一種電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步驟：（1）配料；（2）電爐初煉；（3）LF精煉；（4）VD真空處理。通過本發(fā)明的電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法，能夠在充分利用現(xiàn)有工藝裝備并無需增加投資的情況下，實現(xiàn)電爐大范圍、低成本冶煉含鎳量為0.30～5.0%的合金鋼及齒輪鋼。
【專利說明】一種電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]具有良好抗耐腐蝕性能的鎳，除廣泛應(yīng)用于不銹鋼外，還因其具有固熔強(qiáng)化、細(xì)化鐵素體晶粒、改善鋼的低溫沖擊韌性、提高鋼的淬透性、強(qiáng)度及疲勞抗力和減少對缺口的敏感性等作用，而作為主要合金元素應(yīng)用于部分合金鋼、滲碳齒輪鋼等鋼中，其含量為
0.30%~5.0%。目前，在電爐短流程冶煉不銹鋼時，一般使用含鎳生產(chǎn)冶煉，而在冶煉含鎳合金鋼及滲碳齒輪鋼時，因鎳含量較低，通常采用在電爐出鋼及精煉過程中，通過添加電解鎳或鎳鐵等方式來調(diào)整鋼中的鎳含量，采用上述生產(chǎn)含鎳合金鋼及滲碳齒輪鋼時，存在降低鋼液純凈度及增加生產(chǎn)成本等問題。
[0003]專利CN102808061A中公開了一種轉(zhuǎn)爐內(nèi)采用低鎳生鐵冶煉含鎳鋼的方法，屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。該工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為:低鎳生鐵配比量按照低鎳生產(chǎn)中實際含鎳量及吸收率99%計算；其爐料構(gòu)成為:鐵水、廢鋼和低鎳生鐵，轉(zhuǎn)爐吹煉過程中整個吹煉過程供氧量上升2%-10%。該發(fā)明減少轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)含鎳鋼時對電解鎳或鎳鐵等高合金資源的依賴，滿足含鎳鋼種鎳合金化要求的同時實現(xiàn)低成本生產(chǎn)。但該方法的適用范圍低，僅適用于鎳含量在0.10%-0.50%的含鎳鋼種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決以上多個技術(shù)問題中的至少一個技術(shù)問題的電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法。
[0005]本發(fā)明提供一種電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法包括以下步驟:
[0006](I)配料:爐料結(jié)構(gòu)為鐵水和低鎳生鐵，爐料的總裝入量為54~56噸，其中，低鎳生鐵中的鎳含量為0.8~6質(zhì)量％,低鎳生鐵的裝入量通過下式計算:低鎳生鐵的裝入量=出鋼量X所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值+鋼鐵料的回收率+低鎳生鐵中的鎳含量+鎳回收率；其中，所述低鎳生鐵的裝入量和出鋼量的單位為噸，所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值和低鎳生鐵中的鎳含量單位為％。(2)電爐初煉:通過吹氧進(jìn)行鋼液的脫碳，脫磷，去除鋼中的氫、氮氣體；其中，造氧化渣的渣料的加入量14kg/t~20kg/t ;控制終點碳為0.06~0.25質(zhì)量％、終點磷≤0.015質(zhì)量％;出鋼過程中，含鋁脫氧劑的加入量為
1.0kg/t~2.5kg/t、包內(nèi)精煉渣的加入量為10kg/t~15kg/t ;出鋼溫度為1600~1680°C。
