一种轴承钢无污染脱氧工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种轴承钢无污染脱氧工艺，无需脱氧合金，产物对钢液无污染，生产周期短，该工艺主要采用基于碳氧反应的真空脱氧代替铁合金的沉淀脱氧，由于需要协调过程温度和碳氧浓度，因此需要引入

【技术实现步骤摘要】
一种轴承钢无污染脱氧工艺


[0001]本专利技术涉及轴承钢制造
，尤其涉及一种轴承钢无污染脱氧工艺
。

技术介绍

[0002]我国钢产量常年稳居世界第一，
2020
年首次突破
10
亿吨，达
10.50
亿吨，这其中
90
％为碳排放密度大的“高炉
‑
转炉
‑
精炼
‑
连铸”长流程产品
。
在“双碳”背景下，要求传统钢铁行业进行技术革新，优化现有工艺
。
当前，在高炉炼铁中，通过配加焦炭和喷吹煤粉对铁矿石进行过度还原，得到碳含量5％左右的铁水
。
在转炉炼钢中，为了提高生产效率，采用氧枪吹氧使得铁水过度氧化，得到氧含量
500ppm
左右的钢水
。
在精炼过程中，需要使用大量铝系
、
硅系或锰系合金进行脱氧，使连铸到站钢液氧含量低于
20ppm。
该常规工艺流程极其成熟，为绝大多数炼钢厂所采用，但不可避免地存在以下几个问题：
[0003](1)
钢液洁净度：由于采用合金沉淀脱氧，在快速降低钢液氧含量的同时，脱氧产物即非金属夹杂物也会弥散分布，使钢液洁净度降低
。
尽管在精炼阶段可采用渣洗
、
精炼渣吸附
、
钙处理
、
软吹和中间包冶金等夹杂物去除或改性技术，但无法彻底消除脱氧产物对钢液的污染，影响钢质量的进一步提升
。
[0004](2)
合金消耗：铁合金行业属于高污染
、
高耗能行业，以用量最大的铝系脱氧合金为例，全国电解铝行业能耗标准为
1.33
万度
/
吨，折合标煤
1.635
吨
/
吨铝
。
使用铁合金对过氧化钢液进行脱氧，会引起巨量的合金消耗，也是庞大的能源消耗和二氧化碳排放
。
而且大部分铁合金企业处于中低端水平，杂质元素控制手段欠缺，大量使用铁合金甚至会造成钢液二次污染
。
[0005](3)
生产周期：由于脱氧产物充分上浮排出钢液需要足够的时间，因此必须保证脱氧后钢液足够的软吹和中间包停留时间
。
这样的工艺要求一方面延长了每一炉钢的生产周期，增加了各工序的操作负担，另一方面更长的生产周期意味着更多的能量消耗，为获得足够的浇铸过热度，需要转炉高温出钢，精炼环节补温，不利于实现高效低耗生产
。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对传统炼钢工艺大量采用脱氧合金进行沉淀脱氧存在的问题，提出了一种无需脱氧合金，产物对钢液无污染，生产周期短的低成本绿色化炼钢新工艺
。
得益于冶金行业真空装备的发展，该方法主要采用基于碳氧反应的真空脱氧代替铁合金的沉淀脱氧，通过各生产环节间的有序配合，充分拆解不同冶炼反应容器的功能，借助常压和真空的手段改变碳
‑
氧平衡，使钢中碳和氧同时或接近同时达到钢种要求
。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种轴承钢无污染脱氧工艺，工艺流程为
BOF
→
LF
→
RH
‑
OB
→
CC
，具体包括如下步骤：
[0009](1)
转炉冶炼采用“低温高碳”操作，转炉终点温度控制在
1510
‑
1550℃
之间，终点
w[P]0.005
‑
0.010
％，
w[C]0.5
‑
1.0
％，
w[O]30
‑
60ppm
；
[0010](2)
转炉出钢
90s
后按照2‑
3.5kg/t
加入低熔点预熔精炼渣，其他调渣剂按需配入，控制精炼渣成分包括
CaO 35
‑
40wt
％，
SiO
2 40
‑
45wt
％，
FeO≤1wt
％，保证渣流动性良好，能够完全覆盖钢液面，避免大翻；
