专利名称：一种铸钢的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铸钢的制备方法。
背景技术：
铸钢是指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件。铸钢主要用于制造一些形状复杂、难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性的零件。在铸钢生产中，电弧炉冶炼是使用最广泛的方法。这种方法是使用废钢等固体炉料，利用电弧产生的高温和热能来熔化这些固体炉料，从而实现冶炼的目的。电弧炉冶炼最大问题是原料废钢的来源不稳定，且废钢的成分复杂，并不是所有的废钢均适合用于制备铸钢，从而使铸钢生产的原料受到了极大的限制，此外，在熔化废钢的过程中消耗大量电能，导致生产成本过高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的铸钢的制备方法存在的原料来源受限且成本过高的缺点，提供一种制备铸钢的新方法。本发明提供了一种铸钢的制备方法，其中，该方法包括(1)将高炉铁水引入到脱碳炉中，在供氧条件下进行脱碳处理，得到铸钢液；(2)将铸钢液引入到钢包中，并在铸钢液中引入合金化原料，并合金化；(3)将合金化后的铸钢液引入到铸钢模具中，冷却后脱模，得到铸钢。本发明提供的铸钢的制备方法通过使用高炉铁水作为原料，并经脱碳和合金化， 能够得到所需组成的铸钢，本发明提供的方法的原料来源广泛，且成分稳定，能够满足铸钢生产的要求，并且相对于电弧炉冶炼法其能耗显著降低，大大地降低了生产成本。
具体实施例方式本发明提供了一种铸钢的制备方法，其中，该方法包括(1)将高炉铁水引入到脱碳炉中，在供氧条件下进行脱碳处理，得到铸钢液；(2)将铸钢液引入到钢包中，并在铸钢液中引入合金化原料，并合金化；(3)将合金化后的铸钢液引入到铸钢模具中，冷却后脱模，得到铸钢。根据本发明，所述脱碳炉的种类为本领域技术人员所公知，所述脱碳处理的条件可以根据铸钢所需的碳含量而进行调整，优选情况下，所述脱碳处理的条件可以包括供氧压力为0. 4-0. 8MPa、供氧流量可以为2000_4000Nm7h，供氧可以时间为7_15分钟。在一种优选的实施方式中，本发明提供的制备方法还包括在供氧之前，向脱碳炉内加入脱磷料，所述脱磷料的加入量可以在很大范围内改变，优选情况下，相对于100重量份的高炉铁水，脱磷料的加入量可以为1-10重量份，更优选为3-7重量份，最优选为4-6重量份。在一种更优选的实施方式中，所述脱碳处理的条件使得到的铸钢液中，碳的含
3量为0. l-l.o重量％，硫的含量为0. 08重量％以下，磷的含量为0. 1重量％以下；最优选地，所述脱碳处理的条件使得到的铸钢液中，碳的含量为0. 2-0. 8重量％，硫的含量为 0. 02-0. 06重量％，磷的含量为0. 02-0. 08重量％。本发明中，所述脱磷料的种类为本领域技术人员所公知，例如，可以为石灰和/或萤石。在一种优选实施方式中，所述脱磷料为石灰和萤石，且石灰和萤石的重量比可以为 2-5 1。所述石灰可以商购得到，例如，CaO含量为85-95重量的石灰，所述萤石可以商购得到，萤石中CaF2含量可以为75重量％以上。根据本发明，将脱碳处理后得到的铸钢液引入到钢包中，并在铸钢液中引入合金化原料，并合金化；所述合金化的条件可以在很大范围内改变，优选地，所述合金化的条件可以包括合金化的温度为1580-1680°C，合金化的时间为3-10分钟；更优选地，合金化的温度为1600-1640°C，合金化的时间为4-7分钟。所述合金化原料可以根据最终制得的铸钢的组成而进行调整，优选地，所述合金化原料为硅铁和/或锰铁。在一种优选实施方式中，硅铁和/或锰铁的加入量以及合金化的条件，使合金化后的铸钢液中，硅含量可以为0. 1-1. 5重量％，锰含量可以为0. 3-1. 2重量％。更优选地， 所述硅铁和/或锰铁的加入量以及合金化的条件，使合金化后的铸钢液中，硅含量为0. 3-1
重量％，锰含量为0. 5-1重量％。此外，为了进一步降低铸钢液中的含氧量，优选在合金化前加入碳化硅对铸钢液进行处理，所述碳化硅的加入量可以在很大范围内改变，优选地，所述碳化硅的加入量使脱氧后的铸钢液中，氧的含量为50ppm以下，并使碳含量的增加小于0. 01重量％。本发明中，所述高炉铁水的组成可以在很大范围内改变，优选地，所述高炉铁水中，碳含量可以为3. 5-4. 5重量％，硅含量为0. 2-0. 8重量％，锰含量为0. 2-1. 5重量％， 硫含量为0. 02-0. 1重量％，磷含量为0. 05-0. 4重量％ ；更优选地，碳含量可以为3. 5-4重量％，硅含量为0. 3-0. 7重量％，锰含量可以为0. 2-1重量％，硫含量可以为0. 02-0. 08重量％，磷含量可以为0. 06-0. 2重量％。此外，合金化后，将合金化后的铸钢液引入到铸钢模具中，冷却后脱模，得到铸钢。