一种防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料制造加工技术领域，具体涉及一种防止钢锭出现针孔缺陷 的低碳结构钢冶炼方法，尤其是指钢种主要成分为：[c]0. 10%~0.25% _[Μη]0. 50%~ 1.50 % -[S]0.020 % ~0.035 % -[Si]0.00 % ~0.35 %-[0]0· 50 % ~ L 50% - [Ni]0· 00%~0· 20% - [Al]0· 010%~0· 040%结构钢的冶炼技术。
【背景技术】
[0002] 钢种主要成分为：[(：]0.10%~0.25%-[]\111]0.50%~1.50%-[5]0.020 %~ 0.035 % -[Si]0.00 % ~0.35 % _[Cr]0.50 % ~1.50 % -[Ni]0.00 % ~ 0. 20% _[A1]0. 010%~0. 040%结构钢是宝钢特钢有限公司生产的一系列低碳结构钢。主 要用于加工制造汽车、风力发电机等传动齿轮材料，对钢种纯净度有一定要求，经过热处理 后都具备良好的强度、硬度和韧性，或者是表面耐磨而心部具有良好的韧性耐冲击。对上述 低碳结构钢成品材料进行漏磁探伤和超声波探伤。对低倍组织要求为：钢材的横截面酸浸 低倍组织试片不得有肉眼可见的缩孔、皮下气泡、裂纹、过烧、有害夹杂物、翻皮和白点等对 加工和使用有害的缺陷。
[0003] 生产工艺流程：
[0004] 炼钢厂40吨EAF+LF+VD -模铸下注2. 3t锭一初轧开坯一棒一轧制一探伤（表面 +中心探伤）
[0005] 于2012年生产上述系列低碳结构钢成品材料公司内部全截面探伤合格率平均 80. 6%，主要缺陷为针孔缺陷，缺陷集中于钢锭尾部中心位置。并于用户使用加工时发生特 别重大质量异议，导致用户加工设备损坏并进行索赔，从而给公司带来巨大的经济损失和 市场竞争中的不利影响。
[0006] 通过查阅文献资料，国内外钢厂均有生产上述低碳结构钢材料，认为针孔缺陷通 常发生在钢锭上部，孔隙均匀分布在钢材断面上。主要是钢中气体夹杂物含量过多导致缺 陷产生。在炼钢过程中采用真空脱气处理充分去气，防止针孔缺陷产生。但是上述系列低 碳结构钢均采用文献中描述方法，对钢锭尾部中心位置针孔缺陷未有改善。
[0007]
【发明内容】
[0008] 为了解决生产低碳结构钢钢锭出现针孔缺陷问题，本发明的目的在于提供一种防 止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，该方法所生产的低碳结构钢通过超声波探伤 检测合格，满足对低倍组织要求，钢材的横截面酸浸低倍组织试片无肉眼可见的针孔缺陷。
[0009] 本发明的技术解决方案如下：
[0010] 本发明提供一种防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，包括如下步骤： EAF偏心底出钢电弧炉冶炼一LF炉外精炼一VD炉真空脱气处理一模铸浇注一初轧开坯一 棒一轧制一探伤，其特征在于：
[0011] 在VD炉真空脱气处理后至模铸浇注钢液温度降低值0. 8~I. 3°C /min ;
[0012] 在所述模铸浇注中浇注温度为1575~1585°C ;
[0013] 在所述模铸浇注中使用钢锭模锭盘，模铸浇注速率为钢锭模的锭身浇注速率为 30~65kg/s，钢锭模的帽口浇注速率5~15kg/s。
[0014] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，在所述模铸浇 中，应用模铸2. 3锭型浇注使用3套钢锭模锭盘，布置方式为"6+7+4"或"6+8+4"，模铸浇注 速率为下表：
[0017] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，优选的是，在所 述模铸浇注中浇注温度为1580~1585°C。
[0018] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，优选的是，所述 探伤包括表面探伤和中心探伤。
[0019] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，优选的是，在所 述LF炉外精炼中采用双钢包周转方式，钢包间隔时间< 720min。
[0020] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，在所述EAF偏心 底出钢电弧炉冶炼中：
[0021] 电弧炉出钢要求：以质量百分比计P :0.005~0.012%，温度1640~1670°C，氧活 度 600 ~1000 ppm ;
[0022] 偏心炉底出钢，出钢过程加入：Al锭0· 5~1.0 kg/t、SiA12. 5-3. Okg/t， FeSi30-40kg/ 炉，石灰 200 ~300kg/ 炉。
[0023] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，在所述LF炉外 精炼中，脱氧、造白渣，造渣脱氧使用SiFe粉、C粉；使用合金电解锰、硅铁、中碳铬铁，调整 成份；
[0024] LF炉分析1调整Al质量百分比含量至0· 030~0· 040% ;
[0025] LF炉向VD炉吊包前S的百分比含量调至0. 004~0. 010% ;
[0026] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，在所述VD炉真 空脱气处理中，
