《一种高碳钢的冶炼连铸方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种高碳钢的冶炼连铸方法.pdf(6页完整版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102517419 A (43)申请公布日 2012.06.27 C N 1 0 2 5 1 7 4 1 9 A *CN102517419A* (21)申请号 201110431388.7 (22)申请日 2011.12.21 C21C 7/064(2006.01) C21C 5/28(2006.01) C21C 7/076(2006.01) C21C 7/10(2006.01) B22D 11/115(2006.01) (71)申请人天津钢铁集团有限公司 地址 300301 天津市东丽区津塘公路398号 (72)发明人李树庆 张炯明 王永然 陈少东 罗衍昭 (74)。
2、专利代理机构天津才智专利商标代理有限 公司 12108 代理人吕志英 (54) 发明名称 一种高碳钢的冶炼连铸方法 (57) 摘要 本发明属于钢铁冶炼的工艺技术领域。为了 提高高碳钢疲劳寿命,目前大多采用改善钢水洁 净度以减少夹杂物含量等方法,本发明提出了通 过改变非金属夹杂物的形态,从而改善疲劳寿命 的方法。包括铁水处理、转炉冶炼、钢包精炼、方坯 连铸等工艺;对铁水采用喷镁法脱硫预处理,使 硫含量0.003;转炉采用双渣法脱磷;在钢包 精炼过程中造高碱度渣,吸附夹杂物并改变夹杂 物成份,钢包精炼控制Al s 在0.025以上;采 用50-80pa的真空处理10-20分钟,使钢液中的 Al s。
3、 控制在0.015以上;采用小方坯连铸,拉 速1.6-2.0m/min,比水量为0.6-1.0L/kg。使钢中 的非金属夹杂物尽可能的进入塑性区内,显著提 高了疲劳寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种高碳钢冶炼连铸方法,主要包括冶炼前的脱硫处理、转炉冶炼、钢包精炼、方 坯连铸,其特征在于在进入转炉前对其进行喷镁法脱硫预处理,使硫含量0.003;在 转炉冶炼采用双渣法脱磷,出钢时P0.010;在钢包精炼过程中造高碱度渣,渣中 (Ca。
4、O+MgO)/(SiO 2 +Al 2 O 3 )质量分数比大于6,吸附夹杂物并改变夹杂物成份,使其成份进入 塑性化区内,钢包精炼结束时控制Al s 在0.025以上;在真空精炼过程中对钢液采用 50-80pa的真空处理10-20分钟,使钢液中的Al s 控制在0.015以上;在小方坯连铸机 上进行浇铸,拉速1.6-2.0m/min,比水量设定为0.6-1.0L/kg。 2.如权利要求1所述的冶炼连铸方法,其特征在于在转炉冶炼中,在熔池温度 1450时,转炉倒一遍渣的时间控制在280-320s,倒渣量不少于80,碱度控制到R 2.5,FeO不小于25。 3.如权利要求1或2所述的冶炼连铸方法,。
5、其特征在于在转炉出钢时采用钢心铝作为 脱氧剂,在出钢1/10时加入,并一次性加足;出钢后期加CaO含量约为50,Al 2 O 3 含量约 为40,SiO 2 不大于5的顶渣料。 4.如权利要求1所述的冶炼连铸方法,其特征在于在钢包精炼中,采用铝粒,碳化硅 做还原剂扩散脱氧造白渣,控制精炼渣成份,使CaO50-60,SiO 2 10,Al 2 O 3 25-30,MgO5-8。 5.如权利要求1所述的冶炼连铸方法,其特征在于在真空精炼中,真空处理后采用氩 气弱搅,搅拌时间控制在15-25分钟,控制钢液中Al s 0.015。 6.如权利要求1所述的冶炼连铸方法,其特征在于在连铸中,控制中间包钢水。
6、过热度 不大于30,选用碱度为0.8-0.85的保护渣,结晶器电磁搅拌电流强度控制为350A、频率 为2HZ;末端结晶器电磁搅拌电流强度控制为500A、频率为12HZ。 权 利 要 求 书CN 102517419 A 1/3页 3 一种高碳钢的冶炼连铸方法 技术领域 0001 本发明属于钢铁冶炼的工艺技术领域,特别是涉及高碳钢中夹杂物的塑性化控制 工艺方法。 背景技术 0002 高碳钢常作为制作机械设备的轴件、齿轮、轴承、弹簧等,在服役过程中经受周期 性交变应力作用,疲劳破坏是导致上述工件失效的重要原因,钢中非金属夹杂物与钢基体 在变形性、热膨胀性、硬度等方面与基体不同,如果夹杂物在热加工的过。
