一种弹簧钢的精炼方法技术

本发明专利技术公开了一种弹簧钢的精炼方法，包括转炉冶炼、LF钢包精炼、RH真空处理并吹入惰性气体，转炉冶炼过程中，控制出钢时钢水中碳的含量为0.15～0.25wt％，LF钢包精炼过程中采用CaO‑SiO2‑MgO渣系，碱度为1.8～2.5，精炼渣组分包括：CaO 50～60wt％，SiO2 22～28wt％，Al2O3 3～6wt％，MgO 10～15wt％，MnO+FeO 0.5～1wt％，CaF2 2～4.5wt％；通过LF钢包精炼过程中CaO‑SiO2‑MgO渣系的选择，控制精炼渣的碱度，以及控制精炼渣的组分来降低钢中非金属夹杂物，并且精炼渣减少对保护钢包包衬的侵蚀。

Refining method of spring steel

The invention discloses a method for refining a spring steel, including converter smelting, LF refining, RH vacuum treatment and blowing inert gas, smelting process, control process in the steel carbon content is 0.15 ~ 0.25wt%, the CaO SiO2 MgO slag in the process of LF refining, the basicity is 1.8 ~ 2.5, refining slag components including: CaO SiO2 50 ~ 60wt%, 22 ~ 28wt%, 3 ~ Al2O3 6wt%, MgO MnO+FeO 10 ~ 15wt%, 0.5 ~ 1wt%, 2 ~ CaF2 4.5wt%; by LF ladle refining process CaO SiO2 MgO slag, basicity refining slag control the control and refining slag composition to reduce non metallic inclusions in steel, and refining slag reducing erosion protection of ladle lining.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金制造
，具体涉及一种弹簧钢的精炼方法。
技术介绍
弹簧钢作为重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，被广泛用于飞机、汽车、铁道车辆等运输工具和工程机械等各种设备中，是制造各种螺旋簧、扭簧、板簧及其类似作用的其它形状弹簧的材料。鉴于弹簧钢的工作条件比较恶劣，要求弹簧钢必须具有优良的综合性能；同时从节能和经济性出发，而且在减轻汽车、摩托车等运输工具重量方面，也要求减轻弹簧重量，由此对弹簧钢的质量提出了更高的要求。弹簧钢的质量与钢的化学成分、钢水洁净度(气体、有害元素、夹杂物)和铸坯质量(成分偏析、脱碳及其表面状况)相关，其中，钢中气体含量[N]、[H]、[O]是造成弹簧在失效过程中脆断的主要原因之一，弹簧钢中的非金属夹杂物(种类、尺寸、分布等)是影响弹簧疲劳性能的重要因素。对于弹簧钢，目前国内外钢铁公司对非金属夹杂物的控制主要有两种方法：一种是低碱度精炼渣系精炼方法；一种是高碱度精炼渣系精炼方法。采用高碱度精炼渣能有效降低钢中的氧含量以及非金属夹杂物，但是对于硅含量高的弹簧钢，很难获得碱度在4以上的精炼渣。我国利用低碱度渣系控制非金属夹杂物的方法，如中国专利技术专利(授权公开号CN104056871B，授权公告日2016.03.09)公开了一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺，通过低碱度渣系使钢中夹杂物变性成低熔点硅酸盐类夹杂物，但此工艺易造成钢中硅酸盐类夹杂物超标。