一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法与流程

[0001]
本发明涉及炼钢技术领域，具体涉及一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法。


背景技术：

[0002]
钛在钢中与氮、氧、碳都有极强的亲和力，在钢水脱氧完全的情况下，钢中钛元素优先结合钢中的氮生成tin，钢中tin是一种硬而脆的夹杂物，具有明显的几何棱角，在钢的基体中不规则分布且与金属基体的热膨胀系数不同，受外加变形力或热处理时易产生应力集中而产生疲劳裂纹。tin夹杂在轴承钢等钢中更是易导致轴承滚动时产生局部脱落等缺陷，影响疲劳寿命。因此对于轴承钢、弹簧钢、帘线钢等钢种要求尽量将钢中的钛含量降低，减小其形成氮化钛夹杂物的可能性。
[0003]
钢中钛主要是炼钢原料中废钢、铁水、合金和辅助材料带入的，据统计某公司铁水含钛量(质量分数)在0.04％-0.08％之间，铁水渣中tio
2
含量在0.3-0.8％之间，废钢中钛的质量分数一般在0.030％左右，所以随着铁水比的增加，原料带入的钛含量也会相应增加进而影响产品钛含量。
[0004]
目前，各钢铁企业在生产低钛钢时主要从选用低钛含量的原辅料、初炼炉高氧势、精炼炉大渣量并扒渣处理等方面做工作，但是电炉的供氧强度和搅拌能力要弱于转炉，高铁水比电炉工艺条件下要生产钛含量不超过0.0015wt％的钢种难度非常大，采用已有技术的生产方法很难生产出满足钢种要求的钛含量。
[0005]
因此，需要研发一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法。


