一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的精炼渣系及其应用工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的精炼渣系及其应用工艺，属于大型锻钢Cr5支承辊制造技术领域。精炼渣系包括以下质量百分比的物质组分：CaO：46%

【技术实现步骤摘要】
一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的精炼渣系及其应用工艺


[0001]本专利技术属于大型锻钢Cr5支承辊制造
，尤其涉及一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的精炼渣系及其应用工艺。

技术介绍

[0002]Cr5锻钢轧辊具有高的表面硬度、耐磨性和深的淬硬层深度及良好的心部韧性，作为轧机的核心部件广泛被应用轧钢和铝加工等行业。
[0003]轧辊在使用过程中近表面的夹杂物通常是裂纹萌生的起源，裂纹进一步扩展产生辊面剥落导致轧辊的早期失效，尤其导致板带材表面质量的恶化。现代轧机的大型化、高速化、连续化要求更高硬度的轧辊，硬度越高，近表面夹杂物萌生裂纹的倾向越大，因此现代轧机和高品质的板带材的需求量的增加对轧辊冶金质量提出了更高的要求。
[0004]Cr5锻钢支承辊钢锭目前常用的工艺流程为粗炼(电炉或合金熔化炉)
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LF
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VD
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VC。粗炼钢通常有电炉和合金炉两种工艺路线，电炉工序的目的通常采用废钢为原料通过送电、吹氧实现废钢熔化，通过造氧化性渣去除钢中的P等杂质元素；合金炉熔化是采用Cr3、Cr5、Cr
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Mo等材质的返回料头为原料通电在大气下实现熔成钢水的目的。经过粗炼过程的钢水出钢至钢包中转移至LF精炼工位实现脱硫、脱氧、合金化、夹杂物去除等功能后，转至VD脱气处理进一步去除钢液中的H、O、N和夹杂物，VC浇注的功能是进一步去除钢液中的H、O、N和夹杂物。Cr5锻钢支承辊钢锭的传统冶炼中存在如下问题：Al含量不合理、精炼渣流动性不强、脱硫、脱氧和夹杂物去除能力弱，容易出现Cr5锻钢表面缺陷。
[0005]Cr5锻钢支承辊制造过程中常出现超声波内质探伤不合格和成品辊子表面缺陷报废的问题，国内已有大量的研究表明锻钢Cr5辊子的探伤超声波探伤不合格和成品辊子的表面缺陷是由大颗粒夹杂物导致。薛永栋等研究Cr5辊子探伤内质缺陷指出缺陷的主要组成为大颗粒的富含Ca、Si的氧化物夹杂物，叶明峰等对支承辊表面缺陷研究指出锻钢轧辊表面缺陷主要组成为尺寸大于200um的Al2O3夹杂物和球形的SiO2‑
Al2O3‑
MnO类复合夹杂物。
[0006]通常在支承辊锻件的粗加工工序和精加工后的成品辊子表面采用超声波探伤的方法来评价锻钢支承辊冶金质量，粗加工过程探伤内质和成品辊子表面缺陷超声波检测的方法分别为JB/T8467
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1996和GB/T23904，探伤内质超声波检测具体质量的标准要求为在距辊身表面(成品尺寸)100mm的外层部分，采用双晶探头检测,不允许有大于当量直径φ1的缺陷；辊坯中心区草状波范围应不大于φ150mm；其它区域的超声波探伤，探伤灵敏度调至100％屏高，满足JB/T4120
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2006标准要求。成品辊子表面缺陷超声波检测具体要求为检测不允许有开口裂纹和非金属夹杂等缺陷。
[0007]Al脱氧常被用来生产高洁净度钢，Al脱氧初期生成的Al2O3夹杂物易于团聚上浮和去除，同时铝脱氧使得钢液的溶解氧含量达到2ppm，已有研究表明Al脱氧钢低的溶解氧含量和夹杂物易于上浮和去除的特性使得钢液的全氧含量低于10ppm，轴承钢甚至可低至5
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6ppm或以下。当Cr5轧辊钢液的Al含量低于0.01％时，钢液中的Si、Mn与钢液中的氧反应生成低熔点的SiO2‑
MnO
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Al2O3夹杂物，该类夹杂物与钢液的润湿角一般＜20
°
，与钢液的润湿
性好，不易去除，残留在钢中易造成Cr5成品轧辊锻件探伤不合格。而当Al含量较高时，精炼后期钢液中Al易于被炉渣和空气氧化，浇注前钢液中生成新的高熔点夹杂物如Al2O3/CaO
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2Al2O3等来不及上浮，凝固过程中小颗粒的高熔点夹杂物的聚集和长大会造成大颗粒夹杂物进而导致Cr5支承辊的出现探伤和表面缺陷。因此Cr5轧辊钢液的高洁净度需要合理的Al含量控制。
[0008]LF过程中要求精炼渣具有良好的流动性以保持对Al脱氧钢液中Al2O3、CaO
·
2Al2O3、MgO
·
Al2O3等高熔点夹杂物的吸收能力，使得LF前期和中期夹杂物尽可能多去除，在LF中后期夹杂物持续去除的同时减少熔渣中的不稳定组元SiO2与钢液中的Al持续反应生成新的夹杂物重新污染钢液。
[0009]因此，合理的精炼渣系成分和造渣工艺制度并匹配冶金过程钢液的Al控制，使得LF过程中尽早形成流动性好的炉渣，对于Cr5高洁净度轧辊钢冶炼至关重要。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的精炼渣系，该渣系成渣速度快、熔点低、流动性好、吸收高熔点夹杂物能力强。
[0011]本专利技术的目的之二在于提供基于铝脱氧Cr5支承辊钢的精炼渣系的应用工艺，也即基于铝脱氧Cr5支承辊钢的冶炼方法，结合电炉和合金炉不同的粗炼钢路线，粗炼(电炉或合金炉)结合其出钢过程Al脱氧方式，精炼过程中在Al脱氧的条件下通过加入石灰、萤石、铝矾土等造渣材料尽早达到预期精炼渣系成分的要求，并在后续工序中保持该渣系成分稳定，实现提高Cr5支承辊钢的洁净度。
[0012]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢冶炼用精炼渣系，所述精炼渣系的化学成分以质量百分比计包括：CaO：46％
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63％，Al2O3：14％
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30％，SiO2：9％
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18％，CaF2：1％
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7％，Cr2O3：≤0.50％。
[0013]优选地，所述精炼渣系的化学成分以质量百分比计包括：CaO：48％
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63％，Al2O3：16％
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30％，SiO2：9％
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15％，CaF2：2％
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3.5％，Cr2O3：≤0.50％。
