专利名称：一种稳定提高含硼钢中硼含量的冶炼方法
技术领域：
本发明涉及一种在含硼冷镦钢LF炉精炼过程提高和稳定含硼钢硼回收率的工艺方法，属钢铁冶金领域。
背景技术：
随着用户对钢材质量和使用性能要求的日益提高，部份钢种要求具有良好的淬性。硼做为一种提高钢材淬透性的元素，另外，适量添加硼可提高钢材的低温冲击性能，降低屈服强度，因此硼在炼钢生产中得到广泛应用。但由于硼的化学性质十分活泼，极易氧化，工艺和方法不当容易造成硼的回收率不稳定、同一含硼钢炉次之间的硼含量差距较大，而且对钢中的硼含量要求较低(彡O. 005%)，否则容易产生“硼脆”现象。硼的回收及在钢中的要求具有以下特点
(I)钢中的[O]、[N]含量直接影响硼的回收率，氧造成[B]的氧化，[N]容易生成氮化硼，降低硼的使用效果。(2)钢中的[O]、[N]含量高，则硼的回收率低，硼的反应产物对钢的性能反而不利。(3)钢中的[O]、[N]含量不稳定，直接导致硼的回收不稳定。(4)钢中的硼只有以酸溶硼的形式存在，才可发挥硼的有效作用。( 5 )硼元素在钢中短时间内难以达到均匀分布。查相关文献，硼的合金化主要有以下三种方式
(I)转炉出钢硼合金化此方式受转炉终点控制的影响和钢中氧含量波动大的影响，硼的回收率低普遍偏低，回收率波动很大，一般在10 65%。(2) LF精炼硼合金化此方式较转炉出钢硼合金化效果有明显提高，但与操作和控制方法密切相关，波动也较大，一般在23. 5 71. 5%。(3)真空精炼硼合金化通过LF精炼后再进行真空处理后进行硼合金化，硼的回收率可达90%以上。为了提高和保证含硼冷镦钢的质量，降低生产成本，研究进一步提高和稳定LF精炼硼合金化的方法对提高含硼钢的质量具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种LF炉精炼过程提高和稳定含硼冷镦钢硼含量的冶炼方法，摆脱了硼合金化对真空精炼的依赖，保证了后工序对含硼钢的质量要求。本发明的技术方案为转炉出钢过程采用高碳锰铁、高碳铬铁、铁芯铝进脱氧合金化，采用全程底吹氩及渣洗工艺，降低钢中的氧含量和氮含量；出钢完毕钢水吊至氩站，力口铝铁调整钢中氧活度至要求控制范围后转至LF精炼炉；LF炉精炼采用埋弧操作、软吹氩控制、深脱氧工艺、钛合金化工艺后再进行硼合金化，之后再进行长时软吹氩，钢中的硼回收率达82% 86%，炉与炉之间的波动量小于O. 0005%,达到了理想的控制水平，摆脱了硼合金化对真空精炼的依赖，保证了后工序对含硼钢的质量要求。本发明的LF炉精炼过程提高和稳定含硼冷镦钢硼含量的生产方法按以下步骤进行
A、钢水采用50吨LD转炉顶底复合吹炼，出钢钢包钢水量出至10 12t时，向钢包加入闻碳猛铁、闻碳络铁、铁芯招脱氧合金化，脱氧合金化顺序为闻碳猛铁一闻碳络铁一铁芯铝，加入量控制为高碳锰铁9. 8 11. lkg/t,H，高碳铬铁2. 2 4. 151^八钢，铁芯铝1.5 2. 6kg/tIH ;出钢过程采用渣洗及全程底吹氩工艺，出钢前向钢包底部加入石灰4 kg/tIH、精炼渣1. 20kg/t,H，氩气流量控制为25 35NL/min ；
B、钢水吊至氩站，定氧后根据钢水氧活度加入铝铁调整钢中氧含量(氧与钢水量的质量比)至15 20X 10_6，全过程用15 25 NL/min小氩量进行吹氩；
C、氩站钢水氧活度合格后吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(15 25NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位6 8档化渣；通电3 4分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰2 3kg/t_，然后加入0. 40 0. 60kg/t,H 电石，0. 20 0. 60kg/t 钢铝铁(含 A148 52%,块度不得超过 95mmX 95mmX 55mm)对炉渣进行脱氧并调整流动性，炉渣流动性较好后于渣面撒入增碳剂(固定C含量94%)0. 40 0. 601^八《使炉渣泡沬化后，下电极将钢水温度加热至1580 1600°C ；
D、根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成分和温度至合格范围，然后观察渣样，炉渣变白后定氧，当钢中的氧含量彡5X 10_6，可确保炉渣成分FeO+MnO(质量百分比X1. 0%、SiO2 (质量百分比X15. 0%后，适当加大氩量，形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈内加入钛铁1. 13 1. 32 kg/tIH，对钢水进行钛合金化并进一步脱除钢中N含量；