技术实现要素：

[0006]
本发明实施例的目的在于提供一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法。
[0007]
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
[0008]
一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法，包括以下依次进行的步骤：
[0009]
1)确定炉料条件及装入制度：铁水兑入比例为60wt％～80wt％，铁水温度≥1300℃，铁水中的钛含量小于等于0.050wt％；废钢选用本钢种的返回废钢；
[0010]
2)铁水预处理：采用kr法对铁水进行预处理脱硫，加速脱硫至铁水中的硫含量为s≤0.010wt％，脱硫后进行扒渣处理，扒渣处理过程中加入聚渣剂，确保入电炉的铁水带渣量小于等于3wt
‰
；
[0011]
3)电炉炼钢过程控制：采用大渣量操作，石灰的添加量为30～35kg/t钢，轻烧白云石的添加量为4～6kg/t钢；
[0012]
加料后控制吹氧气总流量，升温后提高供氧强度至1.6～2.0m
3
/(min
·
t)，熔清后取一次样分析；
[0013]
根据一次取样化验分析结果和测温结果选择吹氧送电模式；
[0014]
电炉冶炼中后期喷吹碳粉造泡沫渣，采用炉口排渣；
[0015]
根据过程样的化验分析结果，喷吹石灰粉调渣；
[0016]
4)出钢：电炉采用偏心底无渣出钢，剩余钢量大于出钢量的20wt％，以用于避免电炉中的氧化渣进入钢包；
[0017]
出钢过程中加入合金与铝块对钢液进行脱氧及合金化，同时加入预熔料与石灰的合成渣进行预精炼；
[0018]
5)lf炉精炼：lf炉精炼过程采用大渣量操作，调整精炼渣碱度在4～6之间；
[0019]
控制钢水中的铝含量，以用于避免渣中钛被还原返回进入钢水；
[0020]
lf出站后进行倒渣处理，lf倒渣量大于等于渣量的50wt％；
[0021]
6)vd炉精炼：vd炉真空度小于67pa下保持时间≥15分钟，破空后软吹氩时间为25～35分钟；
[0022]
7)浇铸：中间包工作层使用mgo含量≥90wt％的干式料进行打结烘烤；
[0023]
中间包下层使用低钛碱性中包覆盖剂，上层使用空心颗粒中包覆盖剂；
[0024]
浇铸完成后制得低钛钢。
[0025]
优选的，步骤4)中，所述合金的种类取决于钢种，包括硅铁、铬铁以及金属锰。
[0026]
本申请提供了一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法，包括依次进行的1)确定炉料条件及装入制度、2)铁水预处理、3)电炉炼钢过程控制、4)出钢、5)lf炉精炼、6)vd炉精炼、7)浇铸；
[0027]
通过分析钢中钛元素的来源，有针对性地控制带入钢中的钛量，利用冶炼过程中的钛-氧反应，通过适当增大渣量等措施实现钢中的低钛含量；
[0028]
本发明的方法适合所有种类低钛钢的生产，铁水比例不低于60wt％，电炉冶炼终点钢水中ti的质量百分含量不大于0.0005％，成品钢中钛含量不大于0.0015wt％。
具体实施方式
[0029]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0030]
本申请提供了一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法，包括以下依次进行的步骤：
[0031]
1)确定炉料条件及装入制度：铁水兑入比例为60wt％～80wt％，铁水温度≥1300℃，铁水中的钛含量小于等于0.050wt％；废钢选用本钢种的返回废钢；
[0032]
2)铁水预处理：采用kr法对铁水进行预处理脱硫，加速脱硫至铁水中的硫含量为s≤0.010wt％，脱硫后进行扒渣处理，扒渣处理过程中加入聚渣剂，确保入电炉的铁水带渣量小于等于3wt
‰
；
[0033]
3)电炉炼钢过程控制：采用大渣量操作，石灰的添加量为30～35kg/t钢，轻烧白云石的添加量为4～6kg/t钢；
[0034]
加料后控制吹氧气总流量，升温后提高供氧强度至1.6～2.0m
3
/(min
·
t)，低氧送电且氧气流量控制在1.2～1.4m
3
/(min
·
t)，熔清后取一次样分析；
[0035]
根据一次取样化验分析结果和测温结果选择吹氧送电模式，根据钢种控制炼钢终点的碳含量、终点温度以及钢中钛含量；
[0036]
电炉冶炼中后期喷吹碳粉造泡沫渣，采用炉口排渣；
[0037]
根据过程样的化验分析结果，喷吹石灰粉调渣；
[0038]
4)出钢：电炉采用偏心底无渣出钢，剩余钢量大于出钢量的20wt％，以用于避免电炉中的氧化渣进入钢包；
[0039]
出钢过程中加入合金与铝块对钢液进行脱氧及合金化，同时加入适量预熔料与石灰的合成渣进行预精炼；
[0040]
5)lf炉精炼：lf炉精炼过程采用大渣量操作，调整精炼渣碱度在4～6之间；
[0041]
控制钢水中的铝含量，以用于避免渣中钛被还原返回进入钢水中；
[0042]
