专利名称：转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法
技术领域：
本发明涉及新材料冶炼，具体地说是涉及一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生
产方法。
背景技术：
我国是发展中国家，废钢资源缺乏，因此，钢产量的迅速增加主要依赖于高炉-转炉长流程炼钢的发展。传统特殊钢生产一般采用电炉冶炼工艺，随着铁水预处理技术的应用日益成熟，铁水脱硅、脱磷、脱硫技术开发成功并应用于工业化生产，以及炉外精炼技术发展，为转炉生产高纯净优钢、特殊钢提供了有力技术保证。20世纪80年代未，随着铁水预处理技术的应用日益成熟，为转炉生产特殊钢提供优质的低磷、低硫铁水创造了条件；炉外二次精炼的发展、完善和普及，又为转炉流程在生 产特殊钢时的脱氧、钢的纯净度和温度做了保证。转炉与铁水预处理及二次精炼设备相结合，特别是基于转炉冶炼采用金属杂质含量低的铁水作原材料，冶炼过程没有电炉冶炼过程中电弧区钢液吸氮问题，转炉流程不仅可以生产出过去靠电炉生产的轴承钢、不锈钢等，而且可以生产出一些电炉难以生产的品种，如含C、N总含量低于50ppm，含Cu、Ni、Cr、Mo、Pb总含量低于O. 14%的深冲钢。日本神户制钢采用高炉-铁水预处理-转炉-二次精炼-连铸生产的轴承钢，钢中[O]小于6. 3ppm;由于转炉生产的钢金属夹杂物及[N]含量低，转炉与RH炉配合生产的轴承钢中[O]为20ppm时，可达到电炉与RH炉配合生产的轴承钢中[O]为IOppm时疲劳寿命的水平。转炉生产特殊钢的关键技术包括转炉终点控制、炉外精炼、中间包冶金、特殊钢连铸、控轧控冷和大型夹杂物控制等基本工艺技术。转炉与电炉生产特殊钢的主要区别之一是原料不同。转炉工艺的原料要求至少有60%的铁水。废钢的添加数量取决于铁中硅、碳和磷的含量以及废钢的预热温度。随着我国经济的发展，钢材消费结构正在发生变化，特殊钢的市场需求将会逐渐扩大，为转炉生产特殊钢提供了市场机遇。日本于1957年引进氧气转炉技术，1961年使用转炉生产特殊钢28万t，占当时特殊钢产量的10% ；1967年生产156万t，占23% ；1971年生产528万t，占51% ；1985年产量达1200万t，近年来一直保持在1000万t以上的水平，占特殊钢产量的70%左右。目前，国外用转炉生产特殊钢占特殊钢总量的60%左右，转炉生产特殊钢(不锈钢除外)的国家主要是日本、德国及韩国。我国特殊钢生产基本仍以电炉生产为主，转炉生产特殊钢起步较晚，与国外一些转炉生产特殊钢企业相比，工艺和装备仍存在很大差距。采用转炉生产特殊钢在我国已有一些先例，如攀钢1988年用转炉试生产出60Si2Mn，莱钢1997年用转炉生产45钢管坯获得成功。目前转炉生产特殊钢技术水平最强的企业主要是宝钢和武钢。国内用转炉生产轴承钢的企业主要有首钢、武钢、本特、太钢、莱钢等钢厂；生产弹簧钢的企业主要是宝钢、鞍钢、邯钢、石钢、重钢等；生产齿轮钢的企业有宝钢、首钢和攀钢等企业。目前，由于我国钢铁工业产量规模的增大，生产工艺装备的提升，原普钢厂的普转优、优转特，致使转炉生产特殊钢技术开发进入空前快速发展阶段，转炉生产特殊钢技术也不断促进了我国钢铁工业生产流程的优化。特殊钢应用范围较广，在发达工业国家70%以上用于汽车和机械制造业。其中直接或间接用于汽车消费的特殊钢钢材量可达总量的50% (直接用量占其总量的25-27%)以上，其它为机械工业用。我国特钢产品的主要流向则是机械制造业(包括农机)30% ;汽车行业20% ;石油、化工行业10-15%，铁路20%，其他行业15-20%。在工业化国家优特钢材的消费中，汽车工业占50%左右，机械工业占24%左右，所以汽车工业是特殊钢的主要市场。发展转炉特殊钢生产，必须瞄准国内汽车工业市场。适于转炉生产的特殊钢品种
