專利名稱：含硼鋼的生產方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，特別涉及含硼鋼的生產方法。
背景技術：
微量硼(0. 001%左右)可以吸附在奧氏體晶界，降低晶界能量，阻抑鐵素體晶核的形成，成倍地提高中低碳鋼的淬透性，因此中低碳鋼常添加0. 0005 0. 003%的微量硼來提高鋼的淬透性。但硼是極活潑的元素之一，能與鋼中的殘余氧和氮形成穩定的夾雜物， 而失去有益作用，只有以固溶形式存在的硼才能起到有益的作用。已有的研究證明為保證硼提高淬透性的作用，必須在鋼的冶煉過程中首先采用鋁脫去鋼液的自由氧，并用鈦固定鋼液中的氮，才能保證加入硼的有效作用。例如CN100519769C公開了一種轉爐冶煉生產含硼鋼的方法，其特征是采用轉爐冶煉一鋼包脫氧、精煉一硼合金化的工藝生產含硼鋼，具體的操作規定為首先是在轉爐出鋼后加入鋁和精煉渣對鋼液和鋼渣進行脫氧，控制鋼液酸溶鋁在0. 02 0. 04%范圍內，然后在LF 爐精煉控制鋼渣中的i^eO+MnO ( 2. 0%，以及鋼液的α
( lOppm，最后再次向鋼包加入鋁進行深脫氧后，加入鈦鐵和硼鐵進行合金化。采用此工藝硼的收得率為69. 4 91. 8%。CN101660101A公開了一種低碳耐磨工程機械履帶板用鋼極其制造方法，其化學成分按重量百分比計為 C 0. 17 0. 27%，Si 0. 17 0. 37%，Mn :0. 85 1. 20%，Cr 0. 10 0. 30%,Al 0. 010 0. 060%,Cu :0. 010 0. 20%,Ni :0. 01 0. 20%，P :0. 003 0. 025 %, S 0. 001 0. 025 %, Ti 0. 020 0. 060 %，B 0. 0005 0. 0035 %,
5 20X10_6%, [N] :40 90X10—%，余為！^和不可避免的雜質。CN101660101A公開的鋼含有0. 0005 0. 0035%的硼，涉及到硼鋼的生產方法。其制造方法是采用電爐冶煉一出鋼 —LF爐外精煉一VD真空脫氣處理。CN101660101A說明書第5頁最后一段，也提到了保證硼有效性(也可稱為有效硼)的方法，即要求最好控制在A10. 020 0.050%范圍內。綜合上述公開技術，為保證硼提高淬透性的作用，鋼中必須存在有0.02%以上的鋁，才能保證加入硼的有效作用。根據生產實踐，CN100519769C和CN101660101A提到的控制鋁或酸溶鋁不低于0. 02%，存在有一定的局限性。具體為鋁或酸溶鋁大于0. 02%的鋼液，在澆鑄過程中會產生一定量的Al2O3，這些Al2O3會堵塞連鑄機結晶器水口，特別是在斷面為200 X 200mm或者200 X 200mm以下連鑄機上尤為嚴重，使小規格連鑄機無法澆鑄。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種含硼鋼的生產方法，采用該方法生產的含硼鋼在連鑄機上澆鑄時，不會產生大量的Al2O3堵塞連鑄機結晶器水口，即使200 X 200mm以下的小規格連鑄機也能順利澆鑄含硼鋼，可適應于所有斷面尺寸的連鑄機澆鑄含硼鋼。本發明含硼鋼的生產方法包括轉爐初煉鋼液、鋼液出鋼至鋼包、鋼包移入LF爐精煉、澆鑄步驟。
