專利名稱：一種鋼包精煉硼合金化方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煉鋼技術領域，特別涉及一種鋼包精煉硼合金化方法。
背景技術：
鋼中微量硼的加入(硼含量一般為0. 0005% 0. 0035% )，其目的是為了提高鋼的淬透性，由于硼元素的化學性質非?；顫?，在合金化過程中極易與鋼中的氧、氮等元素反應，從而導致硼的收得率低且不穩(wěn)定，因此，冶金工作者長期以來一直致力于硼合金化工藝的研究。采用轉爐冶煉一鋼包精煉工藝生產(chǎn)硼鋼時，常規(guī)的方法是在精煉后期，通過加入鋁充分脫氧，加鈦、鋯等鐵合金充分固定氮，接著再加入硼鐵或硼線合金化為主要技術特征，以使硼的收得率、硼在鋼中分布的均勻性及鋼的性能達到要求。中國專利200710049005. 3公開了一種轉爐冶煉硼鋼的方法，該方法采用轉爐冶煉一鋼包脫氧一LF精煉一連鑄的方法生產(chǎn)硼鋼，LF精煉結束保證渣中FeO和MnO的總量彡2.0%，鋼液溶解氧活度< 10X10—6，此后加入鈦鐵，硼鐵，硼的收得率為69.4% 91.8%。中國專利200810015497. 9介紹的含硼鋼冶煉采用轉爐一LF — VD生產(chǎn)工藝，控制LF終渣成分FeO和MnO的總量彡1.5%，Si02含量彡15%，此后加入硼鐵或喂入硼鐵包芯線，最后進行VD真空處理，硼回收率穩(wěn)定在90%以上。從所報道的文獻資料看，目前硼合金化多數(shù)采用加入硼鐵的方式，在硼鐵加入之前鋼水充分脫氧、固氮，確保硼具有較高收得率?，F(xiàn)有硼合金化工藝的不足在于硼鐵成本較高，同時硼鐵制備過程能耗較高且污染環(huán)境，因此，有必要開發(fā)一種原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低的鋼包精煉過程硼合金化方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術所存在的不足，提供一種原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、節(jié)能環(huán)保的鋼包精煉過程硼合金化方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的該鋼包精煉硼合金化方法采用硼酸(H3BO3)或硼砂(Na2B4O7 IOH2O)作為鋼液硼合金化原料，包括以下步驟(I)對硼酸或硼砂進行加熱，加熱溫度大于400°C，加熱時間大于10小時；(2)將鋼包運到LF，開始精煉，在加入造渣料的同時加入硼酸或硼砂，用石墨電極對鋼水加熱，加熱過程中底吹氬氣流量為0. 05 0. INm3/h t ; (3)待渣料完全熔化后，增加底吹氬氣流量至0. 3 0. 5Nm3/h t，并視造渣情況可再次向鋼包中加鋁進行深脫氧，底吹攪拌時間為3 lOmin，用石墨電極對鋼水進行升溫，鋼水溫度1580 1600°C時搬出；(4)為進一步提高硼的收得率，此時可將鋼包運至VD工位，對鋼水進行真空處理，真空度為67 lOOPa，底吹氬氣流量為0. 09 0. 3Nm3/h t，精煉結束渣中FeO和MnO的質量百分比之和彡2.0%，鋼液溶解氧活度彡IOXlO^6 ； (5)按要求加入鈦鐵。本發(fā)明鋼包精煉硼合金化方法所述的造渣料包括石灰、螢石、鋁礬土、電石或鋁中的一種或幾種，加入量為每噸鋼8 15kg。
本發(fā)明采用在LF爐渣中加入經(jīng)加熱的硼酸或硼砂(硼酸(H3BO3)是氧化硼的水合物(B2O3 *3H20)，比重I. 435，加熱至300°C時生成硼酸酐(B2O3)，是制備硼鐵的原料；硼砂(Na2B4O7 IOH2O)在化學組成上是含有10個水分子的四硼酸鈉，320°C失去全部結晶水，比重I. 73，878°C時熔化為玻璃狀物，熔體中含有酸性氧化物B2O3，是制備硼酸的原料)，在LF頂渣改質過程使得爐渣中的硼進入鋼水中，硼收得率在70% 80%。與常規(guī)工藝相比，本發(fā)明具有如下有益效果(I)合金化材料來源廣泛。硼酸是制備硼鐵的原料，硼砂是制備硼酸的原料，與硼鐵或硼線相比，硼酸和硼砂的資源更加豐富，來源更加廣泛。(2)降低生產(chǎn)成本。硼鐵價格是硼酸價格的3 4倍，是硼砂價格的6 7倍，而含硼量相差不多，因此，采用硼酸或硼砂代替硼鐵進行合金化，在收得率相同的情況下，將減少總的合金化成本。(3)節(jié)能、環(huán)保。