CN108456763A - 基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其包括如下步骤：S1、分两批向电炉中加入本钢种返回料和普通废钢；S2、向电炉中通电不低于14000kwh，使用炉门氧枪吹氧，待炉料熔清后分批补加石灰，使炉料脱磷至磷含量为0.005～0.020％后停止炉门氧枪吹氧；S3、加入硅铁球，通电提高钢液温度不低于1640℃，并确保磷含量不超过0.022％；S4、进行槽式出钢后，在出钢包内加入铝硅脱氧剂和石灰。本发明合理利用冶炼、模铸、锻造加工过程中产生的模具钢返回料(废钢)生产模具钢，并调整电炉吹氧时间点，控制电炉钢液中磷含量，从而达到提高返回料(废钢)比例，降低金属料成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及是模具钢冶炼技术领域，更具体地说涉及基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法。
背景技术
[C]0.30％～0.40％-[Si]0.20％～0.40％-[Mn]1.10％～1.50％-[P]0.000％～0.030％-[S]0.000％～0.030％-[Cr]1.50％～2.00％-[Ni]0.80％～1.20％模具钢是一种用于制造热塑性塑胶注塑模具、挤压模具用钢。按成分分类属中碳钢，为镍含量1％左右的铬镍钼(CrNiMo)钢种。
该种模具钢的一般生产工艺流程如下：
炼钢厂40吨EAF(电炉)+LF(钢包炉)+VD(真空脱气炉)→20吨或40吨八角钢锭下注式模铸→锻压锻制模块。
其中，电炉冶炼方法为：
(1)电炉于10～30％本钢种返回废钢20～30％生铁40～50％普通废钢(指碳钢加工后的边角余料、打包压块等废钢)分二次进料后通电，待炉料熔清后使用炉门氧枪吹氧脱碳；
(2)脱碳至0.08～0.15％，脱磷至0.005～0.015％，测量钢液温度≥1640℃，测量钢液氧活度≤1000ppm；
(3)达到上述第2点出钢条件后，采用EBT(偏心底出钢方式)出钢；
(4)采用EBT(偏心底出钢方式)出钢，根据氧活度加脱氧剂，出钢包内加纯Al：1.0～3.0kg/t；
(5)出钢包内加渣料：石灰200～300kg/炉。
上述方法存在如下问题：
(1)电力装料中本钢种返回废钢使用比例10～30％相对较低，精炼炉冶炼过程中配入大量含镍、钼元素的高价合金，导致冶炼时间较长和金属料单位成本上升。
(2)电炉生产中炉料熔清后使用炉门氧枪吹氧脱碳，此阶段冶炼过程中铬、镍等合金元素烧损量大，合金元素回收率偏低，导致金属料单位成本上升，金属料单位成本3576元/吨，相对较高，不利于模具钢的生产成本控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其包括如下步骤：
S1：分两批向电炉中加入本钢种返回废钢和普通废钢；
S2：向电炉中通电不低于14000kwh，使用炉门氧枪吹氧，待炉料熔清后分批补加石灰，使钢液中脱磷至磷含量为0.005～0.020％后停止炉门氧枪吹氧；
S3：加入硅铁球，通电提高钢液温度不低于1640℃，并确保磷含量不超过0.022％；
S4：进行槽式出钢后，在出钢包内加入铝硅脱氧剂和石灰。
作为优选方案，步骤S1中所述的本钢种返回废钢中，磷含量不超过0.025％。
作为优选方案，步骤S1中，第一批本钢种返回废钢的加入量为总量的70～90％，第二批普通废钢的加入量为总量的10～30％。
作为优选方案，步骤S2中，所述石灰的加入量为100～500kg/批。
作为优选方案，步骤S3中，所述硅铁球的加入量为200～300kg/炉。
作为优选方案，步骤S4进行之前，先将炉内拉渣干净。
作为优选方案，步骤S4中，所述铝硅脱氧剂的加入量为出钢包重量的0.05～0.2％，所述石灰的加入量为200～300kg/炉。
作为优选方案，步骤S4中，所述达到步骤S3中钢液温度至槽式出钢的时间为15～20min。
本专利的电炉冶炼原理：
因本钢种返回废钢中依然存在一定的磷含量，所以电炉通电≥14000kwh待炉料熔化后，使用炉门氧枪吹氧，分批补加石灰100～500kg/批，进行脱磷，待脱磷至要求后停止炉门氧枪吹氧。由于装料中70～90％本钢种返回废钢，因此应尽量减少炉门氧枪使用，以达到减少本钢种返回废钢中的铬、镍高价合金元素烧损。
在电炉炉料熔化后期炉内加入适当的石灰和供氧，使炉内具有良好的脱磷效果。此时碱性氧化渣的脱磷反应，其反应式为：
2[P]+5[O]+4(CaO)＝(4CAO·P2O5)
ΔH＝-724525焦耳/摩尔磷
使炉内具有较高碱度的强氧化性炉渣，且炉渣流动性良好，并控制钢液温度较低，使钢液中的磷降低至要求范围内。
因上述脱磷反应式是放热反应，所以在高温下不易进行，且在低温下钢渣见脱磷反应达到平衡时，钢液温度升高钢液中磷含量反而容易回升。所以在对钢液提升温度和还原前的吹氧脱磷操作中尽量脱磷，以给后期磷含量回升留有余地，并缩短钢液在炉内的停留时间。
因此，本发明的的优点在于：
1、本发明合理利用冶炼、模铸、锻造加工过程中产生的模具钢返回废钢生产模具钢，电炉炉料中返回废钢比例70～90％，并调整电炉吹氧时间点，控制电炉钢液中磷含量，从而达到提高返回废钢比例，降低金属料成本的目的。