E、加钛铁后立即调低氩流量至10 15NL/min，软吹氩3min，保证钛合金化充分熔化并反应后，再次适当加大氩量形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈内加入硼铁(FeB17)
0.20 0. 24kg/t,H，加入硼铁后立即调低氩流量至10 15 NL/min软吹氩5min ；
F、软吹氩结束后开至喂线工位，喂入钙铁线7 Sm/tIH(开浇炉喂入钙铁线Sm/ ，连浇炉喂入钙铁线7m/ tIH)，然后低氩流量10 15 NL/min软吹氩8min，软吹完毕加入大包覆盖剂0. 8 1. 0kg/tIH，将钢包车打至等待工位吊至连铸平台，将钢水浇铸成150_X150_方坯。本发明与现有技术相比具有下列优点和效果
优点(1)通过转炉出钢过程和氩站全程吹氩，最大限度排出钢中的氮含量，可有效提高钢中的硼含量。(2)通过氩站、LF精炼严格控制较低而稳定的氧活度，可减少硼的氧化，提高和稳定钢中的酸溶硼含量。(3)通过LF精炼低氧含量后的钛合金化，可结合大部份钢中的N含量，提高硼的回收率。(4)通过软吹氩控制，一方面可进一步排出钢中的气体含量并有效减少钢水吸气，提高和稳定硼的回收率，另一方面经硼合金化后的较长时间的软吹，可保证硼合金化的均匀和硼合金化产物的排出。效果钢水经LF精炼后取钢水样分析，硼回收率稳定在82% 86%，炉与炉之间熔炼成分硼含量偏差小于0. 0005%，成功解决了 LF炉精炼处理过程硼回收率偏低且波动大的问题。本发明的LF炉精炼过程 提高和稳定含硼冷镦钢硼含量的冶炼方法，对软吹氩技术和氮含量控制技术进行集成创新，使硼的回收率得到提高和稳定，较好地满足了含硼冷镦钢对淬透性和质量控制的要求。
具体实施例方式以下实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。实施例1
以LF精炼10B21高强度冷镦钢为例，包括以下工序和步骤
A、钢水采用50吨LD转炉顶底复合吹炼，出钢钢包钢水量至10.5t时，向钢包加入高碳猛铁10. 8kg/t,H、闻碳络铁2. 8kg/t,H、铁芯招2. 51^/1:_进行脱氧合金化,合金加入顺序为高碳锰铁一高碳铬铁一铁芯铝，出钢过程采用渣洗及全程底吹氩工艺，出钢前向钢包底部加入石灰4. 0kg/tiH、精炼洛1. 2kg/tiH,lS气流量控制为26 28NL/min ； B、钢水吊至氩站，定氧后氧活度为35X10_6(氧与钢水量的质量比，以下同)，加入铝铁O. 60kg/tiH,加入招铁后3min定氧，氧活度为18X 10_6,全过程用24 NL/min小気量进行吹
3 οC、氩站钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量19NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，测温1560°C、取样；补加石灰2. 4kg/t钢，加入O. 50kg/tiH电石，O. 40kg/t钢铝铁(含A148 52%，块度不超过95mmX95mmX55mm)对炉渣进行脱氧并调整流动性，炉渣流性较好后于渣面撒入增碳剂(固定C含量94%) O. 60kg/tiH,使炉渣泡沬化后下电极将钢水温度加热至1595°C。D、根据钢样检验结果，补加高碳锰铁O. 40kg/t·同步调整钢水成分和温度至合格范围，观察炉渣已变白，测温1625°C，定氧氧活度3X 10_6，分析炉渣成分FeO+MnO(质量百分t匕)为O. 56%，SiO2 (质量百分比)为12. 50%后，适当加大氩量，形成350mm的亮圈，然后于売圈内加入钦铁1. 30kg/t,对钢水进行钦合金化并进一步脱除钢中N含量；
E、加钛铁后立即调低気流量至14L/min,吹気3min保证钛合金化充分熔化后适当加大氩量形成380mm的亮圈，然后于亮圈内加入硼铁Fe-B17 O. 20kg/tiH,加入硼铁后立即调低気流量至14 NL/min软吹気5min。F、软吹氩结束后开至喂线工位，喂入钙铁线7. Om/t ，然后低氩流量14NL/min软吹氩8min，软吹完毕加入大包覆盖剂1. 00kg/t ，将钢包车打至等待工位吊至连铸平台进行浇铸，将钢水浇铸成150mm X 150mm的方坯。实施例2
以LF精炼10B21高强度冷镦钢为例，包括以下工序和步骤