我国利用高碱度渣系控制非金属夹杂物的方法，如专利技术专利(授权公告号CN102162068B，授权公告日2013.07.31)公开了一种弹簧钢及其制造和热处理方法，其生产工艺为：电炉-LF-VD-连铸-轧制-热处理，LF中精炼渣碱度控制在2.5～3.0，通过热处理工艺能够获得需要的强度，但是，碱度为2.5～3.0的高碱度精炼渣系易导致钢中B类夹杂物不易去除，影响弹簧钢的疲劳性能。中国专利技术专利(申请公布号CN103510020A申请公布日2014.01.15)提供了一种弹簧钢盘条及其夹杂物控制方法，其通过转炉高碳出钢和炉后硅锰合金进行脱氧，精炼终点钢中氧含量控制在20～40ppm来保证钢中夹杂物宽度尺寸不大于10um，夹杂物长宽比大于3，其缺点是钢中具有较高(20～40ppm)的氧含量，弹簧在失效过程中易脆断。文献“Al2O3-SiO2-CaO精炼渣系对55SiCrA弹簧钢夹杂物形态控制的影响”(特殊钢，2013，34(3))记载了用1.0～1.2低碱度渣碱度和≤8％A12O3精炼渣可控制弹簧钢中的夹杂物形态。但是采用低碱度渣碱度虽然能有效降低B类夹杂物数量，但易导致C类夹杂物增多，影响钢的疲劳性能。文献“弹簧钢100t DC EAF-LF-VD流程无铝脱氧工艺实践”(特殊钢，2010，31(3))中记载了采用2.30-6.89％Al2O3、25.38-33.13％SiO2、52.87-63.95％CaO、3.55-10.88％MgO、0.001-1.41％MnO、0.16-2.01％FeO精炼渣系，可将钢中总氧控制在(9-20)×10-6；夹杂物评级A类0-0.5、B类0-0.5、C类0-1.5、D类0-0.5。但是，其中C类夹杂物不能满足高品质弹簧钢的质量要求(C类0-1.0级)；文献“气门弹簧钢54SiCr6的冶炼和连铸工艺实践”(特殊钢，2015，36(4))记载了采用LF精炼渣碱度为0.5～0.8，通过“KR铁水-BOF-LF-510mm×390mm坯连铸-150mm×150mm轧坯-高速线材轧制”工艺使钢中A、B、C、D、Ds夹杂物级别均≤0.5，其缺点是渣系碱度低，粘度小，且没有对钢水进行真空处理，易造成钢水精炼过程中吸气。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述不足，提供一种气体与非金属夹杂物含量低，减少碱性精炼渣对钢包包衬的浸蚀的弹簧钢的精炼方法。本专利技术采用的技术方案是：一种弹簧钢的精炼方法，包括如下步骤：1)转炉冶炼：以铁水与废钢为原材料进行转炉冶炼，加入的铁水、废钢的重量比为，铁水：废钢为5～7：1，得到钢水与炉渣，然后采用留渣操作进行转炉出钢，将钢水流入钢包中；转炉出钢1/3后向钢包中加入脱氧剂，同时加入硅锰合金、硅铁和铬铁，控制钢包中钢水的氧含量≤150ppm；其中，转炉出钢1/3后加入的合金易于熔化，其中，脱氧剂为石灰和/或萤石，加入石灰和/或萤石用于脱去钢包中的氧来控制氧含量≤150ppm，加入硅锰合金、硅铁和铬铁用于初步调整钢包中钢水中的合金成分，满足得到钢水中各元素成分的的下限值。2)LF钢包精炼：转炉出钢后，将钢包移入LF精炼位电极加热，向钢包中添加石灰、石英砂、镁砂造精炼渣；所述石灰、石英砂、镁砂的添加量为：每吨钢水中加入4.5～5.5kg的石灰，每吨钢水中加入1.0～1.5kg的石英砂，每吨钢水中加入1.0～1.5kg的镁砂；所述精炼渣为CaO-SiO2-MgO渣系，碱度为1.8～2.5，精炼渣组分包括：CaO 50～60wt％，SiO2 22～28wt％，Al2O3 3～6wt％，MgO 10～15wt％，MnO+FeO 0.5～1wt％，CaF2 2～4.5wt％；添加的石灰、石英砂用于调整精炼渣的组分，使精炼渣的组分满足上述精炼渣的组分，由于碱性的精炼渣易对钢包包衬造成浸蚀，因此添加镁砂用于保护钢包包衬。采用CaO-SiO2-MgO渣系，碱度控制在1.8～2.5，既可保证在精炼过程中精炼渣的粘度，避免电极加热过程中钢水吸气，又可减少碱性精炼渣对钢包包衬的浸蚀。3)RH真空处理并吹入惰性气体：LF钢包精炼后将钢包送往RH真空处理工位进行真空处理，并从钢包底部吹入惰性气体得到精炼钢水。通过RH真空处理和吹入惰性气体，使钢水中夹杂物聚集，上浮。