一种超低硼钢的冶炼工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超低硼钢的冶炼工艺，属于钢的冶炼技术领域，具体包括KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、浇注、铸坯堆冷以及清理、加热轧制、钢板堆冷阶段，该冶炼工艺能够将钢水中的硼含量控制在0.0005%以下，完全可以满足超低硼钢的冶炼需要，且制备的钢板屈服强度≥462MPa，抗拉强度≥560MPa，延伸率≥25%，‑40℃冲击强度可达到186J以上，综合性能优异。

Smelting process for ultra low boron steel

The invention discloses an ultra low boron steel smelting process, which belongs to the technical field of steel smelting, including KR hot metal pretreatment, converter smelting, LF refining, casting, casting, heating and rolling stack cooling and cleaning plate, stack cooling stage, the smelting process of boron content in molten steel can be controlled below 0.0005% that can completely satisfy the requirements of ultra low boron steel smelting, and the preparation of the steel yield strength is not less than 462MPa, the tensile strength is more than 560MPa, the elongation rate is more than 25%, 40 degrees impact strength can reach more than 186J, with excellent comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种超低硼钢的冶炼工艺
本专利技术涉及钢的冶炼工艺，尤其是涉及一种超低硼钢的冶炼工艺。
技术介绍
硼主要存在于铁水、炼钢用硅锰等合金、炼钢用的各种辅料中，其为易氧化元素。且部分钢种冶炼过程需要添加硼元素，主要因为硼可以提高钢材正火时的淬透性，有利于部分高强度钢组织的形成，但是理论研究表明硼含量高时不仅影响钢材的表面质量，而且影响钢材的低温冲击性能。目前炼钢环节不刻意控制硼含量，所生产的钢种硼含量基本在8ppm左右。但是新下发的国家桥梁钢标准中明确硼含量在0.0005%以下，需要研究一种超低硼钢的冶炼工艺，以适应未来钢材的发展方向。中国专利公开号CN1644745A公开一种热轧用低硼合金钢(低屈服强度≤280MPa/cmm2)的制备领域。特别适用制备性能良好的冷轧钢板料和热轧冲压件钢板料的热轧软钢材料。该热轧用低B合金钢具体的化学成分重量%为：C≤0.10%；Si0.01-0.10%；Mn0.10-1.0%；S0.001-0.020%；P≤0.020%；B0.0003-0.015%；A10.03-0.06%；N0.003-0.009%；其余为Fe及不可避免的杂质。采用该专利技术的热轧用低B合金钢与现有技术相比较，具有成分设计合理和降低生产成本，而且能满足冷轧用料的性能和具备良好冲压性能等特点。该专利技术中主要是通过限定原料中的组分含量实现合金低B的目的，对原料的要求比较严格。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种超低硼钢的冶炼工艺，不仅能将钢水中的硼含量控制在0.0005%以下，制备的钢板综合性能优异。