a、出鋼過程中進行預脫氧向鋼包中投入電石使鋼液氧活度在0. 0025%以下；b、精煉時進一步脫氧精煉加熱前每噸鋼加入電石3. 5 4. ^g，加熱過程中每噸鋼加入金屬鋁丸0. 15 0. 45kg ；C、精煉完后向鋼液中加入鋁，使鋼液鋁重量百分比含量在0. 005 0. 010%，加入鈦鐵控制鋼液鈦重量百分比含量在0. 020 0. 035%，加入硼鐵控制硼重量百分比含量在 0. 0005 0. 0035%。所述電石含CaC270%以上時效果較好。步驟a轉爐內加入鐵水的成分組分3. 7 4. 9%的C、0. 007 0.015%的Si、 0. 009 0. 023% 的 Μη、0. 062 0. 074% 的 P、0. 047 0. 069% 的 S，余量為 Fe。優選為 4. 1 4. 5% 的 C、0. 010 0. 012% 的 Si、0. 012 0. 020 % 的 Μη、0. 065 0. 071 % 的 P、 0. 050 0. 066%的 S，余量為 Fe。步驟a轉爐初煉完成后的終點化學組分0. 07 0. 43%的C、0. 011 0. 023%的 P、0. Oil 0. 021% 的 S、0. 007 0. 018% 的 Si，0. 047 0. 093% 的 Mn，余量為 Fe。優選為 0. 10 0. 40%的 C、0. 014 0. 020%的 P、0. 013 0. 018%的 S、0. Ol 0. 015%的 Si， 0. 05 0. 09%的Mn，余量為Fe。如果轉爐初煉完成后的鋼液終點化學組分與所需含硼鋼產品成分不同，在出鋼過程中，鋼液中投入浙青膠、硅鐵或錳鐵調整C、Si、Mn的含量，使C、Si、Mn的含量符合所需含硼鋼產品的成分要求。其中浙青膠含固定C在92%以上。優選的，步驟a為了使鋼液氧活度在0. 0025%以下，電石用量根據轉爐初煉終點碳含量為依據，當轉爐終點碳重量百分比在0. 10%以下時按每噸鋼3. 5 4. 5kg投入；當轉爐終點碳重量百分比大于0. 10%、小于0. 15%時按每噸鋼2. 5 3. 5kg投入；當為轉爐終點碳重量百分比在0. 15%以上時按每噸鋼1.5 2. 5kg投入。進一步優選的，步驟a當轉爐終點碳重量百分比在0. 10%以下時按每噸鋼3. 8 4. 2kg投入；當轉爐終點碳重量百分比大于0. 10%、小于0. 15%時按每噸鋼2. 8 3. 2kg投入；當為轉爐終點碳重量百分比在0. 15%以上時按每噸鋼1. 8 2. 2kg投入。步驟b精煉加熱前每噸鋼加入電石3. 8 4. ^ig,加熱過程中每噸鋼加入金屬鋁丸 0. 2 0. 4kg。本發明的有益效果是連鑄機在澆鑄過程中結晶器水口發生堵塞，是由于鋼液中鋁含量過高而導致的， 根據實際生產情況，如果鑄坯尺寸小于200X200mm，且澆鑄的是含鋁0. 02%以上的鋼液， 就有可能使連鑄機結晶器水口堵塞，導致連鑄機無法澆鑄。但通常為了保證含硼鋼中硼元素提高淬透性的作用，含硼鋼必須在鋼的冶煉過程中首先采用鋁脫去鋼液的自由氧，并用鈦固定鋼液中的氮，才能保證加入硼的有效作用。分析含硼鋼生產關鍵點，0. 02%以上的鋁只是為了盡可能的脫去鋼液中的自由氧，本發明方法保證了鋼液的自由氧被去除，而又不至于使鋼液中的鋁過高，從而保證200 X 200mm以下連鑄機順利澆鑄。本發明脫去鋼液自由氧的方法具體為在鋼液初煉完畢后的出鋼過程不采用鋁進行預脫氧，而采用電石。又根據轉爐冶煉過程中碳和平衡氧通常為一常數的關系，本發明技術采取了根據轉爐不同終點碳，相應加入不同電石數量的辦法來進行預脫氧。鋼液經過上述預脫氧后，鋼液氧活度αΜ可控制在0. 0025%以下。上述預脫氧完成后，將鋼包移到LF精煉爐對鋼液進行精煉，進一步脫氧。具體方法為加熱前加入電石，加熱過程中加入金屬鋁丸。在LF精煉時的脫氧為擴散脫氧，加入的電石和金屬鋁丸比重輕，不會進入鋼液。擴散脫氧后鋼液α Μ可控制在0.0015%以下， 鋼渣氧化性 ^Ο+ΜηΟ可控制在1. 5%以下。