lf出站后进行倒渣处理，lf倒渣量大于等于渣量的50wt％；
[0043]
6)vd炉精炼：vd炉真空度小于67pa下保持时间≥15分钟，破空后软吹氩时间为25～35分钟；
[0044]
7)浇铸：中间包工作层使用mgo含量≥90wt％的干式料进行打结烘烤；
[0045]
中间包下层使用低钛碱性中包覆盖剂，上层使用空心颗粒中包覆盖剂；
[0046]
浇铸完成后制得低钛钢。
[0047]
在本申请的一个实施例中，步骤4)中，所述合金的种类取决于钢种，包括硅铁、铬铁以及金属锰。
[0048]
本申请解决上述技术问题的工作原理：
[0049]
1)装入制度，控制炼钢原料质量及合理炉料配比；
[0050]
2)造渣及冶炼过程控制；
[0051]
3)精炼工序关键工艺控制；
[0052]
4)出钢及脱氧合金化，控制余钢及合金加入制度。
[0053]
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
[0054]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0055]
实施例1
[0056]
一种高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的方法，以50t电炉冶炼生产轴承钢gcr15为例，包括以下依次进行的步骤：
[0057]
1)确定炉料条件及装入制度：铁水选择高炉优质铁水，铁水中si含量在0.30wt％～0.50wt％，ti含量≤0.05wt％，s含量≤0.030wt％，铁水温度≥1320℃；
[0058]
铁水的成分见表1
[0059]
表1铁水的成分
[0060]
组分csispmnticrasfe含量4.92wt％0.46wt％0.024wt％0.124wt％0.28wt％0.047wt％0.0218wt％0.003wt％余量
[0061]
入炉废钢不配加含ti的钢坯头、坯尾、中包铸余、轧废等，严格控制废钢中cr、ni、cu、mo等残余元素，不配加渣钢；
[0062]
2)铁水预处理：kr铁水预处理脱硫剂采用石灰加萤石，处理后s含量≤0.010wt％，铁水带渣量不大于3wt
‰
；
[0063]
脱硫剂的理化指标见下表2
[0064]
表2脱硫剂的理化指标
[0065]
组分caocaf
2
sio
2
ps灼减活性度ml含量≥80wt％≥6wt％≤3.0wt％≤0.03wt％≤0.040wt％≤4％≥320
[0066]
铁水脱硫渣的成分见下表3
[0067]
表3铁水脱硫渣的成分
[0068]
组分caosmgoal
2
o
3
feomnotio
2
含量/wt％39.120.869.1316.120.320.290.51
[0069]
3)电炉炼钢过程控制：铁水、废钢入电炉冶炼，石灰的添加量为32kg/t钢，轻烧白云石的添加量为6kg/炉；
[0070]
前期使用低氧模式吹氧，充分化渣，适当喷吹碳粉，泡沫渣厚度≥160mm，渣温≥1500℃放渣；
[0071]
根据成分分析情况及时补加石灰或喷吹石灰粉，强化脱磷；
[0072]
4)出钢：电炉冶炼总时长大约55min，测温温度＞1620℃时出钢，出钢时间＞5min；
[0073]
出钢过程中加入铝锭、低钛增碳剂、金属锰、碳化硅、低钛铬铁、低钛精炼渣等合金和渣料；
[0074]
5)lf炉精炼：lf精炼渣中al
2
o
3
含量为20wt％～30wt％，feo+mno含量≤0.5wt％，碱度在4-6之间；
[0075]
精炼时间＞40min，白渣保持时间＞25min，脱氧造渣良好，吹氩促进夹杂物上浮、减轻二次氧化；
[0076]
6)vd炉精炼：vd真空冶炼≥15min，真空度≤65pa，真空期间吹氩；
[0077]
vd炉破真空后加入钢包覆盖剂，进行定氢定氧，[h]≤1.2ppm，[o]≤2.0ppm，软吹≥25min；
[0078]
7)浇铸：连铸中包干式料mgo含量≥90wt％，sio
2
含量≤3wt％；
[0079]
中间包采用双层覆盖剂，下层使用轴承钢专用低钛碱性中包覆盖剂，上层使用轴承钢专用低钛空心颗粒覆盖剂；
[0080]
中间包过热度控制在20℃～30℃；
[0081]
浇铸完成后制得低钛钢。
[0082]
经取样化验，实施例1中的各工序产品中的钛含量详见下表4
[0083]
表4实施例1中的各工序产品中的钛含量
[0084]
工序电炉终点钢包lfvd成品低钛钢钛含量0.0002wt％0.0007wt％0.0010wt％0.0012wt％0.0012wt％
[0085]
经生产验证，本发明的一种应用于高铁水比条件下电炉冶炼低钛钢的冶炼工艺能将成品钢材的钛含量控制在0.0015wt％以下；其冶炼操作流程简洁清晰，安全，效果对比明显，对高铁水比电炉的钛含量控制有着显著的借鉴意义，可以推广使用。
[0086]
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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