CN109355582A - 一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺 - Google Patents

一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明是一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，包括以下工序：废钢+热装铁水→电弧炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸成坯；本发明含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.32‑0.36％、Mn：0.90‑1.20％、P：≤0.025％、S：0.015‑0.030％、Si：0.15‑0.35％、Cr：≤0.25％、Ni：≤0.20％、Cu：≤0.20％、Mo：≤0.08％、B：0.0010‑0.0025％、Alt：0.020‑0.040％、余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的含硼工程机械用钢的冶炼工艺，钢水纯净度能够满足连铸生产和用户夹杂物要求，可以确保连铸坯表面质量稳定，连续生产情况不会出现坯料表面产生横裂、角裂等缺陷。

Description

一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺
技术领域
本发明涉及冶金领域的一种冶炼工艺，具体的说是一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺。
背景技术
工程机械是装备工业的重要组成部分。概括地说，凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备，都称为工程机械。资料研究表明刚刚过去的20多年是中国城镇化率提升最快的时期，城镇化率的快速提升导致对工程机械需求大大增加，这也成就了国内工程机械行业的黄金发展时期。
工程机械使用的钢材对强度和韧性要求较高，且属于易耗件，市场需求量大，为了降低生产成本，普遍地降低了贵重合金元素Cr、Ni、Mo等的含量，而适当的加入了某些特殊合金元素。硼的加入就是在这种背景下应用起来的。钢中加入0.0005％-0.0050％的硼后，钢的淬透性大大提高，并会改善热处理后的机械性能，微量的硼可以替代大量的合金元素。我国的硼资源又很丰富，可以说是得天独厚。硼元素被誉为“钢中的维生素”，但是这个元素和氮、氧的亲和力极强，硼的加入工艺对硼本身的收得率和钢材的性能影响极大。现有技术中，含硼工程机械用钢的冶炼工艺造成硼收得率低、铸坯表面缺陷较多，已经不能满足降低成本的迫切需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，钢水纯净度能够满足连铸生产和用户夹杂物要求；可以确保连铸坯表面质量稳定，连续生产情况不会出现坯料表面产生横裂、角裂等缺陷。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，包括以下工序：废钢+热装铁水→电弧炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸成坯；含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.32-0.36％、Mn：0.90-1.20％、P：≤0.025％、S：0.015-0.030％、Si：0.15-0.35％、Cr：0.05-0.25％、Ni：0.02-0.20％、Cu：0.02-0.20％、Mo：0.01-0.08％、B：0.0010-0.0025％、Alt：0.020-0.040％、余量为Fe和不可避免的杂质；
电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的50-70％，出钢温度1640-1680℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在500-600l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.4-1.6kg/t钢水；
LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间20-45min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.04-0.05kg/t；
VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在100-150l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线140-180m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.14-0.16kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线140-160m(折合纯硫0.20-0.25kg/t钢)，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
本发明的有益效果是：1)本发明的冶炼工艺可以实现工业化的批量生产，钢水纯净度能够满足连铸生产和用户夹杂物要求。2)本发明的冶炼工艺可以确保连铸坯表面质量稳定，连续生产情况下未出现坯料表面产生横裂、角裂等缺陷。3)本发明的冶炼工艺生产的坯料使轧材表面探伤合格率有之前的75％左右提高到85％以上，提高了成材率，降低了生产成本。4)本发明通过有目的的控制各个合金的加入顺序，并优化加入了钛元素，使硼元素的收得率有之前的45-50％提高到75-80％。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，包括以下工序：废钢+热装铁水→100t EBT电弧炉冶炼→100t LF精炼→90t VD真空脱气→连铸成坯。
本实施例含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.32％、Mn：0.90％、P：0.025％、S：0.015％、Si：0.15％、Cr：0.05％、Ni：0.02％、Cu：0.02％、Mo：0.01％、B：0.0010％、Alt：0.020％、余量为Fe和不可避免的杂质。
电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的50％，出钢温度1640℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在500l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.4kg/t钢水；
LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间20min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.04kg/t。
VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在100l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线140m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.14kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线140m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
本实施例的冶炼工艺生产的坯料使轧材表面探伤合格率有之前的75％左右提高到85％以上，提高了成材率，降低了生产成本；通过有目的的控制各个合金的加入顺序，并优化加入了钛元素，使硼元素的收得率有之前的45-50％提高到75-80％。
实施例2
本实施例是一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，包括以下工序：废钢+热装铁水→100t EBT电弧炉冶炼→100t LF精炼→90t VD真空脱气→连铸成坯。
本实施例含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.34％、Mn：0.98％、P：0.005％、S：0.020％、Si：0.25％、Cr：0.15％、Ni：0.09％、Cu：0.12％、Mo：0.05％、B：0.0020％、Alt：0.030％、余量为Fe和不可避免的杂质。
电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的60％，出钢温度1660℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在550l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.5kg/t钢水。
LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间35min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.045kg/t。
VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在130l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线160m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.15kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线150m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