(3)LF精煉:對鋼液進(jìn)行脫氧，脫硫，去除雜質(zhì)，調(diào)整成分；采用碳粉和碳化硅擴(kuò)散脫氧以及喂入鋁線強(qiáng)脫氧相脫氧的復(fù)合脫氧方式進(jìn)行脫氧；對鎳含量進(jìn)行微調(diào)；在1^爐出鋼前，喂鋁線調(diào)整鋼中鋁含量，喂入硅鈣線對夾雜物做變質(zhì)處理并深脫氧；出鋼溫度1560~1640°C；(4)VD真空處理:LF出鋼后扒出1/3~2/3的精煉渣；鋼液進(jìn)入VD爐后，在真空度67pa以下保持12~20分鐘，破空后測溫，取樣；鋼液軟吹10~20min，調(diào)整溫度至連鑄溫度。[0007]其中，所述步驟(1)中，所述鋼鐵料的回收率為0.90。
[0008]其中，所述步驟(1)中，所述鎳回收率為0.99。
[0009]其中，所述步驟(2)中，出鋼過程吹氬攪拌，加入碳粉脫氧。
[0010]其中，所述步驟(3)中，采用電解鎳或鎳板對鎳含量進(jìn)行微調(diào)。
[0011]其中，上述含鎳鋼為齒輪鋼。
[0012]通過本發(fā)明的電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法，能夠在充分利用現(xiàn)有工藝裝備并無需增加投資的情況下，實現(xiàn)電爐大范圍、低成本冶煉含鎳量為0.30~5.0%的合金鋼及齒輪鋼。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明的電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法依次包括以下步驟:配料一電爐初煉—LF精煉一VD真空處理。具體如下:
[0014](I)配料:爐料結(jié)構(gòu)為鐵水和低鎳生鐵，爐料的總裝入量為54~56噸，低鎳生鐵中的鎳含量為0.8~6質(zhì)量％,低鎳生鐵的裝入量通過下式計算:低鎳生鐵的裝入量=出鋼量X所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值+鋼鐵料的回收率+低鎳生鐵中的鎳含量+鎳回收率；其中，所述低鎳生鐵的裝入量和出鋼量的單位為噸，所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值和低鎳生鐵中的鎳含量單位為％。
[0015]其中，爐料的總裝入量優(yōu)選為1.5~6質(zhì)量％。在低鎳生鐵的裝入量的計算式中，鋼鐵料的回收率通過生產(chǎn)過程中長期數(shù)據(jù)的積累和總結(jié)，優(yōu)選為0.90 ;鎳回收率是電爐冶煉過程中確定的數(shù)值，優(yōu)選為0.99 ;即，當(dāng)鋼鐵料的回收率采用0.90且鎳回收率采用0.99進(jìn)行計算得出的低鎳生鐵的裝入量為本發(fā)明的最佳裝入量。
[0016](2)電爐初煉:通過吹氧進(jìn)行鋼液的脫碳，脫磷，去除鋼中的氫、氮氣體；其中，造氧化渣的渣料的加入量14kg/t~20kg/t ;控制終點碳為0.06~0.25質(zhì)量％、終點磷(0.015質(zhì)量％;出鋼過程中，含鋁脫氧劑的加入量為1.0~2.5kg/t、包內(nèi)精煉渣的加入量為10kg/t~15kg/t ;出鋼溫度為1600~1680°C。
[0017]其中，通過送電吹氧完成鋼液的脫碳、脫磷，去除鋼中的部分氫、氮等氣體，造氧化洛的洛料加入量14kg/1~20kg/t,優(yōu)選為16kg/1~20kg/t,進(jìn)一步優(yōu)選為18kg/1~20kg/to控制終點碳0.06~0.25質(zhì)量％，優(yōu)選為終點碳0.14~0.25質(zhì)量％ ;終點磷≤0.015% ；出鋼溫度在1600~1680°C，優(yōu)選為出鋼溫度在1640~1680°C;出鋼過程吹氬攪拌，可根據(jù)終點控制情況，加入適量碳粉脫氧，含鋁脫氧劑1.0kg/t~2.5kg/t、包內(nèi)精煉渣料加入量IOkg/t ~15kg/t。
[0018]另外，造氧化渣的渣料造氧化渣的渣料加入量14kg/t~20kg/t，是指在電爐冶煉過程中隨廢鋼或單獨加入的造氧化渣的渣料，主要構(gòu)成為石灰、螢石、白云石等，主要目的是造氧化渣進(jìn)行脫碳、脫磷。包內(nèi)精煉渣料加入量10kg/t~15kg/t，是指在電爐出鋼過程中爐后鋼包中加入的預(yù)熔渣，主要目的是造LF精煉還原渣料，進(jìn)行脫氧、脫硫、凈化鋼液