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种超低硼钢的冶炼工艺，包括以下步骤：（1）KR铁水预处理：入炉铁水经脱硫预处理并扒渣干净，控制脱硫后铁水硫含量≤0.003%；（2）转炉冶炼：向顶底复吹转炉中加入铁水和废钢，在转炉冶炼过程中加入石灰41-43Kg/吨钢和轻烧白云石18-21Kg/吨钢，出钢时加入低碳锰铁合金17-19Kg/吨钢、石灰1.8-2.1Kg/吨钢和铝粒0.25-0.35Kg/吨钢，控制转炉冶炼终点温度在1650℃以上，控制转炉出钢碳含量为0.035-0.055%、磷≤0.025%；（3）LF精炼：一加热阶段：钢水到达LF精炼炉后，控制氩气流量为300Nl/min，插入电极升温、化渣，并加入石灰4.8-5.2Kg/吨钢、萤石球1.3-1.6Kg/吨钢和电石0.7-0.9Kg/吨钢，进行化渣，在泡沫渣形成以后加入铝粒0.25-0.35Kg/吨钢，加热7-9min；二加热阶段：取渣样判断颜色为黄白色，取钢水检测化学成分，同时补加合金调整钢水成份至达标；钢水成分达标后进行软吹氩，并向钢水中加入铝线1-1.5m/吨钢；（4）浇注：当钢水温度达到1565-1575℃时关闭氩气，向钢包内加入碳化稻壳，吊运至连铸进行浇注，浇注过程拉速控制在0.85m/min，浇注过程中包温度控制在1530-1540℃；（5）铸坯堆冷以及清理：铸坯切割后堆冷45-50小时，堆垛温度控制在800℃以上；（6）加热轧制：铸坯经过辊道进行加热炉进行加热，加热速度10-12℃/min，控制温度升至1150-1250℃，保温1.5h，加热保温结束进行轧制工艺，轧制过程采取高温低速大压下工艺，前三道次的单道次压下量为50mm，轧制速度控制在0.8m/s；（7）钢板堆冷：钢板轧制结束，统一入缓冷坑进行堆冷，堆冷温度控制在250℃以上，堆冷时间控制在24h；（8）钢板堆冷结束后，火切精整，得产品。进一步的，所述步骤（1）中脱硫剂化学成分的质量百分比为：SiO27.04%、CaO79.68%、CaF28.05%、S0.119%。进一步的，所述步骤（2）中转炉出钢中后期加入挡渣锥，防止出钢终点下渣，转炉出钢结束后渣层厚度控制在30mm以内。进一步的，所述步骤（2）中低碳锰铁合金中锰含量为82-85%。进一步的，所述步骤（2）中石灰中CaO≥90%、SiO2≤3%、S≤0.050%，石灰活性度≥300ml，粒度：10-60mm≥90%。进一步的，所述步骤（2）中轻烧白云石中CaO≥50%、MgO≥30%、SiO2≤3%、S≤0.10%，轻烧白云石活性度≥180ml，粒度：10-60mm≥90%。进一步的，所述步骤（3）中的二加热阶段中控制氩气流量为100-150Nl/min。进一步的，所述步骤（8）制备的产品的化学成分为：C：0.16-0.17%，Si：0.25-0.35%，Mn：1.45-1.50%，P：≤0.025%，S：≤0.003%，Al：0.015-0.025%，Nb：0.020-0.025%，B：≤0.00045%，余量为Fe以及不可避免的杂质。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术公开一种超低硼钢的冶炼工艺，通过优化冶炼工艺，一方面氧化钢水中的硼且减少硼的还原来降低硼含量；另一方面是尽可能减少外来物料带来的硼含量，能够钢水中的硼含量均在0.0005%以下，完全可以满足超低硼钢的冶炼需要，且制备的钢板屈服强度≥462MPa，抗拉强度≥560MPa，延伸率≥25%，-40℃冲击强度可达到186J以上，综合性能优异。2、炼钢过程脱硫需要大渣量、高温、高碱度、良好的渣流动性以及渣中低氧化铁含量，大渣量必然会增加渣料带来的硼含量；硼是一种易氧化元素，脱硫是在还原氛围中进行的，渣中低氧化铁含量必然导致渣中的硼被还原出来，这样极其容易增加钢水中的硼含量，所以要冶炼低硼钢必须控制铁水中的硫含量，本专利技术控制脱硫后铁水硫含量≤0.003%。控制转炉出钢碳0.035-0.055%，确保钢水微过氧化出钢，这样做可以确保铁水中的硼尽可能的彻底氧化。且转炉出钢过程一定要防止下渣，在出钢中后期必须及时加入挡渣锥，严防出钢终点下渣，因为铁水中的硼都被氧化进入渣中，若出钢下渣，在后续LF精炼还原氛围下，渣中硼的氧化物都被还原到钢水中，增加了钢水中的硼含量，因此需要控制转炉出钢结束后渣层厚度控制在30mm以内。出钢过程的合金加入种类必须选择正确，目前分析总结看，硅锰、硅铁以及高碳合金中的硼含量均较高，所以在冶炼超低硼钢时可以加入低碳锰铁，实践证明同样的条件下，加入低碳和其他合金硼含量差别在1.5ppm左右，所以本专利技术转炉出钢过程合金选择低碳锰铁合金。为了降低精炼过程脱硫量以及冶炼时间，转炉出钢过程需要加入的石灰以及适量的铝粒，即确保脱氧又确保出钢过程的渣洗工艺脱硫，这个措施符合炼钢要求的早造渣、早脱硫。3、精炼冶炼环节：由于转炉出钢过程存在造渣以及脱硫的情况，精炼环节首先降低石灰以及氧化铝球加入量，这个渣量既保证精炼的脱硫要求，同时确保精炼过程夹杂物的去除效果。