[0014]优选地，所述精炼渣系的化学成分以质量百分比计包括：CaO：48％
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63％，Al2O3：16％
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30％，SiO2：9％
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13％，CaF2：2％
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3.5％，Cr2O3：≤0.50％。
[0015]进一步地，CaO的含量可以是48％、50％、52％、54％、56％、58％、60％、63％以及48％
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63％之间的任一值，Al2O3的含量可以是16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％以及16％
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30％之间的任一值，SiO2的含量可以是9％、10％、11％、12％、13％以及9％
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13％之间的任一值，CaF2的含量可以是2％、3％、3.5％以及2％
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3.5％之间的任一值，Cr2O3：≤0.50％。
[0016]本申请同时提供一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的冶炼方法，该方法包括合金炉初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢冶炼用精炼渣系，其特征在于，所述精炼渣系的化学成分以质量百分比计包括：CaO：46%
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63%，Al2O3：14%
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30%，SiO2：9%
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18%，CaF2：1%
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7%，Cr2O3：≤0.50%。2.根据权利要求1所述的一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢冶炼用精炼渣系，其特征在于，所述精炼渣系的化学成分以质量百分比计包括：CaO：48%
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63%，Al2O3：16%
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30%，SiO2：9%
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15%，CaF2：2%
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3.5%，Cr2O3：≤0.50%。3.一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的冶炼方法，其特征在于，该方法包括合金炉初炼
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LF精炼
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VD真空脱气
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VC真空浇注工艺流程，其中：所述合金炉初炼工序，初炼出钢1/3时随钢流加入Al块1.5
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2.7kg/t钢；所述LF精炼工序，LF进站喂入Al线调整Al含量为0.03%
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0.10%，加入石灰、萤石送电化渣，采用碳粉进行脱氧，提温后扒渣，扒渣后钢包二次转入LF工位时喂入Al线，调整Al含量为0.03%
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0.12%，加入石灰、铝矾土、萤石、石英砂送电重新造渣，化渣期间加入碳粉和SiFe粉进行脱氧，使得渣系成分满足CaO：46%
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63%，Al2O3：14%
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30%，SiO2：9%
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15%，CaF2：1%
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7%，Cr2O3：≤0.50%，LF精炼不低于90min转入VD真空脱气工序。4.根据权利要求3所述的一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的冶炼方法，其特征在于，所述合金炉初炼工序，出钢前加入SiFe使Si含量为0.20%
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0.30%。5.据权利要求3所述的一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工序在二次转入LF工位后，分批加入SiFe、CrFe、MoFe、MnFe、Ni板至钢包调整钢液成分，继续送电加入SiFe粉和C粉至渣白，钢液各合金成分满足Cr5支承辊钢技术要求。6.根据权利要求4所述的一种基于铝脱氧Cr5支承辊钢的冶炼方法，其特征在于，所述VD真空脱气工序，真空度在300Pa以下保持的时间为15
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25min，VD后钢液的Al含量为0.01%
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0.03%，渣系成分满足CaO：46%
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63%，Al2O3：14%
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30%，SiO2：9%
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15%，CaF2：1%
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7%，Cr2O3：≤0.50%，在该渣系成分下对钢液软吹氩气15

【专利技术属性】
技术研发人员：张威风，张延玲，徐恩献，石如星，朱帅，王鹏飞，李春辉，成国光，李昌义，危亚军，杜旋，郭显胜，祁一星，甄燕翔，李洁，辛雪倩，李国辉，张艳召，刘琦，周沛沛，王立，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：