一种高档矿山研磨球用b2超低碳偏析指数控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及炼钢的技术领域，尤其涉及一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指 数控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于钢液凝固过程中的选分结晶，造成铸坯各部位成分均不相同，这种现象就是 偏析。一般容易发生中心偏析的元素有C、S、P等。由于许多优特钢在加工工艺及使用要求 方面的特殊性，从而对碳的偏析提出了较严的要求，因此碳偏析指数就成为优特钢连铸坯 很重要的质量指标。 碳偏析指数是研磨球行业最为看重的指标，它不仅影响加工后钢球的体积硬度还对钢 球的疲劳寿命有着重要影响。因此，高档矿山研磨球不仅要求较低的碳偏析指数，而且对炉 与炉之间的成分差距也有要求。
[0003] 因此，针对碳偏析的成因并通过优化工艺加以控制，以降低碳偏析指数成为行业 内研究的重点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于通过合理的炼钢、乳钢工艺制度，均匀铸坯的凝固，从源头降低 铸坯的碳偏析指数，并通过乳钢后期的高温扩散，进一步进行优化，以获得硬度均匀的高档 矿山研磨球产品。炼钢连铸过程通过正交分析实验，并结合铸坯的碳偏析检测，获得了合理 的二冷配水制度，乳钢过程采用加热炉高温扩散缓冷技术，使得钢种各元素尽可能扩散，进 一步优化的偏析指数，获得了均匀、稳定的产品。本发明提供一种高档矿山研磨球用B2超 低碳偏析指数控制方法，控制方法包括： 将钢水的碳含量的工艺成分设计为〇. 76%-0. 78%，经过转炉熔炼，并采用高拉碳操作出 钢、LF精炼、VD真空精炼； 连铸工艺：全程保护浇注，将中间包钢水温度控制在1480-15KTC的范围，铸机断面 310mm，钢水过热度控制在大于等于20°C，平均拉速控制小于等于0. 80m/min，二冷配水 控制在0. 20L/kg - 0. 25L/kg的范围，并配合首、末端电磁搅拌，使铸还偏析指数控制在 0? 90-1. 17 之间； 连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆 盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护； 连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在< 30°C的范围内，并配合恒拉速操作，通 过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌； 乳钢工艺：采用加热炉高温扩散技术； 铸坯加热工艺：采用均热段温度，温度设定为1200°C -1250°C，保温时间为5-7小时，使 各元素均匀性扩散。
[0005] 优选地，连铸工艺中，将中间包钢水温度控制在1480-1490°C的范围，铸机断面 310mm，钢水过热度控制在20-30°C，平均拉速控制在0. 75-0. 80m/min，二冷配水控制在 0. 23L/kg，得到的铸坯偏析指数范围为0. 95-1. 05。
[0006] 优选地，连铸工艺中，中间包钢水温度控制在1501-1510 °C的范围，铸机断面 310mm，拉速选择0. 65米/分-0. 69米/分，二冷配水选择为0. 25L/kg,通过统计分析，采 用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 95-1. 12。
[0007] 优选地，将经过转炉、LF精炼炉、VD真空精炼的合格的钢水通过钢包经大包长水 口转入中间包中，然后通过塞棒控制将中间包的钢水经浸入式水口进入结晶器中。
[0008] 优选地，转炉熔炼工艺包括：按照铁水重量为总装入量的80% - 85%向转炉内装入 铁水和废钢，入转炉铁水要求磷含量< 〇. 12%，铁水硅含量< 0.60%，铁水温度< 1350 °C ; 在转炉中加入造渣剂，造渣剂的CaO含量大于85%，石灰的生烧率低于10%，石灰活性 度大于320毫升，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在 1620°C-1650°C左右；当钢水中的C、P百分含量符合要求时熔炼结束。之后钢水出炉，控 制钢水的出炉温度为1600°C -1650°C，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包，转炉终点控制碳 含量为 〇. 50%-0. 60%，磷含量< 0. 015%。
[0009] 优选地，LF精炼工艺：将钢水加热至1520°C - 1560°C后再加入造渣材料，并从 钢水底部吹入氩气，进行搅拌，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、Si、Mn的化 学成分控制稳定在窄成分范围内。
[0010] 优选地，LF精炼和VD真空精炼采用高碱度低氧化性渣精炼；碱度R4. 0-6. 0，TFe < 1. 0%，LF炉处理毕进行弱吹氩25-35min，氩气流量为50 -100L/min，以钢水不发生裸露 为准，保证钢水中的夹杂物能充分上浮。
[0011] 优选地，乳钢工艺：钢坯经高压水除磷后，传送至乳制生产线进行快速乳制，乳制 过程分为粗乳和精乳两个阶段，其中粗乳的始乳温度< 950°C，终乳温度为880°C - 920°C ; 精乳时的始乳温度为830°C - 900°C，终乳温度为800°C - 830°C ;乳机在保证乳辊冷却的前 提下，减小乳辊的冷却水量。