目前国外转炉厂已能生产的特殊钢品种，如图所示，主要包括轴承、齿轮、弹簧、非调质和高强钢丝等品种。主要配置包括铁水脱硫、转炉、LF炉、真空处理炉和连铸。随着制造业的发展，特殊钢必须满足工件高速、重载、精密与长寿命的技术要求。因此，必须严格控制钢中夹杂物尺寸、形态，减少钢中缺陷，提高钢材纯净度和表面质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种将铁水脱硫技术、转炉吹炼技术、造渣技术、挡渣出钢技术、终点碳控制技术、温度控制技术、炉外精炼技术、精炼脱氧、夹杂物控制技术、全程无氧化保护浇铸技术、中间包冶金技术、电磁搅拌技术、连铸专用覆盖剂，保护渣技术、连铸自动控制技术集成运用于转炉流程高洁净低氧含量特殊钢的生产方法。本发明一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法通过下述技术方案予以实现一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法，包括高炉熔炼步骤、氧气顶吹转炉炼钢步骤、LF精炼步骤、VD真空脱气步骤、连铸步骤和连轧步骤，其特征在于
一)转炉炼钢步骤
1)所述的氧气顶吹转炉炼钢步骤中不同钢种废钢配入量为
权利要求
1.一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法，包括高炉熔炼步骤、氧气顶吹转炉炼钢步骤、LF精炼步骤、VD真空脱气步骤、连铸步骤和连轧步骤，其特征在于 一)转炉炼钢步骤 .1)所述的氧气顶吹转炉炼钢步骤中不同钢种废钢配入量为钢种I终点C含量I吨铁水废钢配入量.10、25、20CrMnTi，20CrMo、20CrMnMo.0.06 0.08216.5kg.35、25CrMnVA、35CrMo、27CrMo.0.10 0.15215.2kg.45，42CrMo、55SiMnMo、60Si2Mn|o. 15 0. 25丨213. 3kg .2)转炉吹炼的开吹枪位I.5米；过程枪位I. 6 I. 7米；最高枪位I. 9米；最低枪位I. 4米；终点深吹时间I. 5分钟一 I分钟； .3)终点温度为入精炼温度一般比钢种熔点高50±10°C； 出钢时温降包括出钢时钢水进入大包和熔化合金的温降；转炉出钢过程中平均温降.73 0C ； 终点碳、P、S控制范围 钢种|[C]%|[S]% |[P]%.10、25、20CrMnTi，20CrMo、20CrMnMoI 06 0. 08 _ 彡 0. 030 ^ 0. 025 —.35、25CrMnVA、35CrMo、27CrMoI 10 0. 15 _ 彡 0. 029 ^ 0. 025 — .45，42CrMo、55SiMnMo、60Si2Mn|o.15 0. 25 |彡 0.029 |彡 0.025 .4)造渣终渣碱度按3.0 3. 5控制；当铁水S彡0. 080%或铁水带渣量> 5%时，采用双渣法操作，前期倒渣时间应在240s左右，保证倒出1/3以上渣量； 石灰加入量计算公式 (1)铁水石灰加入量(T)= 2. 14XW[Si]XR/CaO%有效X铁水量t) (2)按铁水带渣量 铁渣Si02%有效=SiO2 - Ca0%铁渣/R 石灰加入量(kg/t) =(RXW Si02.渣)/ (WCa0.