20Cr合金结构钢用精炼渣及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种20Cr合金结构钢用精炼渣及其制备方法。该精炼渣的粒度为15～35mm，各组分按重量百分比为：55～60%CaO、13～20%SiO2、13～18%Al2O3、6～10%MgO、5～10%CaF2、TFe≤1%，余量为杂质。该精炼渣的制备方法为将含CaO、SiO2、Al2O3、MgO、CaF2的矿石原料进行破碎后混配、成型、再破碎，即得成品精炼渣。本发明的精炼渣制备方法简单，制备的精炼渣具有化渣速度快、去除夹杂物能力强、炉衬侵蚀轻和脱硫能力强的优点。
【专利说明】20Cr合金结构钢用精炼渣及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种20Cr合金结构钢用精炼渣及其制备方法，属于炼钢【技术领域】。
【背景技术】
[0002]20Cr合金结构钢是铬系合金结构钢中最典型的基础品种，市场需求量巨大，在汽车、矿山机械等制造行业被广泛用于制造心部强度要求较高、表面承受磨损、截面尺寸在30mm以下或形状较复杂而载荷不大的渗碳零件，如齿轮、齿轮轴、凸轮、活塞销、蜗杆等；或用于要求热处理变形小和高耐磨性的零件，渗碳后可进行高频表面淬火；或用于工作速度大并承受中等冲击负荷的调质零件，在我国国民经济和国防建设中起着重要的作用。
[0003]20Cr合金结构钢的使用环境决定其钢质必须具有良好纯净度，以确保使用的安全性和稳定性。钢质纯净度与钢中[S]、[O]含量，以及夹杂物的种类、数量、尺寸、分布有关，对钢材力学性能、疲劳性能、热顶端性能以及焊接性能等有重要影响，直接决定着钢材最终的使用效能。20Cr合金结构钢质量检测中，根据夹杂物组成和形貌将钢中夹杂物分为A(硫化物类)、B (Al2O3类)、C (硅酸盐类)、D (钙铝酸盐类)和Ds (大颗粒夹杂)五类夹杂，并对各类夹杂物有严格要求。
[0004]随着转炉冶炼合金结构钢水平的不断进步，越来越多钢铁企业采用“转炉一氩站—LF精炼炉一连铸”工艺生产20Cr合金结构钢，而LF精炼炉因具有加热、搅拌、合金化等功能，并可实现成分微调和精确控制等特点成为保证钢水纯净度的关键环节。正如冶金领域“炼好钢必先造好渣”的观点，LF精炼中脱硫、脱氧以及非金属夹杂物的去除主要依赖精炼渣的作用，因此 选择合适的精炼渣系和精炼渣碱度对于生产高纯净度20Cr合金结构钢至关重要。
[0005]传统20Cr精炼多采用低碳通用型CaO-SiO2-Al2O3渣系精炼渣，该渣化渣较慢、去夹杂能力有限且炉衬侵蚀严重，造成20Cr钢质纯净度偏低、性能不稳定，难以满足快速发展的经济社会需求。本发明针对20Cr钢夹杂物特性，优化渣系成分配比，添加适量MgO、CaF2，显著增强了精炼渣去除夹杂物能力，提高了钢质纯净度，达到稳定高效且成本低廉的精炼效果。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的在于提供一种20Cr合金结构钢用精炼渣，以控制钢中A、B、C、D和Ds类夹杂物级别，提高20Cr合金结构钢的纯净度。
[0007]本发明的第二个目的在于提供一种20Cr合金结构钢用精炼渣的制备方法。
[0008]为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案为:
[0009]一种20Cr合金结构钢用精炼渣，所述精炼渣的粒度为15~35mm，各组分按重量百分比为:55 ~60%Ca0、13 ~20%Si02、13 ~18%A1203、6 ~10%Mg0、5 ~10%CaF2、TFe ( 1%，余量为杂质。
[0010]进一步地，所述精炼渣的粒度为15~25mm，各组分按重量百分比为:56~58%CaO、13 ~15%Si02、15 ~17%A1203、8 ~10%Mg0、5 ~7%CaF2、TFe ( 1%,余量为杂质。
[0011]为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案如下:
[0012]I)原料的选择与破碎:选择含CaO、SiO2, A1203、MgO, CaF2的矿石为原料进行破碎后混配，使混配后的原料中各组分按重量百分比为:55~60%Ca0、13~20%Si02、13~18%A1203、6~10%Mg0、5~10%CaF2、TFe ( 1%，余量为杂质；然后将混配好的原料粉碎成5mm以下碎料后混和均匀；
[0013]2)成型:将混合均匀的碎料预熔，预熔温度为1450°C~1600°C，充分熔化后倒入渣斗内自然冷却即可得到固态半成品；将半成品破碎加工成粒度15~35_，即得成品精炼渣。
[0014]进一步地，所述含CaO、Si02、Al203、Mg0、CaF2的矿石为活性石灰、铝酸钙、硅灰石、白云石和萤石。
[0015]本发明的20Cr合金结构钢用精炼渣中:
[0016]CaO,是精炼渣的主要组成部分，起调节精炼渣碱度、熔渣熔点和流动性的作用，以确保熔渣具有良好的脱硫、吸附夹杂能力并增强熔渣的脱氧作用。本发明中CaO的含量控制在55~60%。渣中CaO含量过高会导致炉渣熔点升高、粘度增大，不利于炉渣吸附钢中夹杂物；渣中CaO含量过低会降低炉渣碱度，不利于炉渣脱硫。
[0017]SiO2,主要作用是配合CaO维持炉渣合适的碱度，并使炉渣具有良好的流动性，从而实现良好的脱硫、吸附夹杂作用，本发明中SiO2含量控制在13~20%。渣中SiO2含量过高会降低炉渣碱度，不利于脱硫；渣中SiO2含量过低会使炉渣碱度升高，虽然对钢液脱硫有利，但会影响炉渣对B类夹杂物的控制。
[0018]Al2O3,主要作用是增强熔渣对夹杂物的吸附能力，本发明中Al2O3含量控制在13~18%。Al2O3含量过高会降低熔渣对夹杂物的吸附能力，且导致熔渣粘度增大不利于渣-钢液化学反应的进行；A1203含量过低则易导致钢中D类夹杂物超标。
[0019]MgO，主要作用是保护钢包炉衬，降低炉渣对钢包耐火材料的侵蚀，本发明中MgO含量控制在6~10%。MgO含量过高会导致熔渣粘度增大，不利于渣-钢液化学反应的进行；MgO含量过低会导致炉渣对炉衬侵蚀加剧。
[0020]CaF2,主要作用是调节炉渣熔点，本发明中CaF2含量控制在5~10%。CaF2含量过高会导致渣液过稀，造成扒渣困难；CaF2含量过低则会导致化渣困难。
[0021]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0022]本发明的精炼渣中含有较高含量的CaO和SiO2，两者相互配合，既有利于提高炉渣脱硫、吸附夹杂能力又保证了炉渣具有良好的流动性；CaF2的加入，降低了炉渣熔点，提高了化渣速度和生产效率;MgO的加入大大降低炉衬侵蚀，降低了冶炼成本。因此，本发明具有化渣速度快、去除夹杂物能力强、炉衬侵蚀轻和脱硫能力强的优点。
【具体实施方式】
[0023]以下结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0024]本发明的精炼渣的制备方法为:将具有CaO、SiO2, A1203、MgO及CaF2成分的原料:活性石灰、铝酸钙、硅灰石、白云石和萤石经破碎一配料一混料一成型工序制成粒度为15~35mm的精炼渣，所述精炼渣中各组分按重量百分比为:55~60%Ca0、13~20%Si02、13~18%A1203、6~10%Mg0、5~10%CaF2、TFe≤1%，余量为杂质，且精炼渣的粒度为15~35mm。本领域的技术人员能够知道，当采用其它具有CaO、Si02、Al203、Mg0及CaF2成分的原料时，如:石灰石、石英石、铝矾土、轻烧白云石和氟石，同样能够解决本发明的技术问题，达到本发明的技术效果。
[0025]本发明的实施例中的20Cr合金结构钢采用“转炉一氩站一LF精炼炉一连铸”工艺生产，所述精炼渣在LF精炼过程加入钢包。
[0026]表1各实施例和对比例精炼渣的粒度及各组分的重量百分比含量
[0027]
【权利要求】
1.一种20Cr合金结构钢用精炼渣，其特征在于:所述精炼渣的粒度为15~35mm，各组分按重量百分比为:55 ~60%Ca0、13 ~20%Si02、13 ~18%A1203、6 ~10%Mg0、5 ~10%CaF2、TFe ( 1%，余量为杂质。
2.根据权利要求1所述的20Cr合金结构钢用精炼渣，其特征在于:所述精炼渣的粒度为15~25mm，各组分按重量百分比为:56~58%CaO、13~15%Si02、15~17%A1203、8~10%Mg0、5 ~7%CaF2、TFe ( 1%,余量为杂质。
3.权利要求1所述的20Cr合金结构钢用精炼渣的制备方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: O原料的选择与破碎:选择含CaO、SiO2, A1203、MgO, CaF2的矿石为原料进行破碎后混配，使混配后的原料中各组分按重量百分比为:55~60%Ca0、13~20%Si02、13~18%A1203、6~10%Mg0、5~10%CaF2、TFe ( 1%，余量为杂质；然后将混配好的原料粉碎成5mm以下碎料后混和均勾； 2)成型:将混合均匀的碎料预熔，预熔温度为1450°C~1600°C，充分熔化后倒入渣斗内自然冷却即可得到固态半成品；将半成品破碎加工成粒度15~35_，即得成品精炼渣。
4.根据权利要求3所述的20Cr合金结构钢用精炼渣的制备方法，其特征在于:所述含CaO、Si02、A1203、MgO,· CaF2的矿石为活性石灰、铝酸钙、硅灰石、白云石和萤石。
【文档编号】C21C7/076GK103849713SQ201410102561
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】张帆, 范植金, 吴杰, 徐志, 周新龙, 丁礼权, 徐志东, 罗国华, 王瑞敏 申请人:武汉钢铁(集团)公司