CN105154623A

CN105154623A - 一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法

Info

Publication number: CN105154623A
Application number: CN201510457677.2A
Authority: CN
Inventors: 邓叙燕; 胡楚江; 冯传宁; 李金伟; 蔡守桂; 杨博文
Original assignee: DALIPAL PIPE Co
Current assignee: DALIPAL PIPE Co
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: CN105154623B

Abstract

本发明公开了一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，涉及钢铁冶金领域，工艺流程依次为电弧炉熔炼-LF精炼-VD真空精炼-大圆坯连铸，在电炉出钢过程中按“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼；在LF精炼过程中将钢液成分除铝元素外均调整到位；VD真空精炼过程进行两次真空处理，在第一次真空处理完毕后一次性加入8.5～9.5kg/t铝锭，然后进行第二次真空处理均匀钢液成分、对夹杂物进行变性处理；大圆坯连铸工序中采用全程保护浇铸。本发明可有效提高铝的收得率、钢液洁净度和钢包寿命，钢液的化学成分可控性强并具有良好的可浇性，有利于提高产品性能的稳定性。

Description

一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法。

背景技术

38CrMoAl属于合金结构钢中的高级渗氮钢，依靠AlN的弥散硬化作用来提高钢材的表面硬度和强度，常用来制造有特殊要求的零部件，用途广泛，市场需求量较大，仅华东地区的年需求量已经超过30万吨。

38CrMoAl的传统生产工艺基本上都是采用生产率和成材率先对较低的电炉-模铸工艺，钢锭的气体含量和夹杂物含量较高、点状偏析较严重，后续的处理费用较高。近年来，随着连续铸钢技术的发展，很多钢铁企业都成功开发了连铸法生产38CrMoAl的生产工艺，如淮钢、攀钢、杭钢、抚顺特钢等。相比于模铸工艺，采用连铸工艺生产38CrMoAl虽然可使金属收得率提高10～14%、能量消耗降低1/4～1/2，但存在以下几个难点：1）钢中的Al含量极高，达到了0.7～1.1%，钢液的黏度大、流动性差，钢液容易发生二次氧化生成Al₂O₃而导致连铸过程水口堵塞；2）由于铝含量较高，浇铸过程中结晶器保护渣的性能很容易恶化，铸坯表面和内部质量控制难度较大；3）Al是38CrMoAl钢的主要合金元素，具有熔点低、比重小、易氧化、不易加入等特点，导致收得率不稳定，化学成分控制困难。因此，Al的合金化方式和时机、钢液中夹杂物的数量和形态控制方法是熔炼38CrMoAl钢的关键技术。

现有的技术中，Al的合金化主要采用以下方式：在电炉或转炉出钢的过程中加入大部分的铝块进行脱氧合金化，在钢包精炼过程中采用喂Al线的方法对钢液中的Al含量进行微调，然后再进行真空处理。

现有的技术中还有一种“转炉-LF-RH-连铸生产38CrMoAl钢的工艺”，在转炉出钢的过程中仅加入1.2～2.0kg/t铝饼进行强脱氧，精炼前期钢液中Al的质量分数控制在0.025～0.1%，在精炼后期一次性加入10kg/t的铝锭进行合金化。

由此可见，现有的方法中Al合金化的时机都较早，在后续的冶炼过程中铝的烧损和氧化严重，并且Al与钢包耐火材料的作用时间较长，降低了钢包的寿命，恶化了钢液的洁净度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高38CrMoAl钢中铝的收得率、钢液洁净度的熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，包括以下步骤：

（一）电弧炉熔炼工序：炉料组成为生铁和废钢，通过电弧加热和化学反应热熔化炉料，在熔炼过程中加入活性石灰造渣，炉渣的二元碱度控制在3～5，出钢前放掉大部分氧化渣，出钢过程按照“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼，其中铝锭的加入量为2.2～2.8kg/t、Fe-Si的加入量为2～3kg/t、Fe-Mn的加入量为4～6kg/t、Fe-Cr的加入量为25～30kg/t、Fe-Mo的加入量为2.5～3kg/t、预熔精炼渣的加入量为3～4kg/t、石灰的加入量为4～5kg/t；

（二）LF精炼工序：往钢包中补加2～3kg/t石灰进行造渣，加入电石和铝粒进行扩散脱氧，电石和铝粒的加入量均为0.2～0.5kg/t；精炼过程对钢液进行升温、并将钢液成分除铝元素外均调整到位；当钢液的温度达到1700±10℃时，将钢包吊往VD工位；

（三）VD真空精炼工序：

钢包到位后盖上VD罐盖进行真空脱气处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理15min后破空打开罐盖；

然后，增加钢包底吹氩气流量将钢包渣吹开，一次性往钢包中加入8.5～9.5kg/t铝锭；

然后，立即盖上VD罐盖继续进行真空处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理5min后破空打开罐盖；通过第二次真空处理均匀钢液成分、对夹杂物进行变性处理，不需要加入含钙和含钡合金对夹杂物进行变性处理。