7、程中发生良好变 形,其与基体能够保持良好的结合;反之,如果夹杂物不变形或变形很小,在钢基体与夹杂 物界面上会形成微裂纹、空洞,在交变应力下易成为疲劳破坏源。为了提高疲劳寿命,一方 面提高钢水洁净度以减少夹杂物含量,另一方面,应该将夹杂物控制为球形、小尺寸、可变 形的夹杂物。 0003 精炼过程中常用两种渣系,第一种为低碱度、低氧化铝精炼渣,常被用来生产汽车 发动机进排气阀门用弹簧钢丝与优质高碳帘线钢。采用该渣系,可将钢中的夹杂物控制在 CaO-SiO2-Al2O3系中的钙斜长石(CaO-Al2O3.-2SiO2)、磷石灰和假硅石灰相邻的低熔点 区,如附图所示的区域A。另一种是采用碱度为5-7、。
8、Al2O3含量约为20的渣系来生产低 氧轴承钢、表面硬化钢,但是其中钢中夹杂物难以变形。 0004 目前专利及其他专业文献所公开的技术,大多涉及轴承钢等高碳钢中氧量的控 制,并未涉及钢中夹杂物的塑性化控制。如CN1005198000公开了一种转炉连铸工艺生产低 氧高碳铬轴承钢的方法,只是强调了其转炉工艺生产轴承钢能够将铸坯中的全氧含量降低 到9ppm左右,并未涉及钢中夹杂物变性的控制方法。如ZL0132236.5公开了一种采用“直 流电炉初炼一钢包炉底部吹氢精炼-真空炉脱气-模铸”生产工艺,它可以生产出T0不 大于7ppm的高碳铬轴承钢。它只强调了其钢的洁净度也未涉及非金属夹杂物的控制情况。 。
9、发明内容 0005 本发明为了提高高碳钢疲劳寿命,提出一种高碳钢冶炼及连铸方法,既通过优化 转炉冶炼、精炼和连铸的方法,控制精炼渣的成分使高碳钢中的非金属夹杂物尽可能的进 入塑性区内,实现提高高碳钢疲劳寿命。 0006 本发明主要靠如下手段实现。主要包括冶炼前的脱硫处理、转炉冶炼、钢包精炼、 方坯连铸,其特征在于在进入转炉前对其进行喷镁法脱硫预处理,使硫含量0.003;在 转炉冶炼采用双渣法脱磷,出钢时P0.010;在钢包精炼过程中造高碱度渣,渣中 (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)质量分数比大于6,吸附夹杂物并改变夹杂物成份,使其成份进 入塑性化区内,钢包精炼结束时控制Als在0.。
10、025以上;在真空精炼过程中对钢液采用 50-80pa的真空处理10-20分钟,使钢液中的Als控制在0.015以上;在小方坯连铸机 上进行浇铸,拉速1.6-2.0m/min,比水量设定为0.6-1.0L/kg。 0007 所述的冶炼连铸方法,其特征在于在转炉冶炼中,在熔池温度1450时,转炉倒 说 明 书CN 102517419 A 2/3页 4 一遍渣的时间控制在280-320s左右,倒渣量不少于80,碱度控制到R2.5,FeO不小于 25。在转炉出钢时采用钢心铝作为脱氧剂,在出钢1/10时加入,并一次性加足;出钢后 期加CaO含量约为50,Al2O3含量约为40,SiO2不大于5的顶渣料。
11、。在钢包精炼中, 采用铝粒,碳化硅做还原剂扩散脱氧造白渣,控制精炼渣成份,使CaO50-60,SiO2 10,Al2O325-30,MgO5-8。在于在真空精炼中,真空处理后采用氩气 弱搅,搅拌时间控制在15-25分钟,控制钢液中Als0.015。在连铸中,控制中间包 钢水过热度不大于30,选用碱度为0.8-0.85的保护渣,结晶器电磁搅拌电流强度控制为 350A、频率为2HZ;末端结晶器电磁搅拌电流强度控制为500A、频率为12HZ。 0008 采用本发明的转炉冶炼、精炼和连铸的方法,较好的控制精炼渣的成分,使高碳钢 中的非金属夹杂物尽可能的进入塑性区内,使高碳钢疲劳寿命显著提高。 附图说明。