下面通过具体的实施例对本发明进行更详细的说明。实施例1使用高炉产罐装铁水作生产原料，其中，铁水温度1200°C，碳含量为4. 5重量％， 硅含量为0. 4重量％，锰含量为1. 5重量％，硫含量为0. 08重量％，磷含量为0. 4重量％， 余量为铁。将该铁水(5吨)引入到脱碳炉(容量5吨)内，并在脱碳炉内加入石灰(氧化钙含量为88重量％ )和萤石(CaF2含量为80重量％ )，加料量为200千克(石灰和萤石的重量比为4 1)。然后，向脱碳炉内供氧进行脱碳，供氧压力为0.4MPa，供氧流量为2000Nm3/ h，供氧时间为Hmin，得到铸钢液。脱碳完毕后，通过化学分析方法检测铸钢液的元素成分，其中，铸钢液的温度为 1650 V，碳含量为0. 445重量％，硅含量为0. 4重量％，硫含量为0. 08重量％，磷含量为0. 1
重量％，锰含量为0. 5重量％，余量为铁。
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将得到的铸钢液倒入钢包(容量6吨)内，并加20千克碳化硅(SiC含量为75重量％ )，并加入130千克硅铁(Si !^e摩尔比为3. 65 1)和170千克锰铁(Mn Fe摩尔比为1.85 1)，以合金化，合金化的时间为5分钟。合金化后，通过化学分析方法对合金化后的铸钢液进行分析，其中，硅含量为1. 2重量％，锰含量为1. 2重量％，碳含量为0. 45重量％，含氧量为34ppm。将合金化后的铸钢液倒入铸钢模具中，冷却至室温后，得到50千克/块的铸钢。实施例2采用熔化炉产罐装铁水作生产原料，其中，铁水温度为1450°C，碳含量为3. 5重量％，硅含量为0. 6重量％，锰含量为0. 8重量％，硫含量为0. 06重量％，磷含量为0. 2重量％，余量为铁。将该铁水(30吨)引入脱碳炉(容量为30吨)内，并在该脱碳炉内加入石灰(氧化钙含量为90重量％)和萤石(CaF2含量为78重量％)，加料量为900千克(石灰和萤石的重量比为3 1)。然后，向脱碳炉内供氧进行脱碳，供氧压力为O.SMPa，供氧流量为 4000Nm3/h,供氧时间为12min，得到铸钢液。脱碳完毕后，通过化学分析方法检测铸钢液的元素成分，其中，铸钢液的温度为 1630°C，碳含量为0. 218重量％，硅含量为0. 6重量％，硫含量为0. 06重量％，磷含量为 0. 08重量％，锰含量为0. 5重量％，余量为铁。将得到的铸钢液倒入钢包(容量31吨)内，并加70千克碳化硅(SiC的含量为75 重量％ )，并加入590千克硅铁(Si Fe摩尔比为3. 65 1)和70千克锰铁(Mn Fe摩尔比为1.85 1)，以合金化，合金化的时间为3分钟。合金化后，通过化学分析方法对合金化后的铸钢液进行分析，其中，硅含量为1. 0重量％，锰含量为0. 7重量％，碳含量为0. 22 重量％，氧含量为40ppm。将合金化后的铸钢液倒入铸钢模具中，冷却至室温后，得到50千克/块的铸钢。实施例3采用高炉产罐装铁水作生产原料，其中，铁水温度为1300°C，碳含量为4.0重量％，锰含量为0. 2重量％，硅含量为0. 5重量％，硫含量为0. 05重量％，磷含量为0. 3重量％，余量为铁。将该铁水(15吨)引入到的脱碳炉(容量为15吨)内，并在该脱碳炉内加入石灰 (氧化钙含量为94重量％ )和萤石(CaF2含量为83重量％ )，加料量为600千克(石灰和萤石的重量比为4 1)。然后，向脱碳炉内供氧进行脱碳，供氧压力为0.6MPa，供氧流量为 3000Nm3/h,供氧时间为lOmin，得到铸钢液。脱碳完毕后，通过化学分析方法检测铸钢液的元素成分，其中，铸钢液的温度为 1600 V，碳含量为0. 5重量％，硅含量为0. 5重量％，硫含量为0. 05重量％，磷含量为0. 1
重量％，锰含量为0. 1重量％。将得到的铸钢液倒入钢包(容量16吨)内，加20千克碳化硅(SiC含量为75重量％ )，并加入350千克硅铁(Si !^e摩尔比为3.65 1)和300千克锰铁(Mn !^e摩尔比为1.85 1)以合金化，合金化的时间为7分钟。合金化后，通过化学分析方法对合金化后的铸钢液进行分析，其中，硅含量为1. O重量％，锰含量为1. 1重量％，碳含量为0. 51重量％，氧含量为20ppm。