[0012] 从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点： 通过合理的炼钢、乳钢工艺制度，均匀铸坯的凝固，从源头降低铸坯的碳偏析指数，并 通过乳钢后期的加热炉高温扩散，进一步进行优化，以获得硬度均匀的高档矿山研磨球产 品。炼钢连铸过程通过正交分析实验，并结合铸坯的碳偏析检测，获得了合理的二冷配水制 度，乳钢过程采用加热炉高温扩散缓冷技术，使得钢中各元素尽可能扩散，进一步优化偏析 指数，获得了均匀、稳定的产品。
【具体实施方式】
[0013] 本发明提供一种高档矿山研磨球用B2超低碳偏析指数控制方法，控制方法包括： 将钢水的碳含量的工艺成分设计为〇. 76%-0. 78%，经过转炉熔炼、LF精炼、VD真空精 炼，并采用高拉碳操作出钢； B2为高碳钢，碳含量0. 72%-0. 82%，凝固过程极易产生碳偏析，因此在设计生产工艺 时，进行了窄成分设计，将工艺成分设计为〇. 76%-0. 78%。生产过程中通充分考虑合金增碳 以及电炉出钢的"高拉碳"操作，炼钢过程严格按工艺要点执行。
[0014] 连铸工艺：全程保护浇注，将中间包钢水温度控制在1480-15KTC的范围，铸机断 面直径310mm，钢水过热度控制在大于等于20°C，平均拉速控制小于等于0. 80m/min,二冷 配水控制在0. 20L/kg -0. 25L/kg的范围，并配合首、末端电磁搅拌，使铸还偏析指数控制 在0. 90-1. 17之间，降低铸坯柱状晶率，提高中心等轴晶率，以有效降低碳偏析指数； 针对铸坯断面直径310mm，连铸过程进行了不同拉速、配水、过热度三相正交试验，通过 对铸坯进行碳偏析指数检测，确定了最优的工艺参数，实现了超低碳偏析指数。具体正交试 验方案如下： 通过对所采集数据进行分析，确立了过热度、平均拉速、二冷配水三个因素，并根据实 际数据选取了三个水平，采用正交试验，结合低倍数据，对工艺参数进行了分析。具体正交 试验设计如表1、2。
[0015] 表1正交试验设计
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具体实施方案为：将经过转炉-LF精炼炉-VD真空精炼的合格的钢水通过钢包经大包 长水口转入中间包中，然后通过塞棒控制将中间包的钢水经浸入式水口进入结晶器中。
[0016] 通过正交实验(见表1)进行不同搭配的试验，根据铸坯的碳偏析检测衡量实验效 果，选取最优的参数搭配进行工艺的固化。
[0017] 针对B2 (B2的液相线温度为1460°C)的生产，共进行9组试验，每组10炉。
[0018] 第一组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1480_1490°C的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 75米/分-0. 80米/分，二冷配水选择为0. 23L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 95-1. 05。
[0019] 第二组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1480-1490°C的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 70米/分-0. 74米/分，二冷配水选择为0. 25L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 90-1. 13。
[0020] 第三组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1480_1490°C的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 65米/分-0. 69米/分，二冷配水选择为0. 20L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 95-1. 17。
[0021] 第四组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1491-1500°C的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 75米/分-0. 80米/分，二冷配水选择为0. 25L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 99-1. 12。
[0022] 第五组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1491_1500°C的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 70米/分-0. 74米/分，二冷配水选择为0. 20L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 90-1. 12。
[0023] 第六组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1491-1500°C的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 65米/分-0. 69米/分，二冷配水选择为0. 23L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 90-1. 10。
[0024] 第七组：生产时，根据中间包的温降，将中间包钢水温度控制在1501-15KTC的范 围，铸机断面310mm，拉速选择0. 75米/分-0. 80米/分，二冷配水选择为0. 20L/kg,通过 统计分析，采用该方案的B2偏析碳偏析值得范围为0. 93-1. 11。<