在LF爐精煉工藝如果僅僅使用電石，鋼渣氧化性i^eO+MnO很難控制在1. 5%以下，只能達到1. 5 2. 0%的水平，因此每噸鋼加入0. 2 0. 4kg的金屬鋁丸是十分必要的。鋼包精煉完后還需要向鋼液加入鋁，使鋼液鋁含量為0. 005 0. 010%，鋼液在完全脫氧后加入的鋁基本上全部形成A1N，有固定氮的效果，可減少鈦使用量，避免大塊TiN 夾雜出現。另外AlN對細化鋼的晶粒也有益。采用本發明方法脫去鋼液中自由氧后，按照常規含硼鋼的生產方法加入鈦鐵固定鋼液中的氮，加入硼鐵控制硼在0. 0005 0. 0035%范圍內，然后在連鑄機上進行澆鑄，就完成了含硼鋼的生產。
具體實施例方式現結合實施例進一步描述本發明。實施例1在容量120噸轉爐上生產23MnB推土機履帶板鋼，生產工藝為120噸轉爐初煉鋼液一120噸LF爐精煉鋼液一6機6流方坯連鑄機澆鑄成360mmX 450mm鑄坯。首先在轉爐內加入鐵水，鐵水成分組分為4. 3%的C、0. 010%的Si、0. 015%的Mn、 0. 065%的P、0. 052%的S，余量為Fe，利用轉爐吹氧脫C的功能，將鐵水初煉成鋼液，轉爐初煉完成后的終點化學組分為0. 05%的C、0. 15%的P、0. 015%的S、0. 01%的Si，0. 05% 的Mn，余量為狗。此時從轉爐出鋼到鋼包中，出鋼量為130噸，出鋼過程中向鋼包投入 CaC270 %以上的電石520kg (按每噸鋼4kg投入)。另外出鋼過程中，還需按23MnB鋼化學組分要求投入浙青膠(含固定C在92%以上)、硅鐵和錳鐵控制C在0. 20 0. 27%范圍內， Si在0. 15 0.35%范圍內，Mn在0.80 1. 10%范圍內。出完鋼后用定氧儀測定鋼液氧活度 α
為 0.0025%。然后將鋼包移到LF精煉爐，加熱前加入CaC270 %以上的電石520kg (按每噸鋼4kg 加入)，加熱3分鐘后再加入^kg的金屬鋁丸(按每噸鋼0. 2kg加入)，10分鐘后加熱完畢，用定氧儀測定鋼液氧活度αΜ為0.0013%。定氧儀測定氧濃度后，用喂線機向鋼液喂入鋁線控制鋁在0. 010%，然后再加入鈦鐵控制鋼液鈦在0. 020%，最后加入硼鐵控制硼在 0. 0020%。最后在6機6流方坯連鑄機澆鑄成360mmX 450鑄坯，結晶器水口沒有變小現象， 澆鑄過程順利。制得的23MnB鋼，其化學組分按重量百分比為0. 23%的C、0. 21%的Si、 0. 90% 的 Μη、0· 016% 的 Ρ、0· 014% 的 S、0. 005% 的 Als,0. 020% 的 Ti 和 0. 0020% 的 B，余
量為Fe。實施例2在120噸轉爐上生產23MnB推土機履帶板鋼，生產工藝為120噸轉爐初煉鋼液—120噸LF爐精煉鋼液一6機6流方坯連鑄機澆鑄成200mm X 200mm鑄坯。首先在轉爐內加入鐵水，鐵水成分組分為4. 4%的C、0. 011 %的Si、0. 012%的Mn、 0. 068%的P、0. 050%的S，余量為狗。利用轉爐吹氧脫C的功能，將鐵水初煉成鋼液，轉爐初煉完成后的終點化學組分為0. 10%的C、0. 19%的卩、0.013%的S、0. 01%的Si，0. 05% 的Mn，余量為狗。此時從轉爐出鋼到鋼包中，出鋼量為130噸，出鋼過程中向鋼包投入 CaC270%以上的電石520kg (按每噸鋼4kg投入。另外出鋼過程中，還需按23MnB鋼化學組分要求投入浙青膠(含固定C在92%以上)、硅鐵和錳鐵控制C在0. 20 0. 27%范圍內， Si在0. 15 0.35%范圍內，Mn在0.80 1. 10%范圍內。出完鋼后用定氧儀測定鋼液氧活度 α [。]為 0.0019%。然后將鋼包移到LF精煉爐，加熱前加入CaC270 %以上的電石520kg (按每噸鋼4kg 加入)，加熱3分鐘后再加入39kg的金屬鋁丸(按每噸鋼0. 3kg加入)，10分鐘后加熱完畢，用定氧儀測定鋼液氧活度αΜ為0.0007%。定氧儀測定氧濃度后，用喂線機向鋼液喂入鋁線控制鋁在0. 005%，然后再加入鈦鐵控制鋼液鈦在0. 030%，最后加入硼鐵控制硼在