所述步骤1)中控制炉渣的碱度为3.0～4.0，炉渣中FeO含量≥15wt％，控制出钢时钢水中碳的含量为0.15～0.25wt％，磷的含量≤0.005wt％，钢水终点温度为：1640～1660℃；通过提高出钢时碳含量，使钢中与之相平衡的氧含量大幅度降低，从而使合金过程中加入的硅铁生成的氧化产物减少，达到降低钢中硅酸盐夹杂物数量的目的。所述步骤2)中，造精炼渣后向精炼渣中加入碳化硅、碳粉和硅铁粉进行扩散脱氧，脱氧时间控制在0.5～1h，扩散脱氧用于脱去精炼渣中的氧，打破精炼渣与钢水的氧浓度平衡，从而进一步使钢水中的氧含量降低；脱氧后再加入高纯硅铁、金属锰和低碳铬铁用于精确调整钢水中的合金成分。所述步骤3)中，真空处理中控制真空度≤67Pa，真空保持时间≥30min，吹入惰性气体采用软吹工艺，软吹压力：0.3～0.5MPa，软吹时间：50～70min，所述惰性气体为氩气。RH真空处理是为了破坏钢中的[N]、[H]、[O]平衡，进一步降低钢水中的气体含量；同时，通过软吹工艺，保证钢水中夹杂物有足够的时间进行聚集、长大和上浮，提高了钢水洁净度。所述步骤3)中精炼钢水的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.5～0.6％、硅1.3～1.5％、锰0.6～0.7％、磷≤0.006％、硫≤0.002％、铬0.6～0.8％，及余量为铁和不可避免的杂质；精炼钢水中氧含量<10ppm；采用低碳含量，高硅含量，避免高碳影响钢的韧性，高硅含量有利于提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹簧钢的精炼方法，包括如下步骤：1)转炉冶炼：以铁水与废钢为原材料进行转炉冶炼得到钢水与炉渣，然后采用留渣操作进行转炉出钢，将钢水流入钢包中；控制出钢时钢水中碳的含量为0.15～0.25wt％，转炉出钢过程中向钢包中加入脱氧剂，同时加入硅锰合金、硅铁和铬铁，控制钢包中钢水的氧含量≤150ppm；2)LF钢包精炼：转炉出钢后，将钢包移入LF精炼位电极加热，向钢包中添加石灰、石英砂、镁砂造精炼渣；所述石灰、石英砂、镁砂的添加量为：每吨钢水中加入4.5～5.5kg的石灰，每吨钢水中加入1.0～1.5kg的石英砂，每吨钢水中加入1.0～1.5kg的镁砂；所述精炼渣为CaO‑SiO2‑MgO渣系，碱度为1.8～2.5，精炼渣组分包括：CaO 50～60wt％，SiO2 22～28wt％，Al2O3 3～6wt％，MgO 10～15wt％，MnO+FeO 0.5～1wt％，CaF2 2～4.5wt％；3)RH真空处理并吹入惰性气体：LF钢包精炼后将钢包送往RH真空处理工位进行真空处理，并从钢包底部吹入惰性气体得到精炼钢水。

【技术特征摘要】
1.一种弹簧钢的精炼方法，包括如下步骤：1)转炉冶炼：以铁水与废钢为原材料进行转炉冶炼得到钢水与炉渣，然后采用留渣操作进行转炉出钢，将钢水流入钢包中；控制出钢时钢水中碳的含量为0.15～0.25wt％，转炉出钢过程中向钢包中加入脱氧剂，同时加入硅锰合金、硅铁和铬铁，控制钢包中钢水的氧含量≤150ppm；2)LF钢包精炼：转炉出钢后，将钢包移入LF精炼位电极加热，向钢包中添加石灰、石英砂、镁砂造精炼渣；所述石灰、石英砂、镁砂的添加量为：每吨钢水中加入4.5～5.5kg的石灰，每吨钢水中加入1.0～1.5kg的石英砂，每吨钢水中加入1.0～1.5kg的镁砂；所述精炼渣为CaO-SiO2-MgO渣系，碱度为1.8～2.5，精炼渣组分包括：CaO 50～60wt％，SiO2 22～28wt％，Al2O3 3～6wt％，MgO 10～15wt％，MnO+FeO 0.5～1wt％，CaF2 2～4.5wt％；3)RH真空处理并吹入惰性气体：LF钢包精炼后将钢包送往RH真空处理工位进行真空处理，并从钢包底部吹入惰性气体得到精炼钢水。2.根据权利要求1所述一种弹簧钢的精炼方法，其特征在于：所述步骤1)中控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贤忠，任安超，吴杰，夏艳花，丁礼权，徐志东，张帆，苏尚飞，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42