最后对钢液进行15min软吹氩处理后上连铸平台；

（四）大圆坯连铸工序：采用全程保护浇铸，其中中间包采用整体型浸入式水口；铸坯进入矫直区时表面温度控制在850～950℃。

优选的，步骤（二）中精炼结束前10～15min加入Fe-Si合金将钢液中硅的重量百分比调整至0.2%。

在步骤(三)中，VD真空精炼处理结束后钢包渣主要组成的重量百分比为：CaO50～55%、Al₂O₃40～45%、MgO＜2%、SiO₂＜2%、T.Fe+MnO＜1%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1）铝的收得率高、化学成分可控性强。铝的收得率可达到90%以上、波动很小，成分合格率可达100%，保证了产品性能的稳定性。

2）Al与钢包耐火材料的作用时间较短，有利于提高钢液的洁净度和钢包耐火材料的寿命。

3）VD处理过程中加入铝锭，在真空条件下利用Al还原出炉渣中的[Ca]对钢液中的夹杂物进行变性处理，钢液具有良好的可浇性。

4）钢液中的气体含量较低、洁净度高。

附图说明

图1为本发明实施例浇铸过程中中间包塞棒高度变化图；

图2为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的成分分布图；

图3为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图一；

图4为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图二；

图5为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图三；

图6为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图四；

图7为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图五；

图8为本发明实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图六。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在某炼钢车间连续生产了5炉38CrMoAl钢，工艺流程包括电弧炉熔炼、LF精炼、VD真空精炼、大圆坯连铸，具体的步骤如下：

（一）电弧炉熔炼工序：炉料组成为生铁和废钢，通过电弧加热和化学反应热熔化炉料，在熔炼过程中加入活性石灰造渣，炉渣的二元碱度控制在3～5，出钢前放掉大部分氧化渣，出钢过程按照“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼，其中铝锭的加入量为2.2～2.8kg/t、Fe-Si的加入量为2～3kg/t、Fe-Mn的加入量为4～6kg/t、Fe-Cr的加入量为25～30kg/t、Fe-Mo的加入量为2.5～3kg/t、预熔精炼渣的加入量为3～4kg/t、石灰的加入量为4～5kg/t。电弧炉熔炼工序中各个炉次的具体参数值如表1所示。

（二）LF精炼工序：往钢包中补加2～3kg/t石灰进行造渣，加入电石和铝粒进行扩散脱氧，电石和铝粒的加入量均为0.2～0.5kg/t；精炼过程对钢液进行升温、并将钢液成分除铝元素外均调整到位；精炼结束前10～15min加入Fe-Si合金将钢液中硅的重量百分比调整至0.2%；当钢液的温度达到1700±10℃时，将钢包吊往VD工位。LF精炼过程各个炉次的参数值如表2所示。

（三）VD真空精炼工序：

然后，增加钢包底吹氩气流量将钢包渣吹开，一次性往钢包中加入8.5～9.5kg/t铝锭，具体数值如表3所示；

最后对钢液进行15min软吹氩处理后上连铸平台；

在步骤(三)中，VD真空精炼处理结束后钢包渣主要组成的重量百分比为：CaO50～55%、Al₂O₃40～45%、MgO＜2%、SiO₂＜2%、T.Fe+MnO＜1%。VD真空精炼处理过程中各个炉次的具体参数值如表3所示。

（四）大圆坯连铸工序：采用全程保护浇铸，其中中间包采用整体型浸入式水口；铸坯进入矫直区时表面温度控制在850～950℃，如表4所示。

通过上述方法步骤得到的5炉38CrMoAl钢的中间包钢液的化学成分如表5所示。从中可以看出，5炉钢液的化学成分稳定、钢液的洁净度高，Al的收得率在90%以上，成分合格率可达100%，保证了产品性能的稳定性。

浇铸过程中中间包塞棒的位置变化如图1所示，浇铸过程中塞棒的位置呈下降的趋势，说明连浇400min后，水口没有发生结瘤，保证了生产过程的稳定性和连续性；中间包钢液中夹杂物的化学成分如图2所示，夹杂物中的Ca含量较高、大部分夹杂物的熔点都低于1500℃，这说明在真空条件下Al还原出炉渣中的[Ca]对钢液中的夹杂物进行了良好变性处理，钢液具有良好的可浇性；中间包钢液中典型夹杂物的形貌如图3-8所示，都为球形的夹杂物，说明这些夹杂物在炼钢温度下呈液态，保证了钢液的良好可浇性。

Claims

1.一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（三）VD真空精炼工序：

然后，立即盖上VD罐盖继续进行真空处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理5min后破空打开罐盖；

最后对钢液进行15min软吹氩处理后上连铸平台；

2.根据权利要求1所述的熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，其特征在于：步骤（二）中LF精炼结束前10～15min加入Fe-Si合金将钢液中硅的重量百分比调整至0.2%。

3.根据权利要求1所述的熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，其特征在于：步骤(三)中VD真空精炼处理结束后钢包渣主要组成的重量百分比为：CaO50～55%、Al₂O₃40～45%、MgO＜2%、SiO₂＜2%、T.Fe+MnO＜1%。