2、经实践验证，生产2960吨总计节约金属料成本226.1072万元。且模具钢钢液磷含量良好，平均值0.016％最大值0.020％，利用高返回废钢比例生产模具钢降低金属料成本效果相当明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所涉及的模具钢成分的分析方法
采用中华人民共和国国家标准“钢铁多元素含量的测定——X-射线荧光光谱法”，标准号GB/T223.79-2007，根据上述标准中规定测定模具钢中的磷元素等含量。
实施例1
本实施例涉及的一种电炉冶炼方法包括如下步骤：
一、电炉于70～90％本钢种返回废钢、10～30％普通废钢分二次进料后通电，本钢种返回废钢中磷含量≤0.025％；
二、电炉通电≥14000kwh使用炉门氧枪吹氧，待炉料熔清后分批补加石灰100～500kg/批，脱磷至0.005～0.020％；
三、达到步骤二中的脱磷含量后，停止炉门氧枪吹氧，加入硅铁球200～300kg/炉，通电提高钢液温度至≥1640℃，并确保钢液中磷含量≤0.022％；
四、达到步骤三的出钢条件后，将炉内拉渣干净，控制在15～20分钟内采用槽式出钢；
五、出钢包内加铝硅脱氧剂0.5～2.0kg/t，加石灰200～300kg/炉。
本实施例中本钢种返回废钢比例与冶炼得到的钢中磷含量的关系如表1所示：
表1
| 本钢种返回料比例％ | 钢中磷含量％ |
| 89 | 0.017 |
| 87 | 0.012 |
| 87 | 0.020 |
对比例1
本对比例涉及的一种电炉冶炼方法包括如下步骤：
一、电炉于10～30％本钢种返回废钢和20～30％生铁、40～50％普通废钢分二次进料后通电，生铁和本钢种返回钢一起进料，待炉料熔清后使用炉门氧枪吹氧脱碳；
二、脱碳至0.08～0.15％，脱磷至0.005～0.015％，测量钢液温度≥1640℃，测量钢液氧活度≤1000ppm；
三、达到步骤二的出钢条件后，采用EBT(偏心底出钢方式)出钢；
四、采用EBT(偏心底出钢方式)出钢，根据氧活度加脱氧剂，出钢包内加纯Al：1.0～3.0kg/t；
五、出钢包内加渣料：石灰200～300kg/炉。
本对比例中本钢种返回废钢比例与冶炼得到的钢中磷含量的关系如表2所示：
表2
| 本钢种返回料比例％ | 钢中磷含量％ |
| 27 | 0.018 |
| 27 | 0.017 |
| 20 | 0.017 |
实施例和对比例中模具钢的本钢种返回废钢比例和钢中磷含量平均值对比如表3所示。
表3
| 平均值 | 对比例1 | 实施例1 |
| 本钢种返回料比例％ | 24.49 | 75.45 |
| 钢中磷含量％ | 0.017 | 0.017 |
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：分两批向电炉中加入本钢种返回废钢和普通废钢；
S2：向电炉中通电不低于14000kwh，使用炉门氧枪吹氧，待炉料熔清后分批补加石灰，使炉料脱磷至磷含量为0.005～0.020％后停止炉门氧枪吹氧；
S3：加入硅铁球，通电提高钢液温度不低于1640℃，并确保磷含量不超过0.022％；
S4：进行槽式出钢后，在出钢包内加入铝硅脱氧剂和石灰。
2.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S1中所述的本钢种返回料中，磷含量不超过0.025％。
3.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，第一批本钢种返回废钢的加入量为总量的70～90％，第二批普通废钢的加入量为总量的10～30％。
4.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，所述石灰的加入量为100～500kg/批。
5.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S3中，所述硅铁球的加入量为200～300kg/炉。
6.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S4进行之前，先将炉内拉渣干净。
7.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S4中，所述铝硅脱氧剂的加入量为出钢包重量的0.05～0.2％，所述石灰的加入量为200～300kg/炉。
8.如权利要求1所述的基于高返回料比例生产模具钢的电炉冶炼方法，其特征在于，步骤S4中所述达到步骤S3中钢液温度至槽式出钢的时间为15～20min。
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| CN103602781A (zh) * | 2013-11-17 | 2014-02-26 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种降低不锈钢冶炼过程电弧炉渣中氧化铬的方法 |
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