测定各元素的化学成分。根据经验公式计算理论吹氧量以防钢水过氧化。当理论耗氧量耗完后，取样分析钢液化学成分。当钢液中的[C]在0.04%～0.05%之间、[P]≤0.05%、温度在1685℃～13950℃之间时电炉出钢。
（2）LF精炼期间的纯净化：在LF炉精炼就位时根据钢液中[O]含量喂入相应数量的铝线进行脱氧；LF精炼过程中全程采用扩散脱氧从而在达到钢液脱氧的同时，消除或减少脱氧产物进入钢液的数量。
当电炉出钢量在2吨左右时，向钢液中加入28kg的碳粉进行碳粉预脱氧；当电炉出钢5吨左右时，向钢液加入68kg的铝球进行沉淀脱氧；当电炉出钢10吨左右时，向钢液中按照国家标准、行业标准、国际标准或技术条件或技术条件规定的硅、锰含量的下限加入硅铁、锰铁等合金进行脱氧合金化操作。合金的加入量按照成分规格的下限加入，同时加入白灰、精炼渣等造渣材料。
将出钢完毕的钢液移至喂线处理工位，测定钢液中的自由氧[O]含量为195μg/g，根据钢中自由氧含量喂入76kg的铝线，之后将钢液移至LF精炼工位进行精炼处理。LF精炼过程中视钢液温度情况将钢液温度加入至1565℃～1575℃再进行造白渣操作。造白渣过程中采用铝粉、电石粉、硅铁粉对渣进行还原。在造白渣过程中多次取渣样进行观察，当渣颜色呈白色时，测定渣中的（FeO）的含量。
（3）VD/RH精炼期间的纯净化：在钢液进行VD/RH精炼前进行钙化处理，以增加夹杂物在钢液中上浮的时间使其尽可能地排除钢液；
在VD/RH处理后对钢液进行稀土处理，以达到进一步对钢液脱氧、脱硫和变质夹杂的目的。
在造白渣过程中多次取渣样进行观察，当渣颜色呈白色时，测定渣中的（FeO）的含量，当（FeO）≤0.5%时，钢液中[O] ≤4μg/g时，维持白渣时间20min之后进行钙处理，具体为将钢液移至喂线工位喂入200m的硅钙线。喂入200m的硅钙线后进行VD真空处理。VD真空处理后将钢液移出VD工位采用钢液压入法压入7.6kg的稀土中间合金（65%的Ce, 35%的La）。
（4）软吹期间的纯净化：通过控制钢液软吹时间、底吹氩强度和氩气流量达到使夹杂物进一步充分上浮及深脱氧的目的。
VD真空处理后将钢液移出VD工位采用钢液压入法压入7.6kg的稀土合金（65%的Ce, 35%的La）后加入覆盖剂进行软吹，软吹处理时氩气流量控制在不大于20L/min，软吹时间控制在22min。
（5）模铸/连铸期间的纯净化：在钢液浇注过程中采用氩气保护的方式来避免钢液的二次氧化。
软吹后根据钢液温度情况进行适当的镇静处理使钢液温度达到1552℃～1558℃进行模铸/连铸。其主要技术手段是在钢液浇注前向浇注***中充满氩气，浇注过程中在钢包水口及中注管部位采用氩气保护，使中注管至水口处处于氩气保护状态从而达到有效隔绝空气的目的防止钢液在浇注过程中产生二次氧化。同时缩短钢液水口与中注管之间的距离来进一步防止钢液在浇注过程中的二次氧化。
最终测定的38支低碳高合金钢为采用本发明所提供的低碳高合金钢的纯净化方法生产的，其纯度和性能指数如图11所示的A类细系夹杂物的分布，如图12所示的B类细系夹杂物的分布，如图13所示的C类细系夹杂物的分布，如图14所示的D细系夹杂物的分布，如图15所示的各类夹杂物总和的分布。
通过在电炉/转炉、LF精炼、VD/RH精炼、软吹、模铸/连铸各个期间/阶段，采用多种技术手段的综合运用，最终使低碳高合金钢的全氧含量TO稳定控制在不大于20μg/g，A类和C类夹杂物（粗系和细系）级别不大于1.0级，B类和D类夹杂物（粗系和细系）级别均不大于1.5级；Ds类夹杂物级别不大于1.5级；各类夹杂物总和不大于3.5级。
表2 P92钢的纯净化效果表
To(μg/g) A细系 A粗系 B细系 B粗系 C细系 C粗系 D细系 D粗系 DS
12 0.5 0 0.5 0 0.5 0 0 0 0.5
进一步的，在电炉/转炉冶炼过程，根据熔清后的各元素含量来计算后续熔炼期所需的理论耗氧量，其计算公式如下：
TO理论=5×7.76×[15%-(Fe)熔渣%]/80% +T×[(C%-0.05%)×9.307+(Mn%-0.08%)×24.073+（Cr%-0.15%）×15.115+(P%-0.005%)×5.423]/80%
上式中：
T为熔池中钢水量（t），按照炉料装入量×90%+电炉（转炉）留钢量计算；
C%、Mn%、Cr%、P%为熔清后取样分析成分；
15%为熔渣中（FeO）的平衡点；
80%为氧气利用率。
进一步的，在电炉/转炉出钢过程中，在不同的出钢量时，分别采用碳粉预脱氧和铝球沉淀脱氧的脱氧工艺：当钢液出钢量达到2～5吨时，向钢液中添加吨钢为（0.45～0.55）kg/t的碳粉对钢液进行预脱氧；当出钢量达到5～8吨时，向钢液中添加吨钢为（1.3～1.6）kg/t的铝球进行沉淀脱氧；当出钢量达到10吨以后时，根据国家标准、行业标准、国际标准或技术条件中的规定向钢液中按照下限添加硅铁、锰铁等进行脱氧与合金化操作。加入碳粉预脱氧，可以达到在钢水不增碳的条件下不仅起到减少较为昂贵的铝的加入量，而且可以达到降低由脱氧剂铝生成的Al2O3的量，进而减轻后续工艺中脱除Al2O3的负担。