硼鐵或硼線制備過程要消耗較高的能源，且污染環(huán)境，本發(fā)明利用 硼酸或硼砂直接進行鋼水硼合金化，更加節(jié)能且環(huán)保。(4)工序簡單。本發(fā)明在LF頂渣改質的同時完成硼合金化，使得整個工序更加簡捷、合理。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述。實施例I :鋼種Q550ZFD，目標硼含量為0. 002%。具體硼合金化工藝為(I)利用工業(yè)煤氣對硼酸進行連續(xù)12小時的加熱烘烤，烘烤溫度為500°C。(2) 250t鋼水運到LF工位后，精煉開始，加入石灰2. 3t、螢石0. 35t、鋁0. 3t，同時加入烘烤后的硼酸21kg，利用石墨電極對鋼水加熱，控制電壓為435V，電流50000A，確保渣料完全熔化。加熱過程控制底吹氬氣流量為15Nm3/h。(3)渣料完全熔化后，增加底吹氬氣流量至100Nm3/h，攪拌時間7min。(4)測溫取樣，加入鈦鐵合金。精煉前，取樣分析鋼中殘硼量< 0.0001%，檢測成品鋼硼含量為0.0021%，硼收得率為75%。實施例2 鋼種Q690ZFD，目標硼含量為0. 0017%。具體硼合金化工藝為(I)利用工業(yè)煤氣對硼砂進行連續(xù)12小時的加熱烘烤，烘烤溫度為500°C。(2) IOOt鋼水運到LF工位后，精煉開始，加入石灰I. 2t、螢石0. 2t、鋁0. 15t，同時加入烘烤后的硼砂9. 5kg，利用石墨電極對鋼水加熱，加熱過程控制底吹氬氣流量為5Nm3/h0(3)渣料完全熔化后，增加底吹氬氣流量至50Nm3/h，同時再次加入鋁0. 06t，攪拌時間5min。利用石墨電極對鋼水進行升溫，搬出溫度為1592°C。(4)將鋼包運至VD工位，對鋼水進行真空處理。真空度為67Pa，底吹氬氣流量為20Nm3/h,處理時間10分鐘。精煉結束渣中FeO和MnO的質量百分比之和I. 5%，鋼液溶解氧活度1.5X10—6。
(5)測溫取樣，加入鈦鐵合金。精煉前，取樣分析鋼中殘硼量< 0.0001%，檢測成品鋼硼含量為0.0019%，硼收得率為82. 6%0
權利要求
1.一種鋼包精煉硼合金化方法，其特征在于采用硼酸(H3BO3)或硼砂(Na2B4O7* IOH2O)作為鋼液硼合金化原料，包括以下步驟(I)對硼酸或硼砂進行加熱，加熱溫度大于400°C，加熱時間大于10小時；(2)將鋼包運到LF，開始精煉，在加入造渣料的同時加入硼酸或硼砂，用石墨電極對鋼水加熱，加熱過程中底吹氬氣流量為0. 05 0. INmVh t ; (3)待渣料完全熔化后，增加底吹氬氣流量至0. 3 0. 5Nm3/h t，底吹攪拌時間為3 lOmin，用石墨電極對鋼水進行升溫，鋼水溫度1580 1600°C時搬出；(4)按要求加入鈦鐵。
2.根據(jù)權利要求I所述的鋼包精煉硼合金化方法，其特征在于在鋼包搬出后加入鈦鐵前將鋼包運至VD工位，對鋼水進行真空處理，真空度為67 lOOPa，底吹氬氣流量為0.09 0. 3Nm3/h t，精煉結束渣中FeO和MnO的質量百分比之和≤2. 0%，鋼液溶解氧活度≤10X10'
3.根據(jù)權利要求I所述的鋼包精煉硼合金化方法，其特征在于所述的造渣料包括石灰、螢石、招帆土、電石或招中的一種或幾種，加入量為每噸鋼8 15kg。
4.根據(jù)權利要求I所述的鋼包精煉硼合金化方法，其特征在于待渣料完全熔化后，視造渣情況再次向鋼包中加鋁進行深脫氧。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼包精煉硼合金化方法，采用硼酸(H3BO3)或硼砂(Na2B4O7·10H2O)作為鋼液硼合金化原料，包括以下步驟(1)對硼酸或硼砂進行加熱，加熱溫度大于400℃，加熱時間大于10小時；(2)將鋼包運到LF進行精煉，加入造渣料的同時加入硼酸或硼砂，用石墨電極對鋼水加熱，底吹氬流量0.05～0.1Nm3/h·t；(3)渣料熔化后，增加底吹氬流量，底吹時間3～10min，用石墨電極對鋼水進行升溫，至1580～1600℃時搬出；之后按要求加入鈦鐵。本發(fā)明硼合金化材料資源豐富，來源廣泛，采用硼酸或硼砂代替硼鐵進行合金化，不僅合金化成本低，而且工序簡單、合理，又節(jié)能、環(huán)保。
文檔編號C21C7/072GK102719607SQ20111007786
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者廖相巍, 張維維, 李廣幫, 王麗娟, 趙成林, 郭曉波 申請人:鞍鋼股份有限公司