一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于炼钢生产技术领域，特别是提供了一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特 钢的方法，适用于传统电炉通过生产设备改造及技术升级，可进行100%全铁水冶炼，同时 优化LF炉精炼工艺生产各类优特钢钢种。
【背景技术】
[0002] 优特钢主要指碳结钢、合金结构钢钢及弹簧钢、齿轮钢、轴承钢、非调钢等为代表 的合金钢，且普遍具有较低的硫磷含量要求，用途非常广泛。
[0003] 在本发明之前，国内传统的优特钢生产工艺主要分为两种：废钢一电炉冶炼一LF 炉精炼一真空精炼一模铸或连铸一轧制；高炉铁水一转炉冶炼一LF炉精炼一真空精炼一 模铸或连铸一轧制。即转炉和电炉两种生产工艺，采用传统电炉工艺生产优特钢废钢价格 高、能耗高、周期长、残余元素高，生产成本难以承受，虽然电炉生产厂经过技术提升，也加 入部分铁水进行冶炼生产，但铁水加入比例有一定限制；采用转炉工艺生产优特钢，终点碳 一般难于控制，出钢炉渣及钢水氧化性强，钢材纯净度不理想。
[0004] 本发明通过对传统电炉的装备技术改造，可以如转炉一样进行全铁水冶炼生产， 冶炼终点可以采用高拉碳出钢，且可以采用电炉固有的偏心底出钢方式防止氧化渣进入钢 包，兼具了电炉与转炉的优点。同时结合出钢脱氧工艺及后续的精炼造渣工艺优化，降低了 生产成本，提高了产品质量。本发明采用康斯迪电炉全铁水初炼一 LF+VD炉精炼工艺，可以 生产45#、40Cr、20-42CrMo、20CrMnTi、37Mn5、GCrl5、T10等等各类碳结、合金结构钢及合金 钢的优特钢品种。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，该方法同时兼 具电炉与转炉的优点，既可以与转炉一样100%全铁水氧气吹炼降低生产成本，也可以利用 电炉特有的出钢方式避免危害钢水纯净度的氧化渣进入下一步工序，同时还可进一步优化 出钢脱氧方式和后续LF炉精炼造渣方式。
[0006] 本发明的工艺流程为康斯迪电炉全铁水冶炼一偏心底出钢一LF-VD精炼一浇铸 -乳制一广品入库。
[0007] 本发明的技术关键主要有以下几点：1、进行康斯迪电炉设备改造，去除原有加热 电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度，采用转炉模式100%全铁水进行冶炼；
[0008] 2、根据所炼钢种要求在较大范围内调整终点碳含量，终点碳含量在0. 05-0. 70% 之间，终点成分高低简易可控，降低了钢水原始氧化性；这与传统电炉和转炉生产中相比具 有优势。
[0009] 3、利用康斯迪电炉的偏心底出钢方式，防止高氧化性渣进入钢包，同时由于电炉 下渣较少，需对精炼的渣量及炉渣成分进行优化控制。
[0010] 4、充分利用电炉原有的偏心底出钢方式，降低了高氧化渣进入钢包的可能，出钢 过程补加200-1000kg造渣料，优化了后续精炼造渣工艺，利于钢水纯净度的提高。
[0011] 采取的措施是通过对传统电炉进行设备及技术改造，电炉采用100%全铁水进行 冶炼，控制合适的炉壁氧枪吹氧强度及底吹氩搅拌，在达到目标温度和磷含量等指标要求 下，根据冶炼钢种控制合理的出钢碳含量。出钢过程采用偏心底出钢技术，防止炉中高氧化 性炉渣进入钢包。另一方面，优化出钢脱氧操作和LF炉造渣工艺，可以满足大部分优特钢 的生产技术要求。
[0012] 本发明在各环节控制的工艺参数如下：
[0013] (1)电炉在装入制度上，少装或不装废钢，铁水装入量为80%-100% ;
[0014] (2)去除电炉原有电极，采用炉壁氧枪吹氧冶炼铁水，终点碳含量在0. 05-0. 70%， 磷含量P < 〇· 015% ;
[0015] (3)出钢采用偏心底出钢方式，防止氧化渣进入钢包；
[0016] (4)出钢过程补加200_1000kg造渣料，同时采用铝或硅锰合金脱氧；
[0017] (5)进入LF炉精炼等后续环节生产各类优特钢品种。
[0018] 所述的全铁水冶炼工艺是指：电炉少装或不装废钢，铁水装入量最大可达到 100% ；
[0019] 所述的终点碳高低可控是指在冶炼高碳钢时，如轴承钢生产采用高拉碳操作为减 少碳粉加入量及降低钢材原始氧化性，终点碳含量控制在〇. 30-0. 80%;在冶炼如20CrMnTi 等较低碳钢时，根据钢种标准成分，降低出钢碳含量在〇. 05-0. 15%。
[0020] 本发明一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，需进行传统电炉设备及技术 改造，取消原电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度。