A、钢水采用50吨LD转炉顶底复合吹炼，出钢钢包钢水量出至Ilt时，向钢包加入高碳猛铁、闻碳络铁、铁芯招脱氧合金化，脱氧合金化顺序为闻碳猛铁一闻碳络铁一铁芯招，加入量控制为高碳锰铁10. 0kg/t ，高碳铬铁3. lkg/t ，铁芯铝2. 0kg/t·;出钢过程采用渣洗及全程底吹氩工艺，出钢前向钢包底部加入石灰4kg/t 、精炼渣1. 20kg/t ，氩气流量控制为 30NL/min ；
B、钢水吊至気站,定氧后氧活度为30X1(Γ6,加入招铁0. 50kg/tiH,加入招铁后3min定氧，氧活度为16Χ10Λ全过程用22 NL/min小気量进行吹気。C、氩站钢水氧活度合格后吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量20NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7档化渣；通电3分钟30.秒后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温1615°C、取样；若渣况较稀，补加石灰2. 5kg/tIH，然后加入0. 50kg/t钢电石，0. 40kg/t钢招铁(含A148 52%，块度不超过95mmX 95mmX 55mm)对炉洛进行脱氧并调整流动性，炉渣流动性较好后于渣面撒入增碳剂(固定C含量94%)0. 50kg/tIH使炉渣泡沬化后，下电极将钢水温度加热至1594°C ；
D、根据钢样检验结果，补加合金高碳锰铁0.4kg/t_，调整钢水成分和温度至合格范围，然后观察渣样，炉渣变白后定氧，钢中的氧含量为3\10_6，分析炉渣成分？6(^110 (质量百分比)0. 80%、SiO2 (质量百分比)<13. 0%后，适当加大氩量，形成350mm的亮圈，然后于亮圈内加入钛铁1. 20 kg/tIH，对钢水进行钛合金化并进一步脱除钢中N含量；
E、加钛铁后立即调低気流量至13NL/min,软吹気3min,保证钛合金化充分熔化并反应后,再次适当加大氩量形成360mm的亮圈，然后于亮圈内加入硼铁(FeB17) 0. 22kg/t■，加入硼铁后立即调低気流量至15NL/min软吹気5min ；
F、软吹氩结束后开至喂线工位，喂入钙铁线7m/，然后低氩流量12NL/min软吹氩8min，软吹完毕加入大包覆盖剂1. 0kg/tIH，将钢包车打至等待工位吊至连铸平台，将钢水烧铸成150mmX 150mm的方还。实施例3
以LF精炼10B21高强度冷镦钢为例，包括以下工序和步骤
A、钢水采用50吨LD转炉顶底复合吹炼，出钢钢包钢水量出至10.5t时，向钢包加入高碳猛铁、闻碳络铁、铁芯招脱氧合金化，脱氧合金化顺序为闻碳猛铁一闻碳络铁一铁芯招，加入量控制为高碳锰铁9. 8kg/tIH，高碳铬铁2. 3kg/tIH，铁芯铝1. 6kg/tIH ;出钢过程采用渣洗及全程底吹氩工艺，出钢前向钢包底部加入石灰4 kg/tIH、精炼渣1. 20kg/tIH，氩气流量控制为26NL/min ；
B、钢水吊至I!站,定氧后氧活度为35X 10'加入招铁0. 50kg/tffl,加入招铁后3min定氧，氧活度为15X10_6,全过程用16 NL/min小Il量进行吹Il。C、氩站钢水氧活度合格后吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量16NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位6档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若洛况较稀，补加石灰2kg/t,H,然后加入0. 40kg/t■电石,0. 30kg/1钢铝铁(含A148飞2%，块度不超过95mmX95mmX55mm)对炉渣进行脱氧并调整流动性，炉渣流动性较好后于渣面撒入增碳剂(固定C含量94%)0. 401^八_使炉渣泡沬化后，下电极将钢水温度加热至1585°C ；
D、根据钢样检验结果，补加合金高碳锰铁0.4kg/t_，调整钢水成分和温度至合格范围，然后观察渣样，炉渣变白后定氧，钢中的氧含量为2. 5\10_6，分析炉渣成分？6(^110 (质量百分比)0. 75%、SiO2 (质量百分比)为12. 5%后，适当加大氩量，形成350mm的亮圈，然后于売圈内加入钦铁1. 15 kg/t■,对钢水进行钦合金化并进一步脱除钢中N含量；