冶炼超低硼钢时脱氧剂主要为电石以及铝粒，在泡沫渣形成以后加入铝粒，以上脱氧基本为扩散脱氧的方式，为避免还原较多的硼含量，整个冶炼过程电石、铝粒扩散脱氧剂用量必须控制在合理的范围内，本申请中将电石控制在0.7-0.9Kg/吨钢，铝粒的量控制在0.25-0.35Kg/吨钢。为避免脱氧不良，精炼过程中可以加入1-1.5m/t钢的铝线，直接向钢水中进行沉淀脱氧。且在二加热阶段钢水中的硫、硼、碳、硅、锰等重要元素合格时，我们要尽可能降低吹氩强度，尽可能缩短精炼冶炼时间，减少整个精炼过程的硼还原量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低硼钢的冶炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）KR铁水预处理：入炉铁水经脱硫预处理并扒渣干净，控制脱硫后铁水硫含量≤0.003%；（2）转炉冶炼：向顶底复吹转炉中加入铁水和废钢，在转炉冶炼过程中加入石灰41‑43Kg/吨钢和轻烧白云石18‑21Kg/吨钢，出钢时加入低碳锰铁合金17‑19Kg/吨钢、石灰1.8‑2.1Kg/吨钢和铝粒0.25‑0.35Kg/吨钢，控制转炉冶炼终点温度在1650℃以上，控制转炉出钢碳含量为0.035‑0.055%、磷≤0.025%；（3）LF精炼：一加热阶段：钢水到达LF精炼炉后，控制氩气流量为300Nl/min，插入电极升温、化渣，并加入石灰4.8‑5.2Kg/吨钢、萤石球1.3‑1.6Kg/吨钢和电石0.7‑0.9Kg/吨钢，进行化渣，在泡沫渣形成以后加入铝粒0.25‑0.35Kg/吨钢，加热7‑9min；二加热阶段：取渣样判断颜色为黄白色，取钢水检测化学成分，同时补加合金调整钢水成份至达标；钢水成分达标后进行软吹氩，并向钢水中加入铝线1‑1.5m/吨钢；（4）浇注：当钢水温度达到1565‑1575℃时关闭氩气，向钢包内加入碳化稻壳，吊运至连铸进行浇注，浇注过程拉速控制在0.85m/min，浇注过程中包温度控制在1530‑1540℃；（5）铸坯堆冷以及清理：铸坯切割后堆冷45‑50小时，堆垛温度控制在800℃以上；（6）加热轧制：铸坯经过辊道进行加热炉进行加热，加热速度10‑12℃/min，控制温度升至1150‑1250℃，保温1.5h，加热保温结束进行轧制工艺，轧制过程采取高温低速大压下工艺，前三道次的单道次压下量为50mm，轧制速度控制在0.8m/s；（7）钢板堆冷：钢板轧制结束，统一入缓冷坑进行堆冷，堆冷温度控制在250℃以上，堆冷时间控制在24h；（8）钢板堆冷结束后，火切精整，得产品。...

【技术特征摘要】
1.一种超低硼钢的冶炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）KR铁水预处理：入炉铁水经脱硫预处理并扒渣干净，控制脱硫后铁水硫含量≤0.003%；（2）转炉冶炼：向顶底复吹转炉中加入铁水和废钢，在转炉冶炼过程中加入石灰41-43Kg/吨钢和轻烧白云石18-21Kg/吨钢，出钢时加入低碳锰铁合金17-19Kg/吨钢、石灰1.8-2.1Kg/吨钢和铝粒0.25-0.35Kg/吨钢，控制转炉冶炼终点温度在1650℃以上，控制转炉出钢碳含量为0.035-0.055%、磷≤0.025%；（3）LF精炼：一加热阶段：钢水到达LF精炼炉后，控制氩气流量为300Nl/min，插入电极升温、化渣，并加入石灰4.8-5.2Kg/吨钢、萤石球1.3-1.6Kg/吨钢和电石0.7-0.9Kg/吨钢，进行化渣，在泡沫渣形成以后加入铝粒0.25-0.35Kg/吨钢，加热7-9min；二加热阶段：取渣样判断颜色为黄白色，取钢水检测化学成分，同时补加合金调整钢水成份至达标；钢水成分达标后进行软吹氩，并向钢水中加入铝线1-1.5m/吨钢；（4）浇注：当钢水温度达到1565-1575℃时关闭氩气，向钢包内加入碳化稻壳，吊运至连铸进行浇注，浇注过程拉速控制在0.85m/min，浇注过程中包温度控制在1530-1540℃；（5）铸坯堆冷以及清理：铸坯切割后堆冷45-50小时，堆垛温度控制在800℃以上；（6）加热轧制：铸坯经过辊道进行加热炉进行加热，加热速度10-12℃/min，控制温度升至1150-1250℃，保温1.5h，加热保温结束进行轧制工艺，轧制过程采取高温低速大压下工艺，前三道次的单道次压下量为50mm，轧制速度控制在0.8m/s；（7）钢板堆冷：钢板轧制结束，统一入缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱书成，刘丹，许少普，赵迪，高照海，李红阳，郭艳芳，康文举，黄红乾，
申请(专利权)人：南阳汉冶特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41