0.0005%。最后在6機6流方坯連鑄機澆鑄成150mmX 150mm鑄坯，結晶器水口沒有變小現象，澆鑄過程順利。制得的23MnB鋼，其化學組分按重量百分比為0.21%的C、0. 18%的Si、
1.05% 的 Μη、0· 020% 的 Ρ、0· 010% 的 S、0. 008% 的 Als,0. 031% 的 Ti 和 0. 0016% 的 B，余
量為Fe。實施例3在容量120噸轉爐上生產23MnB推土機履帶板鋼，生產工藝為120噸轉爐初煉鋼液一120噸LF爐精煉鋼液一6機6流方坯連鑄機澆鑄成200mm X 200mm鑄坯。首先在轉爐內加入鐵水，鐵水成分組分為4. 2 %的C、0. 010 %的Si、0. 020 %的 Μη、0. 070%的P、0. 066%的S，余量為狗。利用轉爐吹氧脫C的功能，將鐵水初煉成鋼液， 轉爐初煉完成后的終點化學組分為0. 12%的C、0. 014%的Ρ、0· 016%的S、0. 010%的Si， 0. 05%的Mn，余量為狗。此時從轉爐出鋼到鋼包中，出鋼量為130噸，出鋼過程中向鋼包投入CaC270%以上的電石390kg (按每噸鋼3kg投入。另外出鋼過程中，還需按23MnB鋼化學組分要求投入浙青膠(含固定C在92%以上)、硅鐵和錳鐵控制C在0. 20 0. 27%范圍內，Si在0. 15 0.35%范圍內，Mn在0.80 1. 10%范圍內。出完鋼后用定氧儀測定鋼液氧活度α
為0.0021%。然后將鋼包移到LF精煉爐，加熱前加入CaC270 %以上的電石520kg (按每噸鋼4kg 加入)，加熱3分鐘后再加入52kg的金屬鋁丸(按每噸鋼0. 4kg加入)，10分鐘后加熱完畢，用定氧儀測定鋼液氧活度ato]為0.0009%。定氧儀測定氧濃度后，用喂線機向鋼液喂入鋁線控制鋁在0. 007%，然后再加入鈦鐵控制鋼液鈦在0. 035%，最后加入硼鐵控制硼在
0.0035%。最后在6機6流方坯連鑄機澆鑄成150mmX 150mm鑄坯，結晶器水口沒有變小現象，澆鑄過程順利。制得的23MnB鋼，其化學組分按重量百分比為0. 27%的C、0. 35%的Si、
1.10% 的 Μη、0· 016% 的 Ρ、0· 010% 的 S、0. 010% 的 Als,0. 034% 的 Ti 和 0. 0035% ^ B，余
量為Fe。實施例4
在容量120噸轉爐上生產35MnTiB為推土機履帶板鋼，生產工藝為120噸轉爐初煉鋼液一120噸LF爐精煉鋼液一6機6流方坯連鑄機澆鑄成200mm X 200mm鑄坯。首先在轉爐內加入鐵水，鐵水成分組分為4. 5 %的C、0. 012 %的Si、0. 018 %的 Μη、0. 071%的P、0. 065%的S，余量為Fe。利用轉爐吹氧脫C的功能，將鐵水初煉成鋼液， 轉爐初煉完成后的終點化學組分為0. 16%的C、0. 018%的P、0. 015%的S、0. 010%的Si， 0.06%的Mn，余量為Fe。此時從轉爐出鋼到鋼包中，出鋼量為130噸，出鋼過程中向鋼包投入CaC270%以上的 電石260kg (按每噸鋼2kg投入。另外出鋼過程中，還需按35MnTiB鋼化學組分要求投入浙青膠(含固定C在92%以上)、硅鐵和錳鐵控制C在0. 32 0. 38%范圍內，Si在0. 17 0.37%范圍內，Mn在0.90 1.30%范圍內。出完鋼后用定氧儀測定鋼液氧活度α