本实施例的冶炼工艺生产的坯料使轧材表面探伤合格率有之前的75％左右提高到85％以上，提高了成材率，降低了生产成本；通过有目的的控制各个合金的加入顺序，并优化加入了钛元素，使硼元素的收得率有之前的45-50％提高到75-80％。
实施例3
本实施例是一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，包括以下工序：废钢+热装铁水→100t EBT电弧炉冶炼→100t LF精炼→90t VD真空脱气→连铸成坯。
本实施例含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.36％、Mn：1.20％、P：0.015％、S：0.030％、Si：0.35％、Cr：0.25％、Ni：0.20％、Cu：0.20％、Mo：0.08％、B：0.0025％、Alt：0.040％、余量为Fe和不可避免的杂质。
电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的70％，出钢温度1680℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在600l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.6kg/t钢水。
LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间45min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.05kg/t。
VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在150l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线180m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.16kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线160m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
本实施例的冶炼工艺生产的坯料使轧材表面探伤合格率有之前的75％左右提高到85％以上，提高了成材率，降低了生产成本；通过有目的的控制各个合金的加入顺序，并优化加入了钛元素，使硼元素的收得率有之前的45-50％提高到75-80％。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种含硼工程机械用钢的冶炼工艺，包括以下工序：废钢+热装铁水→电弧炉冶炼→LF精炼→VD真空精炼→连铸成坯；其特征在于：
所述含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.32-0.36％、Mn：0.90-1.20％、P：≤0.025％、S：0.015-0.030％、Si：0.15-0.35％、Cr：0.05-0.25％、Ni：0.02-0.20％、Cu：0.02-0.20％、Mo：0.01-0.08％、B：0.0010-0.0025％、Alt：0.020-0.040％、余量为Fe和不可避免的杂质；
所述电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的50-70％，出钢温度1640-1680℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在500-600l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.4-1.6kg/t钢水；
所述LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间20-45min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.04-0.05kg/t；
所述VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在100-150l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线140-180m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.14-0.16kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线140-160m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
2.如权利要求1所述的含硼工程机械用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.32％、Mn：0.90％、P：0.025％、S：0.015％、Si：0.15％、Cr：0.05％、Ni：0.02％、Cu：0.02％、Mo：0.01％、B：0.0010％、Alt：0.020％、余量为Fe和不可避免的杂质；
所述电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的50％，出钢温度1640℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在500l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.4kg/t钢水；
所述LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间20min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.04kg/t；
所述VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在100l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线140m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.14kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线140m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
3.如权利要求1所述的含硼工程机械用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.34％、Mn：0.98％、P：0.005％、S：0.020％、Si：0.25％、Cr：0.15％、Ni：0.09％、Cu：0.12％、Mo：0.05％、B：0.0020％、Alt：0.030％、余量为Fe和不可避免的杂质；
所述电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的60％，出钢温度1660℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在550l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.5kg/t钢水；
所述LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间35min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.045kg/t；
所述VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在130l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线160m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.15kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线150m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
4.如权利要求1所述的含硼工程机械用钢的冶炼工艺，其特征在于：所述含硼工程机械用钢的质量百分比化学成分为：C：0.36％、Mn：1.20％、P：0.015％、S：0.030％、Si：0.35％、Cr：0.25％、Ni：0.20％、Cu：0.20％、Mo：0.08％、B：0.0025％、Alt：0.040％、余量为Fe和不可避免的杂质；
所述电弧炉冶炼工序中控制热装铁水加入量占总装炉量的70％，出钢温度1680℃，出钢时初步合金化，同时用氩气搅拌，两路氩气流量控制在600l/min，电炉出钢合金化时插铝出钢，含铝原料使用量折合纯铝1.6kg/t钢水；
所述LF精炼工序中控制终点S在0.006％以下，白渣保持时间45min，精炼结束进真空前5min进行钙处理，喂钙量折算成纯钙量控制在吨钢0.05kg/t；
所述VD真空精炼工序中，过程控制真空度≤1毫巴并保持大于等于18min，使用氩气作为搅拌气体，两路底搅氩气流量控制在150l/min，真空处理结束后测定氮含量，氮含量要求小于等于35ppm，破真空后按顺次喂入铝线调整铝成分，铝线喂完静搅大于等于2min后喂入钛铁包芯线180m，钛铁包芯线喂完静搅大于等于5min后加入硼铁0.16kg/t钢，硼铁加完大于等于5min后喂入硫磺线160m，之后取样分析全成分，成分合格后吊包上连铸。
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