[0021] 本发明可以在电炉中进行如转炉一样的全铁水吹氧操作，同时利用电炉的设备特 点进行偏心底出钢，解决了转炉炉渣高氧化性炉渣下渣的弊端。
[0022] 本发明根据冶炼钢种要求成分，终点成分高低可控，既降低了生产成本，也降低了 钢水原始氧化性，利于钢材纯净度的提高。
[0023] 本发明由于终点碳含量和出钢方式的变化，与原有的转炉或传统电炉相比，需对 钢水脱氧及精炼造渣工艺上进行优化。
[0024] 采用该工艺可以冶炼 45#、40Cr、20-42CrMo、20CrMnTi、37Mn5、GCrl5、TlO 等各类 碳结、合金结构钢及合金钢的优特钢品种，且为后续精炼及连铸工艺生产成本低，钢材纯净 度高的钢水创造了条件。
【具体实施方式】
[0025] 生产优特钢的流程为：康斯迪电炉全铁水冶炼一偏心底出钢一LF-VD精炼一浇铸 -乳制一广品入库。
[0026] 例1 :高碳钢轴承钢GCrl5生产
[0027] 采用100%全铁水装入制度，铁水S < 0. 050%，总装入量75吨，炉壁氧枪吹氧操 作。终点碳含量〇. 56 %，磷含量0. 008 %，采用铝合金终脱氧，电炉采用Si-Mn合金配Mn，不 足Si部分用硅铁补齐，采用高碳铬铁配铬。偏心底出钢，出钢加入300kg造渣料。
[0028] 表1、实物质量检验结果
[0029]
[0030] 例2 :齿轮钢20CrMnTi生产
[0031] 采用100%全铁水装入制度，铁水S彡0.050%，总装入量75吨，炉壁氧枪吹氧操 作。终点碳含量〇. 08 %，磷含量0. 007 %，采用铝合金终脱氧，电炉采用Si-Mn合金配Mn，不 足Si部分用硅铁补齐，采用中碳或低碳铬铁配铬。偏心底出钢，出钢加入200kg造渣料。
[0032] 表2 20CrMnTi实物化学成分
[0033]
[0034] 表3 20CrMnTi实物金相结果
[0035]
[0036] 技术效果
[0037] (1)通过采用电炉全铁水冶炼工艺，铁水装入量可达100%，终点碳含量高低可 控，降低了电耗及废钢、碳粉等原辅料用量，节约生产成本200元/吨钢以上，生产的钢材残 余元素低，纯净度高。
[0038] (2)通过电炉的终点控制及偏心底出钢技术，优化钢水脱氧及造渣工艺，钢材纯净 度较高。
【主权项】
1. 一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，工艺流程为康斯迪电炉全铁水冶炼一 偏心底出钢一LF-VD精炼一浇铸一轧制一产品入库；在工艺中控制的技术参数如下： (1) 电炉在装入制度上，少装或不装废钢，铁水装入量为80%-100% ; (2) 去除电炉原有电极，采用炉壁氧枪吹氧冶炼铁水，终点碳含量在0. 05-0. 70 %，磷 含量P彡0? 015% ; (3) 出钢采用偏心底出钢方式，防止氧化渣进入钢包； (4) 出钢过程补加200-1000kg造渣料，同时采用铝或硅锰合金脱氧； (5) 进入LF炉精炼。2. 根据权利要求1所述的电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，其特征在于，需对 康斯迪电炉设备改造，去除原有加热电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度，采用 转炉模式进行100%全铁水进行冶炼。3. 根据权利要求1所述的电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，其特征在于，终点 碳含量在〇. 05-0. 70%之间。
【专利摘要】一种电炉全铁水冶炼工艺生产优特钢的方法，属于炼钢生产技术领域。生产工艺流程为康斯迪电炉全铁水冶炼→偏心底出钢→LF-VD精炼→浇铸→轧制→产品入库。通过对康斯迪电炉设备及技术改造，去除原有加热电极，炉壁加装三支氧枪，以增大电炉供氧强度，采用转炉模式100％全铁水进行冶炼；根据冶炼钢种要求成分，终点成分高低可控，降低了钢水原始氧化性，且利用康斯迪电炉的偏心底出钢方式，防止高氧化性渣进入钢包，这样兼顾了转炉和电炉的优点，可以低成本生产45#、40Cr、20-42CrMo、20CrMnTi、37Mn5、GCr15、T10等各类碳素结构钢、合金结构钢及合金钢的优特钢品种。
【IPC分类】C21C5/52
【公开号】CN104928435
【申请号】CN201510417273
【发明人】张慧峰, 关春立, 孙齐松, 毕洪志, 柳洋波, 崔京玉, 邓素怀, 齐晓峰, 张立志, 秦绪华
【申请人】首钢总公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月15日