為0.0016%。然后將鋼包移到LF精煉爐，加熱前加入CaC270 %以上的電石520kg (按每噸鋼4kg 加入)，加熱3分鐘后再加入26kg的金屬鋁丸(按每噸鋼0. 2kg加入)，10分鐘后加熱完畢，用定氧儀測定鋼液氧活度αΜ為0.0010%。定氧儀測定氧濃度后，用喂線機向鋼液喂入鋁線控制鋁在0. 010%，然后再加入鈦鐵控制鋼液鈦在0. 020%，最后加入硼鐵控制硼在 0. 0030%。最后在6機6流方坯連鑄機澆鑄成200mmX 200mm鑄坯，結晶器水口沒有變小現象，澆鑄過程順利。制得的35MnTiB為推土機履帶板鋼，其化學組分按重量百分比為0. 35% 的 C、0. 25% 的 SiU. 10% 的 Μη、0· 018% 的 Ρ、0. 010% 的 S、0. 008% 的 Als、0. 020% 的 Ti 和 0. 0030%的B，余量為Fe。實施例5在容量80噸轉爐上生產40MnB鋼種(是一種取代40Cr鋼較成功的新鋼種，為中碳調制鋼或冷鐓模具鋼)，生產工藝為80噸轉爐初煉鋼液一80噸LF爐精煉鋼液一5機5 流方坯連鑄機澆鑄成150mm X 150mm鑄坯。首先在轉爐內加入鐵水，鐵水成分組分為4. 1 %的C、0. 010%的Si、0. 020%的Mn、 0. 065 %的P、0. 055 %的S，余量為Fe。利用轉爐吹氧脫C的功能，將鐵水初煉成鋼液，轉爐初煉完成后的終點化學組分為0. 40%的C、0. 020%的P、0. 018%的S、0. 015%的Si，0. 09%的 Mn，余量為Fe。此時從轉爐出鋼到鋼包中，出鋼量為80噸，出鋼過程中向鋼包投入CaC270% 以上的電石160kg(按每噸鋼2kg投入。另外出鋼過程中，還需按40MnB鋼化學組分要求投入硅鐵和錳鐵控制Si在0. 17 0.37%范圍內，Mn在1. 10 1.40%范圍內。出完鋼后用定氧儀測定鋼液氧活度α
為0. 0018%。然后將鋼包移到LF精煉爐，加熱前加入CaC270 %以上的電石320kg (按每噸鋼4kg 加入)，加熱3分鐘后再加入32kg的金屬鋁丸(按每噸鋼0. 4kg加入)，10分鐘后加熱完畢，用定氧儀測定鋼液氧活度ato]為0.0008%。定氧儀測定氧濃度后，用喂線機向鋼液喂入鋁線控制鋁在0. 006 %，然后再加入鈦鐵控制鋼液鈦在0. 021 %，最后加入硼鐵控制硼在 0. 0018%。最后在5機5流方坯連鑄機澆鑄成150mmX 150mm鑄坯，結晶器水口沒有變小現象，澆鑄過程順利。制得的40MnB鋼種，其化學組分按重量百分比為0. 40%的C、0. 21%的 SiU. 35% 的 Μη、0· 022% 的 Ρ、0· 019% 的 S、0. 006% 的 Als、0. 021% 的 Ti 和 0. 0017% 的 B,
余量為Fe。
權利要求
1.含硼鋼的生產方法，包括轉爐初煉鋼液、鋼液出鋼至鋼包、鋼包移入LF爐精煉、澆鑄步驟，其特征在于a、鋼液出鋼至鋼包時向鋼包中投入電石使鋼液氧活度在0.0025%以下；b、精煉加熱前每噸鋼加入電石3.5 4. ^g，加熱過程中每噸鋼加入金屬鋁丸0. 15 0. 45kg ；C、精煉完后向鋼液中加入鋁，使鋼液鋁重量百分比含量在0. 005 0. 010%，加入鈦鐵控制鋼液鈦重量百分比含量在0. 020 0. 035%，加入硼鐵控制硼重量百分比含量在 0. 0005 0. 0035%。