进一步的，当出钢完毕后并且钢液在LF精炼就位后，测定钢液中的自由氧[O]含量后，根据钢中[O]含量，喂入不同数量的铝线进行进一步的脱氧：当钢液中[O]含量≥400μg/g时喂入吨钢为（1.8～2.2）kg的铝线；
当钢液中[O]含量在（200～400）μg/g时，喂入吨钢为（1.0～1.4）kg的铝线；
当钢液中[O]含量在（100～200）μg/g时，喂入铝线数量为吨钢（0.65～0.75）kg；
当钢液中[O]含量≥50μg/g时，喂入铝线为吨钢（0.4～0.5）kg。
进一步的，将钢液经过喂铝线脱氧处理后的钢液转运至LF精炼工位，测温后根据钢液温度情况将钢液加热到适宜温度后，进行造白渣操作。在LF精炼过程中，根据熔渣颜色的变化，不间断地分批次地多次添加铝粉、电石、硅铁粉进行扩散脱氧，扩散脱氧剂总量控制在吨钢（2.2～2.8）kg的范围内；当形成弱电石渣后，采用硅铁粉脱氧并提高精炼温度，破坏弱电石渣，直至渣中（FeO）%≤0.5%，渣中自由氧含量≤5μg/g后，方可向钢液中添加合金使钢液合金化。
钢液合金化的合金成分的微调必须在白渣状态下调整，调整完最后一批合金后，继续向钢液面加入铝粉、硅铁粉或电石重新将熔渣调至白渣状态，并且保持白渣状态20min以上方可进行一步钙化处理。
进一步的，在LF工序完成合金调整并维持熔渣白渣状态22min后将钢液移至喂线工位进行钙化处理，吨钢喂入硅钙线数量为（3.5～4.5）m时，进行钙化处理，以增加钢液中各类夹杂物充分上浮的时间，使夹杂物进入熔渣排除，之后将钙化处理后的钢液移至VD处理工序进行真空处理。
进一步的，钢液经VD处理后，将钢液车移出VD工位进行稀土处理，具体为采用钢液压入的方法将稀土合金压入钢液面深度500mm以下，稀土中间合金压入量按稀土元素浓度（50～80）μg/g控制，来对钢液进行终脱氧、终脱硫及终夹杂物变性处理。
进一步的，钢液经稀土处理后，将经过稀土处理的钢液加入覆盖剂，进行软吹处理，软吹处理根据钢液容量及钢水重量，调整底吹氩气强度和流量使熔渣处于轻微流动状态且钢液面无裸露，氩气的流动速度为0.06～0.08m/s，钢液软吹时间控制在22min以上，以促使钢液中夹杂物充分上浮进入渣中。
进一步的，钢液在浇注过程中防止钢液的二次氧化，其主要技术手段是在钢液浇注前向浇注***中充满氩气，浇注过程中在钢包水口及中注管部位采用氩气保护，使中注管至水口处处于氩气保护状态从而达到有效隔绝空气的目的防止钢液在浇注过程中产生二次氧化。同时缩短钢液水口与中注管之间的距离来进一步防止钢液在浇注过程中的二次氧化。
采用本发明所提供的低碳高合金钢的纯净化方法，38支P92低碳高合金钢的总氧含量、抗屈强度、抗张强度、断面收缩率和延伸率、常温冲击韧性等性能指标均能达到国家标准、行业标准、国际标准或技术条件的要求，其各项具体性能指标测试结果如图16 所示的总氧含量分布，如图17 所示的抗屈强度和抗张强度，如图18所示的断面收缩率和延伸率，如图19 所示的冲击韧性。

Claims (10)

1.一种低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）电炉/转炉初炼期间的纯净化
电炉/转炉熔清后，根据熔清后钢液中各元素的化学成分制定后续吹炼中所需的理论吹氧量，防止钢液的过氧化程度；
在电炉/转炉出钢过程中采用碳粉预脱氧及铝球沉淀脱氧来降低钢液中脱氧产物Al2O3的含量；
（2）LF精炼期间的纯净化
在LF炉精炼就位时，根据钢液中[O]含量喂入铝线进行深脱氧；
LF精炼过程中全程采用扩散脱氧，在达到钢液脱氧的同时，消除或减少钢液中的脱氧产物进入钢液的数量；
（3）VD/RH精炼期间的纯净化
在钢液进行VD/RH精炼前进行钙化处理，以增加夹杂物在钢液中上浮的时间；
在VD/RH处理后对钢液进行稀土处理，以达到进一步对钢液脱氧、脱硫和变质夹杂物的目的；
（4）软吹期间的纯净化
通过控制钢液的软吹时间、底吹氩强度和氩气流量达到使夹杂物进一步充分上浮及深脱氧的目的；
（5）模铸/连铸期间的纯净化
在钢液浇注过程中采用氩气保护的方式来避免钢液的二次氧化。
2.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（1）电炉/转炉初炼期间的纯净化中，电炉/转炉熔清后，根据熔清后钢液中各元素的化学成分制定后续吹炼中所需的理论吹氧量，其计算公式如下：
TO理论=5×7.76×[15%-(Fe)熔渣%]/80% +T×[(C%-0.05%)×9.307+(Mn%-0.08%)×24.073+（Cr%-0.15%）×15.115+(P%-0.005%)×5.423]/80%
上式中：
T为熔池中钢水量（t），按照炉料装入量×90%+电炉/转炉留钢量计算；
C%、Mn%、Cr%、P%为熔清后取样分析成分；
15%为熔渣中（FeO）的平衡点；