[0011](3)
利用
LF
炉的升温功能，到站后立即通电升温至
1600
‑
1640℃
，同时按照1‑
2kg/t
加入精炼石灰完成造渣；
LF
精炼时间
≤30min
，精炼渣碱度在
1.60
‑
1.80
之间，
LF
终点
w[C]0.5
‑
1.1
％，
w[O]30
‑
80ppm
，
w[S]≤0.005
％；
[0012](4)
在
RH
‑
OB
精炼过程中进行压力梯级控制，在高真空保持3‑
4min
后，根据冶炼钢种碳含量和浇铸过热度要求进行加碳粉操作或利用
RH
‑
OB
的氧枪吹氧脱碳，始终保持碳氧和温度协同控制；
[0013](5)RH
‑
OB
终点要求
C
含量达标，
w[O]≤10ppm
，温度比轴承钢常规脱氧工艺要求高
20
‑
30℃
；向钢包中加入按照轴承钢成分配比预熔的低氮低氢合金液
,
至此成分和温度均满足连铸需求，钢液
w[O]≤12ppm
；
[0014](6)
连铸要求全过程保护浇铸，防止因吸气造成二次氧化
。
[0015]本专利技术无污染脱氧工艺需要协调过程温度和碳氧浓度，因此需要引入
LF
和
RH
‑
OB
分别作为温度和真空度调节设备
。
[0016]进一步的，所述步骤
(1)
中，为准确控制碳和硅含量，氧枪枪位及压力采用分段控制，开吹后
2min
内，枪位
1.45
‑
1.75m
，氧压
0.92
‑
0.96MPa
，供氧强度
4.25
‑
4.5m3/(min
·
t)
；开吹后2‑
10min
，枪位
1.30
‑
1.60m
，氧压
0.88
‑
0.92MPa
，供氧强度
4.0
‑
4.25m3/(min...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种轴承钢无污染脱氧工艺，其特征在于，工艺流程为
BOF
→
LF
→
RH
‑
OB
→
CC
，具体包括如下步骤：
(1)
转炉冶炼采用“低温高碳”操作，转炉终点温度控制在
1510
‑
1550℃
之间，终点
w[P]0.005
‑
0.010
％，
w[C]0.5
‑
1.0
％，
w[O]30
‑
60ppm
；
(2)
转炉出钢
90s
后按照2‑
3.5kg/t
加入低熔点预熔精炼渣，其他调渣剂按需配入，控制精炼渣成分包括
CaO 35
‑
40wt
％，
SiO
2 40
‑
45wt
％，
FeO≤1wt
％；
(3)
利用
LF
炉的升温功能，到站后立即通电升温至
1600
‑
1640℃
，同时按照1‑
2kg/t
加入精炼石灰完成造渣；
LF
精炼时间
≤30min
，精炼渣碱度在
1.60
‑
1.80
之间，
LF
终点
w[C]0.5
‑
1.1
％，
w[O]30
‑
80ppm
，
w[S]≤0.005
％；
(4)
在
RH
‑
OB
精炼过程中进行压力梯级控制，在高真空保持3‑
4min
后，根据冶炼钢种碳含量和浇铸过热度要求进行加碳粉操作或利用
RH
‑
OB
的氧枪吹氧脱碳，始终保持碳氧和温度协同控制；
(5)RH
‑
OB
终点要求
C
含量达标，
w[O]≤10ppm
，温度比轴承钢常规脱氧工艺要求高
20
‑
30℃
；向钢包中加入按照轴承钢成分配比预熔的低氮低氢合金液，软吹混匀，控制钢液
w[O]≤12ppm
；
(6)
连铸要求全过程保护浇铸
。2.
如权利要求1所述的轴承钢无污染脱氧工艺，其特征在于，所述步骤
(1)
中，氧枪枪位及压力采用分段控制，开吹后
2min
内，枪位
1.45
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：包燕平，王仲亮，顾超，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：