将合金化后的铸钢液倒入铸钢模具中，冷却至室温后，得到50千克/块的铸钢。实施例4采用高炉产罐装铁水作生产原料，其中，铁水温度为1300°C，碳含量为4重量％， 硅含量为0. 8重量％，锰含量为0. 2重量％，硫含量为0. 035重量％，磷含量为0. 3重量％， 余量为铁。将该铁水(15吨)引入到的脱碳炉(容量为15吨)内，并在该脱碳炉内加入石灰 (氧化钙含量为88重量％)和萤石(CaF2含量为81重量％，加料量为600千克(石灰和萤石的重量比为5 1)。然后，向脱碳炉内供氧进行脱碳，供氧压力为0.6MPa，供氧流量为 3000Nm3/h,供氧时间为8min，得到铸钢液。脱碳完毕后，通过化学分析方法检测铸钢液的元素成分，其中，铸钢液的温度为 1600°C，碳含量为0. 346重量％，硅含量为0. 8重量％，硫含量为0. 035重量％，磷含量为 0. 1重量％，锰含量为0. 1重量％。将得到的铸钢液倒入钢包(容量16吨)内，加20千克碳化硅(SiC含量为75重量％ )，并加入350千克硅铁(Si !^e摩尔比为3.65 1)和300千克锰铁(Mn !^e摩尔比为1.85 1)以合金化，合金化的时间为5分钟。合金化后，通过化学分析方法对合金化后的铸钢液进行分析，其中，硅含量为2. 0重量％，锰含量为1. 2重量％，碳含量为0. 35重量％，氧含量为30ppm。将合金化后的铸钢液倒入铸钢模具中，冷却至室温后，得到50千克/块的铸钢。从上述实施例可以看出，本发明提供的方法能够用于制备多种组成含量的铸钢， 并且本发明提供的方法的原料来源广泛，且成分稳定，能够满足铸钢生产中原料的需求，并且相对于电弧炉冶炼法其能耗显著降低，大大地降低了生产成本，应用前景广泛。
权利要求
1.一种铸钢的制备方法，其中，该方法包括(1)将高炉铁水引入到脱碳炉中，在供氧条件下进行脱碳处理，得到铸钢液；(2)将铸钢液引入到钢包中，并在铸钢液中引入合金化原料，并合金化；(3)将合金化后的铸钢液引入到铸钢模具中，冷却后脱模，得到铸钢。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述脱碳处理的条件使得到的铸钢液中，碳的含量为0. 1-1. 0重量％，硫的含量为0. 08重量％以下，磷的含量为0. 1重量％以下。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述脱碳处理的条件使得到的铸钢液中，碳的含量为0. 2-0. 8重量％，硫的含量为0. 02-0. 06重量％，磷的含量为0. 02-0. 08重量％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述脱碳处理的条件包括供氧压力为0. 4-0. 8MPa、供氧流量为2000-4000Nm7h，供氧时间为7_15分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该方法还包括在供氧之前，向脱碳炉内加入脱磷料，相对于100重量份的高炉铁水，脱磷料的加入量为1-10重量份。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述脱磷料为石灰和/或萤石。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述脱磷料为石灰和萤石，且石灰和萤石的重量比为2-5 1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述合金化原料为硅铁和/或锰铁，且所述合金化的条件包括合金化的温度为1580-1680°C，合金化的时间为3-10分钟，并且硅铁和 /或锰铁的加入量以及合金化的条件，使合金化后的铸钢液中，硅含量为0. 1-1. 5重量％， 锰含量为0. 3-1. 2重量％。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述硅铁和/或锰铁的加入量以及合金化的条件，使合金化后的铸钢液中，硅含量为0. 3-1重量％，锰含量为0. 5-1重量％。
10.根据权利要求1所述的制备方法，该方法还包括在合金化之前，在铸钢液中加入碳化硅使铸钢液脱氧，碳化硅的加入量使脱氧后的铸钢液中，氧的含量为50ppm以下，并使碳含量的增加小于0.01重量％。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述高炉铁水中，碳含量为3.5-4. 5重量％，硅含量为0. 2-0. 8重量％，锰含量为0. 2-1. 5重量％，硫含量为0. 02-0. 1重量％，磷含量为0. 05-0. 4重量％。
全文摘要
本发明提供了一种铸钢的制备方法，其中，该方法包括(1)将高炉铁水引入到脱碳炉中进行脱碳处理，得到铸钢液；(2)将铸钢液引入到钢包中，并在铸钢液中引入合金化原料，并合金化；(3)将合金化后的铸钢液引入到铸钢模具中，冷却后脱模，得到铸钢。本发明提供的铸钢的制备方法通过使用高炉铁水作为原料，并经脱碳和合金化，能够得到所需组成的铸钢，本发明提供的方法的原料来源广泛，且成分稳定，能够满足铸钢生产的要求，并且相对于电弧炉冶炼法其能耗显著降低，大大地降低了生产成本。
文档编号C21C7/00GK102453830SQ201010526448
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者戈文荪, 蒋龙奎, 贺同正 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司