E、加钛铁后立即调低気流量至10NL/min,软吹気3min,保证钛合金化充分熔化并反应后,再次适当加大氩量形成300mm的亮圈，然后于亮圈内加入硼铁(FeB17) 0. 21kg/tIH,加入硼铁后立即调低気流量至12NL/min软吹気5min ；
F、软吹氩结束后开至喂线工位，喂入钙铁线7m/，然后低氩流量12 NL/min软吹氩8min，软吹完毕加入大包覆盖剂0. 8kg/tIH，将钢包车打至等待工位吊至连铸平台，将钢水烧铸成150mmX 150mm方还。
权利要求
1.一种稳定提高含硼钢中硼含量的冶炼方法，其特征在于按以下步骤进行 A、钢水采用LD转炉顶底复合吹炼，出钢钢包钢水量出至10 12t时，向钢包加入高碳猛铁、闻碳络铁、铁芯招脱氧合金化，加入量为闻碳猛铁9. 8 11. lkg/1 ,闻碳络铁2.2 4. 15kg/tIH，铁芯铝1. 5 2. 6kg/tIH ;出钢过程采用渣洗及全程底吹氩工艺，出钢前向钢包底部加入石灰4 kg/tIH、精炼渣1. 20kg/tIH，氩气流量控制为25 35NL/min ； B、钢水吊至氩站，定氧后根据钢水氧活度加入铝铁调整钢中氧含量，氧与钢水量的质量比至15 20X 10_6，全过程用15 25 NL/min小氩量进行吹氩； C、氩站钢水氧活度合格后吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量15 25NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位6 8档化渣；通电3 4分钟后，抬电极观察炉内化洛情况，之后测温、取样，若洛况较稀，补加石灰2 3kg/t,H,然后加入0. 40 0. 60kg/t■电石，0. 20 0. 60kg/tIH铝铁，对炉渣进行脱氧并调整流动性，炉渣流动性较好后于渣面撒入增碳剂0. 40 0. 601^八《使炉渣泡沬化后，下电极将钢水温度加热至1580 1600°C ； D、根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成分和温度至合格范围，然后观察渣样，炉渣变白后定氧，当钢中的氧含量彡5X10_6，确保炉渣成分FeO+MnO质量百分比〈1. 0%、SiO2质量百分比〈15. 0%后，适当加大氩量，形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈内加入钛铁1. 13 1. 32 kg/tIH，对钢水进行钛合金化并进一步脱除钢中N含量； E、加钛铁后立即调低氩流量至10 15NL/min，软吹氩3min，保证钛合金化充分熔化并反应后，再次适当加大氩量形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈内加入硼铁FeB170.20 0. 24kg/t,H，加入硼铁后立即调低氩流量至10 15 NL/min软吹氩5min ； F、软吹氩结束后开至喂线工位，喂入钙铁线7 8m/，然后低氩流量10 15 NL/min软吹氩8min，软吹完毕加入大包覆盖剂0. 8 1. 0kg/tIH，将钢包车打至等待工位吊至连铸平台，将钢水浇铸成方坯。
2.根据权利要求1所述的稳定提高含硼钢中硼含量的冶炼方法，其特征在于C步骤中所述的铝铁含A148 52%,块度不超过95mmX95mmX 55mm。
3.根据权利要求1所述的稳定提高含硼钢中硼含量的冶炼方法，其特征在于C步骤中所述的增碳剂固定碳含量94%。
全文摘要
本发明是一种稳定提高含硼钢中硼含量的冶炼方法。通转炉出钢过程采用高碳锰铁、高碳铬铁、铁芯铝进脱氧合金化，采用全程底吹氩及渣洗工艺，降低钢中的氧含量和氮含量；出钢完毕钢水吊至氩站，加铝铁调整钢中氧活度至要求控制范围后转至LF精炼炉；LF炉精炼采用埋弧操作、软吹氩控制、深脱氧工艺、钛合金化工艺后再进行硼合金化，之后再进行长时软吹氩，钢中的硼回收率达82%～86%，解决了硼回收率低且不稳定的问题，炉与炉之间的波动量小于0.0005%，达到了理想的控制水平，摆脱了硼合金化对真空精炼的依赖，保证了后工序对含硼钢的质量要求。
文档编号C21C7/072GK102994700SQ201210493338
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者张卫强, 常跃昌, 杨春雷, 章祝雄, 李金柱, 张继斌, 陈伟, 杨锦文, 岳伟, 朱锡森 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司