2.根據權利要求1所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于步驟a為了使鋼液氧活度在0. 0025%以下，電石用量根據轉爐初煉終點碳含量為依據，當轉爐終點碳重量百分比在0. 10%以下時按每噸鋼3. 5 4. 5kg投入；當轉爐終點碳重量百分比大于0. 10%、小于 0. 15%時按每噸鋼2. 5 3. 5kg投入；當為轉爐終點碳重量百分比在0. 15%以上時按每噸鋼1. 5 2. 5kg投入。
3.根據權利要求2所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于步驟a為了使鋼液氧活度在0. 0025%以下，電石用量根據轉爐初煉終點碳含量為依據，步驟a當轉爐終點碳重量百分比在0. 10%以下時按每噸鋼3. 8 4. 2kg投入；當轉爐終點碳重量百分比大于0. 10%、 小于0. 15%時按每噸鋼2. 8 3. 2kg投入；當為轉爐終點碳重量百分比在0. 15%以上時按每噸鋼1. 8 2. 2kg投入。
4.根據權利要求1所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于步驟b精煉加熱前每噸鋼加入電石3. 8 4. 2kg，加熱過程中每噸鋼加入金屬鋁丸0. 2 0. 4kg。
5.根據權利要求1 4任一項所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于轉爐初煉完成后的鋼液終點化學組分與所需含硼鋼產品成分不同時，在出鋼過程中，鋼液中投入浙青膠、 硅鐵或錳鐵調整C、Si、Mn的含量，使C、Si、Mn的含量符合所需含硼鋼產品的成分要求。
6.根據權利要求1 4任一項所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于浙青膠含固定C 在92%以上。
7.根據權利要求1 4任一項所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于所述電石含 CaC270% 以上。
8.根據權利要求1 4任一項所述的含硼鋼的生產方法，其特征在于步驟a轉爐初煉完成后的終點化學組分0. 07 0. 43%的C、0. 011 0. 023%的P、0. Oil 0. 021%的S、 0. 007 0. 018%的 Si，0. 047 0. 093%的 Mn，余量為 Fe。
全文摘要
本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，特別涉及含硼鋼的生產方法。本發明方法生產的含硼鋼在連鑄機上澆鑄時，不會產生大量的Al2O3堵塞連鑄機結晶器水口。本發明含硼鋼的生產方法包括轉爐初煉鋼液、出鋼、鋼包移入LF爐精煉、澆鑄步驟。a出鋼過程中進行預脫氧向鋼包中投入電石使鋼液氧活度在0.0025％以下；b精煉時進一步脫氧精煉加熱前每噸鋼加入電石3.5～4.5kg，加熱過程中每噸鋼加入金屬鋁丸0.15～0.45kg；c精煉完后先向鋼液中加入鋁，使鋼液鋁含量在0.005～0.010％，然后再加入鈦鐵控制鋼液鈦在0.020～0.035％，最后加入硼鐵控制硼在0.0005～0.0035％。本發明方法即使200×200mm以下的小規格連鑄機也能順利澆鑄含硼鋼，可適應于所有斷面尺寸的連鑄機澆鑄含硼鋼。
文檔編號C22C33/04GK102312152SQ20111029396
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者劉昌恒, 劉明, 寄海明, 康斌, 曾耀先, 熊元波, 鄧通武, 陳小龍 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司