80%为氧气利用率。
3.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，（1）电炉/转炉初炼期间的纯净化中， 在电炉/转炉出钢过程中采用碳粉预脱氧及铝球沉淀脱氧来降低钢液中脱氧产物Al2O3的含量：当钢液出钢量达到2～5吨时，向钢液中添加吨钢为（0.4～0.6）kg/t的碳粉对钢液进行预脱氧；当出钢量达到5～8吨时，向钢液中添加吨钢为（1.2～1.8）kg/t的铝球进行沉淀脱氧；当出钢量达到10吨以后时，向钢液中添加硅铁、锰铁进行脱氧与合金化操作。
4.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（2）LF精炼期间的纯净化中，LF炉精炼就位时，根据钢液中[O]含量喂入铝线进行深脱氧：
当钢液中[O]含量≥400μg/g时喂入吨钢为（1.6～2.4）kg的铝线；
当钢液中[O]含量在（200～400）μg/g时，喂入吨钢为（0.8～1.6）kg的铝线；
当钢液中[O]含量在（100～200）μg/g时，喂入铝线数量为吨钢（0.6～0.8）kg；
当钢液中[O]含量≥50μg/g时，喂入铝线的量为吨钢（0.3～0.6）kg。
5.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（2）LF精炼期间的纯净化中， LF精炼过程中，根据熔渣颜色的变化，不间断地分批次地添加铝粉、电石、硅铁粉进行扩散脱氧，扩散脱氧剂总量控制在吨钢（2～3）kg的范围内；当形成弱电石渣后，采用硅铁粉脱氧并提高精炼温度，破坏弱电石渣，直至渣中（FeO）%≤0.5%，渣中自由氧含量≤5μg/g后，方可向钢液中添加合金使钢液合金化；
钢液合金化的合金成分的微调必须在白渣状态下调整，调整完最后一批合金后，继续向钢液面加入铝粉、硅铁粉或电石重新将熔渣调至白渣状态，并且保持白渣状态20min以上方可进行一步钙化处理。
6.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（3）VD/RH精炼期间的纯净化中，在钢液进行VD/RH精炼前进行钙化处理：
在LF工序完成合金调整并维持熔渣白渣状态20min后，将钢液移至喂线工位进行钙化处理，吨钢喂入硅钙线数量为（3～5）m时，进行钙化处理，以增加钢液中各类夹杂物充分上浮的时间，使夹杂物进入熔渣排除，之后将钙化处理后的钢液移至VD处理工序进行真空处理。
7.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（3）VD/RH精炼期间的纯净化中，在VD/RH处理后对钢液进行稀土处理：
钢液经VD处理后，将钢包车移出VD工位进行稀土处理，具体为采用钢液压入的方法，将稀土中间合金压入钢液面深度500mm以下，稀土中间合金压入量按纯稀土浓度为（30～100）μg/g进行控制，来实现稀土对钢液的终脱氧、终脱硫及终夹杂物变性处理。
8.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（4）软吹期间的纯净化中，通过控制钢液的软吹时间、底吹氩强度和氩气流量达到使夹杂物进一步充分上浮及深脱氧的目的，软吹处理根据钢水重量，调整底吹氩气强度和流量使熔渣处于流动状态且钢液面无裸露，钢液软吹时间控制在20min以上。
9.根据权利要求1所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，在（5）模铸/连铸期间的纯净化中，在钢液浇注过程中采用氩气保护的方式来避免钢液的二次氧化，其主要技术手段是在钢液浇注前向浇注***中充满氩气，浇注过程中在钢包水口及中注管部位采用氩气保护，使中注管至水口处处于氩气保护状态，同时缩短钢液水口与中注管之间的距离。
10.根据权利要求8所述的低碳高合金钢的纯净化方法，其特征在于，调整底吹氩气强度和流量使熔渣处于流动状态，其流动速度为0.05～0.1m/s。
CN201810042651.5A 2018-01-17 2018-01-17 低碳高合金钢的纯净化方法 Withdrawn CN108220530A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810042651.5A CN108220530A (zh) 2018-01-17 2018-01-17 低碳高合金钢的纯净化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810042651.5A CN108220530A (zh) 2018-01-17 2018-01-17 低碳高合金钢的纯净化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108220530A true CN108220530A (zh) 2018-06-29

