一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法技术

本发明专利技术公开了一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，涉及钢铁冶金领域，工艺流程依次为电弧炉熔炼-LF精炼-VD真空精炼-大圆坯连铸，在电炉出钢过程中按“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼；在LF精炼过程中将钢液成分除铝元素外均调整到位；VD真空精炼过程进行两次真空处理，在第一次真空处理完毕后一次性加入8.5～9.5kg/t铝锭，然后进行第二次真空处理均匀钢液成分、对夹杂物进行变性处理；大圆坯连铸工序中采用全程保护浇铸。本发明专利技术可有效提高铝的收得率、钢液洁净度和钢包寿命，钢液的化学成分可控性强并具有良好的可浇性，有利于提高产品性能的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法
本专利技术涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法。
技术介绍
38CrMoAl属于合金结构钢中的高级渗氮钢，依靠AlN的弥散硬化作用来提高钢材的表面硬度和强度，常用来制造有特殊要求的零部件，用途广泛，市场需求量较大，仅华东地区的年需求量已经超过30万吨。38CrMoAl的传统生产工艺基本上都是采用生产率和成材率先对较低的电炉-模铸工艺，钢锭的气体含量和夹杂物含量较高、点状偏析较严重，后续的处理费用较高。近年来，随着连续铸钢技术的发展，很多钢铁企业都成功开发了连铸法生产38CrMoAl的生产工艺，如淮钢、攀钢、杭钢、抚顺特钢等。相比于模铸工艺，采用连铸工艺生产38CrMoAl虽然可使金属收得率提高10～14％、能量消耗降低1/4～1/2，但存在以下几个难点：1)钢中的Al含量极高，达到了0.7～1.1％，钢液的黏度大、流动性差，钢液容易发生二次氧化生成Al2O3而导致连铸过程水口堵塞；2)由于铝含量较高，浇铸过程中结晶器保护渣的性能很容易恶化，铸坯表面和内部质量控制难度较大；3)Al是38CrMoAl钢的主要合金元素，具有熔点低、比重小、易氧化、不易加入等特点，导致收得率不稳定，化学成分控制困难。因此，Al的合金化方式和时机、钢液中夹杂物的数量和形态控制方法是熔炼38CrMoAl钢的关键技术。现有的技术中，Al的合金化主要采用以下方式：在电炉或转炉出钢的过程中加入大部分的铝块进行脱氧合金化，在钢包精炼过程中采用喂Al线的方法对钢液中的Al含量进行微调，然后再进行真空处理。现有的技术中还有一种“转炉-LF-RH-连铸生产38CrMoAl钢的工艺”，在转炉出钢的过程中仅加入1.2～2.0kg/t铝饼进行强脱氧，精炼前期钢液中Al的质量分数控制在0.025～0.1％，在精炼后期一次性加入10kg/t的铝锭进行合金化。由此可见，现有的方法中Al合金化的时机都较早，在后续的冶炼过程中铝的烧损和氧化严重，并且Al与钢包耐火材料的作用时间较长，降低了钢包的寿命，恶化了钢液的洁净度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可提高38CrMoAl钢中铝的收得率、钢液洁净度的熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，包括以下步骤：(一)电弧炉熔炼工序：炉料组成为生铁和废钢，通过电弧加热和化学反应热熔化炉料，在熔炼过程中加入活性石灰造渣，炉渣的二元碱度控制在3～5，出钢前放掉大部分氧化渣，出钢过程按照“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼，其中铝锭的加入量为2.2～2.8kg/t、Fe-Si的加入量为2～3kg/t、Fe-Mn的加入量为4～6kg/t、Fe-Cr的加入量为25～30kg/t、Fe-Mo的加入量为2.5～3kg/t、预熔精炼渣的加入量为3～4kg/t、石灰的加入量为4～5kg/t；(二)LF精炼工序：往钢包中补加2～3kg/t石灰进行造渣，加入电石和铝粒进行扩散脱氧，电石和铝粒的加入量均为0.2～0.5kg/t；精炼过程对钢液进行升温、并将钢液成分除铝元素外均调整到位；当钢液的温度达到1700±10℃时，将钢包吊往VD工位；(三)VD真空精炼工序：①钢包到位后盖上VD罐盖进行真空脱气处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理15min后破空打开罐盖；②然后，增加钢包底吹氩气流量将钢包渣吹开，一次性往钢包中加入8.5～9.5kg/t铝锭；③然后，立即盖上VD罐盖继续进行真空处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理5min后破空打开罐盖；通过第二次真空处理均匀钢液成分、对夹杂物进行变性处理，不需要加入含钙和含钡合金对夹杂物进行变性处理。④最后对钢液进行15min软吹氩处理后上连铸平台；(四)大圆坯连铸工序：采用全程保护浇铸，其中中间包采用整体型浸入式水口；铸坯进入矫直区时表面温度控制在850～950℃。优选的，步骤(二)中精炼结束前10～15min加入Fe-Si合金将钢液中硅的重量百分比调整至0.2％。在步骤(三)中，VD真空精炼处理结束后钢包渣主要组成的重量百分比为：CaO50～55％、Al2O340～45％、MgO＜2％、SiO2＜2％、T.Fe+MnO＜1％。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1)铝的收得率高、化学成分可控性强。铝的收得率可达到90％以上、波动很小，成分合格率可达100％，保证了产品性能的稳定性。2)Al与钢包耐火材料的作用时间较短，有利于提高钢液的洁净度和钢包耐火材料的寿命。3)VD处理过程中加入铝锭，在真空条件下利用Al还原出炉渣中的[Ca]对钢液中的夹杂物进行变性处理，钢液具有良好的可浇性。4)钢液中的气体含量较低、洁净度高。