[0027] 进VD炉喂Al至0. 050~0. 055%以质量百分比计；
[0028] 进泵时间3~8min，维持压强66. 7Pa时间10~20min ;
[0029] 退泵后测温取样，退泵后于渣面加碳化稻壳均匀加于渣面，加入量为20~25kg/ 炉；按如下顺序依次：喂Al至0· 010~0· 040% ;喂Si-Ca线：0· 20~0· 25kg/t ;喂S至 0. 020~0. 035%以质量百分比计；
[0030] VD结束后，底吹氩弱搅拌时间10~20min，氩气压力及流量调节以钢水不翻出渣 面为准，钢液温度降低值〇. 8~I. 3°C /min范围内；
[0031] 液相线：1511°C ;吊包温度：1575 ~1585°C。
[0032] 根据本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，优选的是，在所 述模铸浇注中使用氩气保护浇注，钢锭模锭身浇注速率切换至帽口浇注速率呈斜线逐级递 减补注。
[0033] 发明详述：本发明所述防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法：
[0034] 1、浇注温度的控制
[0035] [C]0. 10 % ~0.25 % -[Mn]0.50 % ~1. 50 % -[S]0.020 % ~ 0.035 % -[Si]0.00 % ~0.35 % _[Cr]0.50 % ~1.50 % -[Ni]0.00 % ~ 0. 20% - [Al]0. 010%~0. 040%低碳结构钢固、液相线经过理论计算，相交中碳钢、轴承钢 的固液相线偏低。详细对比见下表。
[0036] 表2.固、液相线温度按理论公式计算
[0038] 采用模铸浇注温度窄控制技术，即精炼炉处理后浇注温度控制在1575~1585°C， 并力争将浇注温度控制在上限_5°C范围内，即力争1580~1585°C。上述低碳结构钢固液 相线范围较小，采用中碳钢或轴承钢浇注温度控制，将发生模铸浇注后钢锭凝固时，固液相 线温度范围小，在两相区内各结晶核心以树枝状晶的形式长大，由于树枝晶的相互交错，把 未凝固的钢液隔成若干小的部分，在隔开的各部分中液体的结晶收缩独立进行，在钢锭凝 固是得不到钢液补充的情况下，就不可避免的在钢锭中心区域形成孔隙，经过探伤取样后 在试样中心区域呈现出细小的针孔。所以在精炼炉处理后模铸浇注温度采用窄控制技术。
[0039] 降低精炼VD炉真空处理完毕至模铸浇注钢液温度降低值，真空处理完毕后加碳 化稻壳（总计20~25kg/炉）。通过试验发现碳化稻壳覆盖于渣面可以有效保证渣面不 结壳，保证精炼VD炉真空处理完毕至模铸浇注钢液温度降低值0. 8~I. 3°C /min范围内， 优选 〇· 9 ~I. 0°C /min。
[0040] 生产采用双钢包周转方式，严禁使用钢包间隔时间彡720分钟的钢包，确保模铸 浇注温度控制，减少钢包包衬耐火材料吸热对钢液温度的影响，保证精炼VD炉真空处理完 毕至模铸浇注钢液温度降低值0. 8~I. 3°C /min。
[0041] 2、模铸浇注速率控制
[0042] 采用模铸浇注速率控制技术。即模铸2. 3锭型使用3套钢锭模锭盘，布置方式为 "6+7+4"或"6+8+4"（即模铸时分3块钢锭底盘布置，各块钢锭底盘上钢锭模布置分6支7 支4支或6支8支4支）。经过计算和现场经验总结，模铸浇注速率控制按下表操作：
[0043] 表3.模铸浇注速率控制
[0045] 注：钢锭模锭身浇注速率切换至帽口浇注速率呈斜线逐级递减补注。
[0046] 防止模铸浇注速率过快或或慢以及直接将速率变化大，使钢锭模内钢液出现倒回 流和填充不均匀情况，进而产生针孔缺陷。
[0047] 本发明的有益技术效果：
[0048] 本发明提供一种防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼方法，该方法使钢材通 过超声波探伤检测合格，满足对低倍组织要求，钢材的横截面酸浸低倍组织试片无肉眼可 见的针孔缺陷，对防止低碳结构钢锭针孔缺陷相当明显。
[0049] 本申请模铸浇注温度窄控制技术，即精炼炉处理后浇注温度控制在1575~ 1585°C，并力争将浇注温度控制在上限_5°C范围内，即力争1580~1585°C。代替原工艺要 求的精炼炉处理后浇注温度控制在1565~1580°C，浇注温度控制在±15°C范围内。有效 防止低碳结构钢固液相线范围较小，在钢锭中心区域形成孔隙，导致针孔缺陷的发生。
[0050] 本申请生产采用双钢包周转方式，严禁使用钢包间隔时间彡720分钟的钢包。确 保模铸浇注温度控制，减少钢包包衬耐火材料吸热对钢液温度的影响，保证精炼VD炉真空 处理完毕至模铸浇注钢液温度降低值0. 8~I. 3°C /min范围内。
[0051] 本申请采用模铸浇注速率控制技术，代替原工艺要求的2. 3锭型浇注时间锭身 3' 30〃~4' 30〃帽口 > 2' 30〃的模铸浇注时间控制技术。防止模铸浇注速率过快或或慢以 及直接将速率变化大，使钢锭模内钢液出现倒回流和填充不均匀情况，进而产生针孔缺陷。
[0052] 在采用本申请方法后，冶炼后续该系列低碳结构钢结果：2013年生产该系列低碳 结构钢公司内部全截面探伤合格率平均92. 49% (期中1至5月生产改善试验公司内部全 截面探伤合格率平均88. 31%，6至12月使用本专利方法公司内部全截面探伤合格率平均 95. 47% )。钢材的横截面酸浸低倍组织试片未发现有肉眼可见的针孔缺陷。
【附图说明】
[0053] 图1为实施本发明提供的防止钢锭出现针孔缺陷的低碳结构钢冶炼