Family

ID=62641261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810042651.5A Withdrawn CN108220530A (zh) 2018-01-17 2018-01-17 低碳高合金钢的纯净化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108220530A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109055852A (zh) * 2018-10-22 2018-12-21 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 冷作模具钢夹杂物控制方法
CN109385505A (zh) * 2018-09-25 2019-02-26 北京科技大学 一种vd炉中真空控制得到还原性高碱度白渣的方法
CN109880966A (zh) * 2019-02-26 2019-06-14 舞阳钢铁有限责任公司 一种大型锻造锭s35c钢的冶炼方法
CN111593252A (zh) * 2020-06-30 2020-08-28 新余钢铁股份有限公司 一种稀土钢冶炼方法
CN113145807A (zh) * 2021-04-27 2021-07-23 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法
CN113355482A (zh) * 2021-08-09 2021-09-07 北京科技大学 一种Al-Ca复合铰丝细化夹杂物的P92钢的制备方法
CN114058767A (zh) * 2021-11-15 2022-02-18 东北大学 一种细化超级不锈钢中稀土夹杂物的方法
CN114606428A (zh) * 2022-02-20 2022-06-10 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种低硅低铝高压锅炉管坯p91的精炼还原冶炼的方法
CN114807505A (zh) * 2022-04-15 2022-07-29 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种车轮钢中加入稀土元素的方法
CN114921616A (zh) * 2022-05-17 2022-08-19 广东韶钢松山股份有限公司 高纯度钢的脱氧方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103627853A (zh) * 2013-12-05 2014-03-12 广东韶钢松山股份有限公司 一种低碳低硅钢制造方法
CN104043672A (zh) * 2014-04-10 2014-09-17 内蒙古北方重工业集团有限公司 超超临界机组高品质p92大口径厚壁无缝钢管制造方法
CN104789734A (zh) * 2015-04-03 2015-07-22 山东钢铁股份有限公司 一种含硫钢的冶炼方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103627853A (zh) * 2013-12-05 2014-03-12 广东韶钢松山股份有限公司 一种低碳低硅钢制造方法
CN104043672A (zh) * 2014-04-10 2014-09-17 内蒙古北方重工业集团有限公司 超超临界机组高品质p92大口径厚壁无缝钢管制造方法
CN104789734A (zh) * 2015-04-03 2015-07-22 山东钢铁股份有限公司 一种含硫钢的冶炼方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡永平 等: ""P91耐热钢纯净化冶炼工艺研究"", 《大型铸锻件》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109385505A (zh) * 2018-09-25 2019-02-26 北京科技大学 一种vd炉中真空控制得到还原性高碱度白渣的方法
CN109055852B (zh) * 2018-10-22 2021-03-23 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 冷作模具钢夹杂物控制方法
CN109055852A (zh) * 2018-10-22 2018-12-21 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 冷作模具钢夹杂物控制方法
CN109880966A (zh) * 2019-02-26 2019-06-14 舞阳钢铁有限责任公司 一种大型锻造锭s35c钢的冶炼方法