附图说明图1为本专利技术实施例浇铸过程中中间包塞棒高度变化图；图2为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的成分分布图；图3为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图一；图4为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图二；图5为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图三；图6为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图四；图7为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图五；图8为本专利技术实施例中间包钢液中夹杂物的形貌图六。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。在某炼钢车间连续生产了5炉38CrMoAl钢，工艺流程包括电弧炉熔炼、LF精炼、VD真空精炼、大圆坯连铸，具体的步骤如下：(一)电弧炉熔炼工序：炉料组成为生铁和废钢，通过电弧加热和化学反应热熔化炉料，在熔炼过程中加入活性石灰造渣，炉渣的二元碱度控制在3～5，出钢前放掉大部分氧化渣，出钢过程按照“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼，其中铝锭的加入量为2.2～2.8kg/t、Fe-Si的加入量为2～3kg/t、Fe-Mn的加入量为4～6kg/t、Fe-Cr的加入量为25～30kg/t、Fe-Mo的加入量为2.5～3kg/t、预熔精炼渣的加入量为3～4kg/t、石灰的加入量为4～5kg/t。电弧炉熔炼工序中各个炉次的具体参数值如表1所示。表1电弧炉熔炼工序中各个炉次的参数值(二)LF精炼工序：往钢包中补加2～3kg/t石灰进行造渣，加入电石和铝粒进行扩散脱氧，电石和铝粒的加入量均为0.2～0.5kg/t；精炼过程对钢液进行升温、并将钢液成分除铝元素外均调整到位；精炼结束前10～15min加入Fe-Si合金将钢液中硅的重量百分比调整至0.2％；当钢液的温度达到1700±10℃时，将钢包吊往VD工位。LF精炼过程各个炉次的参数值如表2所示。表2LF精炼过程各个炉次的参数值(三)VD真空精炼工序：①钢包到位后盖上VD罐盖进行真空脱气处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理15min后破空打开罐盖；②然后，增加钢包底吹氩气流量将钢包渣吹开，一次性往钢包中加入8.5～9.5kg/t铝锭，具体数值如表3所示；③然后，立即盖上VD罐盖继续进行真空处理，在真空室压力≤67Pa条件下处理5min后破空打开罐盖；通过第二次真空处理均匀钢液成分、对夹杂物进行变性处理，不需要加入含钙和含钡合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，其特征在于，包括以下步骤：（一）电弧炉熔炼工序：炉料组成为生铁和废钢，通过电弧加热和化学反应热熔化炉料，在熔炼过程中加入活性石灰造渣，炉渣的二元碱度控制在3～5，出钢前放掉大部分氧化渣，出钢过程按照“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼，其中铝锭的加入量为2.2～2.8 kg/t、Fe‑Si的加入量为2～3 kg/t、Fe‑Mn的加入量为4～6 kg/t、Fe‑Cr的加入量为25～30 kg/t、Fe‑Mo的加入量为2.5～3 kg/t、预熔精炼渣的加入量为3～4 kg/t、石灰的加入量为4～5 kg/t；（二）LF精炼工序：往钢包中补加2～3 kg/t石灰进行造渣，加入电石和铝粒进行扩散脱氧，电石和铝粒的加入量均为0.2～0.5 kg/t；精炼过程对钢液进行升温、并将钢液成分除铝元素外均调整到位；当钢液的温度达到1700±10 ℃时，将钢包吊往VD工位；（三）VD真空精炼工序：钢包到位后盖上VD罐盖进行真空脱气处理，在真空室压力≤67 Pa条件下处理15 min后破空打开罐盖；然后，增加钢包底吹氩气流量将钢包渣吹开，一次性往钢包中加入8.5～9.5 kg/t铝锭；然后，立即盖上VD罐盖继续进行真空处理，在真空室压力≤67 Pa条件下处理5 min后破空打开罐盖；最后对钢液进行15 min软吹氩处理后上连铸平台；（四）大圆坯连铸工序：采用全程保护浇铸，其中中间包采用整体型浸入式水口；铸坯进入矫直区时表面温度控制在850～950 ℃。...

【技术特征摘要】
1.一种熔炼38CrMoAl钢的高效合金化方法，其特征在于，包括以下步骤：（一）电弧炉熔炼工序：炉料组成为生铁和废钢，通过电弧加热和化学反应热熔化炉料，在熔炼过程中加入活性石灰造渣，炉渣的二元碱度控制在3～5，出钢前放掉大部分氧化渣，出钢过程按照“铝锭→硅铁→锰铁→铬铁→钼铁→预熔精炼渣和石灰”顺序加入合金和渣料进行预精炼，其中铝锭的加入量为2.2～2.8kg/t、Fe-Si的加入量为2～3kg/t、Fe-Mn的加入量为4～6kg/t、Fe-Cr的加入量为25～30kg/t、Fe-Mo的加入量为2.5～3kg/t、预熔精炼渣的加入量为3～4kg/t、石灰的加入量为4～5kg/t；（二）LF精炼工序：往钢包中补加2～3kg/t石灰进行造渣，加入电石和铝粒进行扩散脱氧，电石和铝粒的加入量均为0.2～0.5kg/t；精炼过程对钢液进行升温、并将钢液成分除铝元素外均调整到位；当钢液的温度达到1700±10℃时，将钢包吊往VD工位；（三）VD真空精炼工序：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓叙燕，胡楚江，冯传宁，李金伟，蔡守桂，杨博文，
申请(专利权)人：达力普石油专用管有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13