12、 0009 附图是CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物低熔点区域示意图。在图中A区域是采用低碱 度、低氧化铝精炼渣所形成的非金属夹杂物成分聚集区域,B区域是本发明采用高碱度渣系 控制其非金属夹杂物成分聚集区域。 具体实施方式 0010 主要包括冶炼前的脱硫处理、转炉冶炼、钢包精炼、方坯连铸。在进入转炉前对其 进行喷镁法脱硫预处理,使硫含量0.003;在转炉冶炼采用双渣法脱磷倒掉了含P2O5 高的炉渣,另造新渣以达到较好脱磷、脱硫效果。出钢时P0.010。在钢包精炼过 程中造高碱度渣,渣中(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)质量分数之比大于6,吸附夹杂物并改变 夹杂物成份,使其成份进入塑。
13、性化区内,钢包精炼结束时控制酸溶铝Als在0.025以 上。在真空精炼过程中对钢液采用50-80pa的真空处理10-20分钟,使钢液中的酸溶铝 Als控制在0.015以上。在小方坯连铸机上进行浇铸,拉速1.6-2.0m/min,比水量设定 为0.6-1.0L/kg。 0011 所述的冶炼连铸方法,在于在转炉冶炼中,在熔池温度1450时,转炉倒一遍渣 的时间控制在280-320s左右,倒渣量不少于80,碱度控制到2.5,FeO不小于25。在转 炉出钢时采用钢心铝作为脱氧剂,在出钢1/10时加入,并一次性加足;出钢后期加CaO含量 约50,Al2O3含量约40,SiO2不大于10的顶渣料。在钢包精。
14、炼中,采用铝粒,碳化硅 做还原剂扩散脱氧造白渣,控制精炼渣成份,使CaO50-60,SiO210,Al2O3 25-30,MgO5-8。在真空精炼中,真空处理后采用氩气弱搅,搅拌时间控制在 15-25分钟,控制钢液中Als0.015。在连铸中,控制中间包钢水过热度不大于30, 选用碱度0.8-0.85之间的高碳钢用保护渣,结晶器电磁搅拌电流强度控制为350A、频率为 2HZ;末端结晶器电磁搅拌电流强度控制为500A、频率为12HZ。 0012 采用的技术方案包括以下步骤:(1)在进入转炉前对其进行喷镁法预处理脱硫, 保证硫含量低于0.003;(2)在转炉内冶炼钢水,采用双渣法脱磷,出钢时磷含量。
15、小于 0.010;(3)在钢包中进行精炼,夹杂物的主要变性阶段,钢包精炼过程中,吨钢加入约 3.2kg的渣料,控制渣中的中(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)不低于6,钢包精炼结束时控制 Als在0.025以上;(4)对钢液进行真空处理,采用67pa的高真空处理15分钟左右,钢 说 明 书CN 102517419 A 3/3页 5 液中的Als控制在0.015以上;(5)在150mm2小方坯连铸机上进行浇铸,拉速1.8m/ min,比水量设定为0.8L/kg。 0013 在步骤2所述的转炉冶炼时,倒第一遍脱磷渣时间控制在300秒左右,前期熔池温 度1450。倒渣量不少于80,碱度2.5。
16、,FeO不小于25。 0014 在步骤3所述的钢包精炼过程中,采用铝粒,碳化硅做还原剂扩散脱氧造白渣,控 制钢液中Als在精炼结束时大于0.025。控制精炼渣成份:CaO50-60,SiO2 10,Al2O325-30,MgO5-8。纯精炼时间在35分钟左右。如上图所 示,通过高碱度渣系控制夹杂物中成分在区域B中,此区域为3CaO-Al2O3、5CaO-3Al2O3、 2CaO-2SiO2-Al2O3、CaO-Al2O3相邻的成分区域,其熔点低于1500,由于熔点不高,轧制 过程中可以发生稍许变形,因而能够改善钢材的疲劳性能。 0015 本发明主要通过控制钢包精炼中的顶渣成份,CaO50-60,SiO210,Al2O3 25-30,MgO5-8,来是钢液中的夹杂物进入低熔点的塑性区内,保证足够的精 炼时间,一般选取35分钟以上,通过促使炉渣/钢液、钢液/夹杂物之间的反应达到平衡, 使夹杂物成份逐渐接近顶渣成份,即使其进入区域B内。即SiO2含量在0-20,CaO含量 在40-70,Al2O3含量在30-50。 说 明 书CN 102517419 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102517419 A 。