CN111593252A (zh) * 2020-06-30 2020-08-28 新余钢铁股份有限公司 一种稀土钢冶炼方法
CN113145807B (zh) * 2021-04-27 2023-02-28 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法
CN113145807A (zh) * 2021-04-27 2021-07-23 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法
CN113355482A (zh) * 2021-08-09 2021-09-07 北京科技大学 一种Al-Ca复合铰丝细化夹杂物的P92钢的制备方法
CN114058767B (zh) * 2021-11-15 2022-09-09 东北大学 一种细化超级不锈钢中稀土夹杂物的方法
CN114058767A (zh) * 2021-11-15 2022-02-18 东北大学 一种细化超级不锈钢中稀土夹杂物的方法
CN114606428A (zh) * 2022-02-20 2022-06-10 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种低硅低铝高压锅炉管坯p91的精炼还原冶炼的方法
CN114807505A (zh) * 2022-04-15 2022-07-29 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种车轮钢中加入稀土元素的方法
CN114807505B (zh) * 2022-04-15 2023-08-18 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种车轮钢中加入稀土元素的方法
CN114921616A (zh) * 2022-05-17 2022-08-19 广东韶钢松山股份有限公司 高纯度钢的脱氧方法
CN114921616B (zh) * 2022-05-17 2023-10-20 广东韶钢松山股份有限公司 高纯度钢的脱氧方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108220530A (zh) 低碳高合金钢的纯净化方法
CN106222362B (zh) 一种弹簧钢的精炼方法
US8262767B2 (en) Method of producing steel for steel pipe excellent in sour-resistance performance
CN109252008A (zh) 一种低碳低氮超低硫钢的生产方法
CN102248142B (zh) 一种中低碳铝镇静钢的生产方法
CN100462466C (zh) 一种生产低温高韧性钢及其钢板的方法
CN101225453A (zh) 低碳低硅钢的电炉冶炼方法
CN112981128B (zh) 用于非保护气氛电渣重熔h13钢的电极棒母材的冶炼方法
CN109082496A (zh) 一种全程低氧位冶炼超低碳钢的方法
CN105861775A (zh) 一种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法
CN112708720B (zh) 一种提高低碳低硅含铌钢铌收得率的冶炼方法
CN106191375B (zh) 无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法
CN113718162A (zh) 一种热作模具钢h13及其连铸轧圆的制造工艺
CN111286677B (zh) 一种超低硫低铝高氮钢及冶炼方法
CN105002324A (zh) 一种控制重轨钢点状夹杂物的方法
CN112981249B (zh) 用于保护气氛电渣重熔h13钢的电极棒母材的冶炼方法
CN114480987A (zh) 一种含稀土的nm600耐磨钢板及其制备方法
CN103225009B (zh) 高洁净度钢的熔炼方法
CN104593543B (zh) 一种炼钢方法
CN115747614A (zh) 镀锡基板用钢的生产方法
CN113584259B (zh) 一种rh炉洗炉的方法
CN115305411A (zh) 一种超深冲冷轧搪瓷钢高效生产的方法
CN114657311A (zh) 一种双联半钢直接冶炼品种钢的操作方法
KR20000041671A (ko) 고청정강의 정련방법
CN108913846A (zh) 半钢炼钢转炉炉后脱硫方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180629

WW01 Invention patent application withdrawn after publication