石灰一RXff Si02 石灰) 加入含SiO2的辅原料，都可按(2)式计算补加量,石灰加入量为上述铁水需石灰量与各种原料需补加石灰量的总和； 石灰在开吹后7min内加完； 白云石加入量 白云石加入量根据铁水温度、硅含量及冶炼过程温度酌量加入，但加入量不超过2t ； 萤石加入量 萤石加入量不得超过石灰加入量的8%，尽量减少萤石用量，可根据炉内化渣情况分多批少量加入，吹炼终点前Imin严禁加入萤石； 铁矿石和氧化铁皮加入量 终渣TFe应控制在10% 15%之间，根据热量状况和吹炼情况加入铁矿石或氧化铁皮，每批加入量不得超过200kg，拉碳前2min严禁加入铁矿石或氧化铁皮； 终点调温优先采用轻烧白云石和球团矿，严禁用石灰调温，每炉钢出钢完毕必须进行溅渣护炉操作； 吹炼过程根据实际情况合理调整枪位，初期在力争早化渣、化好渣前提下，要适当控制好炉渣的泡沫化程度，中期要防止炉渣返干，减少喷溅；5)挡渣出钢挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，为4.2 5. 0kg/cm3，浸入钢液的深度为球的1/3，保证钢水流尽而又能挡住炉渣；投球的位置出钢口的正上方；投球的时间在出钢结束前Imin ； 6)大包合金化 包内脱氧合金化(I)合金应在出钢1/3时开始加，出钢2/3时加完，并加在钢流的冲击处，以利于合金的熔化和均匀； (2)出钢过程中下洛量小于精炼炉总洛量的0. 5%,并向包内加10kg/t钢石灰，以减少“回磷”和提高合金的收得率； 包内脱氧精炼炉内合金化 真空炉内脱氧合金化的操作要点W、Ni、Cr、Mo等难熔合金在真空处理开始时加入；B、Ti、V、RE贵重的合金元素在处理后期加入； 预脱氧向钢中加入脱氧元素，使之与氧发生反应，生成不溶于钢水的脱氧产物，并从钢水中上浮进入渣中，钢中氧含量达到所炼钢种的要求；采用沉淀脱氧与扩散脱氧相结合，在转炉出钢过程中使用新型脱氧剂Al-Mn-Ti-Fe沉淀脱氧与Si-C扩散脱氧相结合，对钢水进行预脱氧； 二)精炼步骤 1)供氩精炼前期氩气破渣面直径为300—350mm，精炼中期为350—450mm，后期200—250mm ；LF2#炉精炼前期氩气流量为300— 400L/h，精炼中期为350— 450L/h，精炼后期为150—200L/h ;代氩过程送电期间弧流保持平稳； 2)供电到站温度高彡液相线+60°C的钢水，采用7#、8#档位电压、28000— 32000A电流送电；到站温度低彡液相线+ 20°C的钢水应采用5#、6#档位电压、30000—34000A电流送电；新包、挖补包第一火均匀升温，精炼时间应大于IOOmin ； 3)造渣渣量为I.5-2. 5%，渣厚为200-300mm，白渣保持时间彡35min ； 渣料加入量
2.根据权利要求I所述的转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法，其特征在于所述的软吹是钢水不裸露渣面、渣面不结壳、减少钢水的二次氧化及保证软吹时间大于20min ;在软吹后期，为保证精炼渣不结壳，可适当加入20-30kg钢包稀渣保温剂。
全文摘要
本发明涉及新材料冶炼，具体地说，是涉及一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法。本发明一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法通过下述技术方案予以实现一种转炉流程高洁净低氧含量特殊钢生产方法，包括高炉熔炼步骤、氧气顶吹转炉炼钢步骤、LF精炼步骤、VD真空脱气步骤、连铸步骤和连轧步骤。本发明方法与传统特殊钢生产工艺相比本发明方法生产特殊钢节奏快、效率提高50%；钢材纯净度高，钢材中平均氧含量≤10ppm；夹杂物A+B+C+D≤2.5级；钢材质量稳定，综合性能合格率达99.99%，产品主要用于汽摩、石油、风电、机械制造等行业。本发明方法与电炉短流程生产特殊钢材相比，吨钢生产成本降低113元，成材率提高1.95％，经济效益显著。
文档编号C21C5/32GK102758051SQ201210119800
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者任元和, 尚大军, 张文青, 张玉环, 谈彪, 陈列 申请人:西宁特殊钢股份有限公司