等o
[0019](3) LF (LADLE FURNACE)精煉:對鋼液進(jìn)行脫氧，脫硫，去除雜質(zhì)，調(diào)整成分；采用碳粉和碳化硅擴(kuò)散脫氧以及喂入鋁線強(qiáng)脫氧相脫氧的復(fù)合脫氧方式進(jìn)行脫氧；對鎳含量進(jìn)行微調(diào)；在LF爐出鋼前，喂鋁線調(diào)整鋼中鋁含量，喂入硅鈣線對夾雜物做變質(zhì)處理并深脫氧；出鋼溫度1560~1640°C。
[0020]其中，是通過送電化渣、調(diào)渣、喂線、攪拌等，進(jìn)行鋼液的脫氧脫硫，去除夾雜，調(diào)整成分，控制溫度等處理。采用碳粉+碳化硅擴(kuò)散脫氧和喂入鋁線強(qiáng)脫氧相的復(fù)合脫氧方式脫氧。根據(jù)取樣分析結(jié)果，可采用電解鎳或鎳板等微調(diào)鎳含量至成分范圍內(nèi)。在LF(LadleFurnace)爐出鋼前喂鋁線調(diào)整鋼中鋁含量，喂入硅鈣線對夾雜物做變質(zhì)處理并深脫氧，出鋼溫度1560~1640。。。
[0021](4) VD (VACUUM DEGASSING)真空處理=LF出鋼后扒出1/3~2/3的精煉渣；鋼液進(jìn)入VD爐后，在真空度67pa以下保持12~20分鐘，破空后測溫，取樣；鋼液軟吹10~20min，調(diào)整溫度至連鑄溫度。。
[0022]其中，LF出鋼后扒出扒渣量1/3~2/3精煉渣，鋼水入VD爐后，真空度67pa以下保持12~20分鐘，優(yōu)選為真空度67pa以下保持18~20分鐘。破空后測溫、取樣，鋼液軟吹10~20min，將鋼液溫度調(diào)整到連鑄工藝中的溫度。 [0023]下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步說明。在本發(fā)明中，如無特別說明，均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。另外，本發(fā)明中的單位“kg/t”是指相對于每噸鋼的加入量(kg)。
[0024]本實施例的工藝流程:配料一50t電爐初煉一50tLF精煉一60tVD真空處理。鋼鐵料的回收率為0.90 ;鎳回收率為0.99。其中，本方法中省略的步驟均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0025]實施例1
[0026]鋼種:SAE8620H,Ni 含量:0.45-0.75%,熔煉成分 N1:0.50%。
[0027]依次按照以下方法制造:
[0028](I)配料:爐料結(jié)構(gòu)鐵水+低鎳生鐵。低鎳生鐵中的鎳含量1.6%，鋼鐵料總裝入量55t，鋼鐵料收得率90%，出鋼量50噸，鎳回收率99%，電爐出鋼控制鎳含量0.45%，通過下式計算低鎳生鐵的裝入量，其中，所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值是SAE8620H中Ni含量的下限值。
[0029]低鎳生鐵的裝入量=出鋼量X所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值+鋼鐵料的回收率+低鎳生鐵中的鎳含量+鎳回收率，為:50tX0.45%+0.90 + 1.6%+0.99 = 15.78t。
[0030]得到低鎳生鐵的裝入量:15.78t，鐵水為39.22t。
[0031](2)電爐初煉:電爐冶煉通過送電吹氧完成鋼液的脫碳、脫磷，去除鋼中的部分氫氮等氣體，加入造氧化渣的渣料16kg/t，控制終點碳0.10%，終點磷0.013%，出鋼溫度在1650°C。出鋼過程吹氬攪拌，加入適量碳粉脫氧，加入含鋁脫氧劑(鋼芯鋁2.2kg/t)、加入包內(nèi)精煉渣料的量14kg/t鋼。
[0032](3) LF精煉:送電化渣、調(diào)渣、喂線、攪拌等，進(jìn)行鋼液的脫氧脫硫，去除夾雜，調(diào)整成分，控制溫度等處理。加入碳粉0.5kg/t、碳化硅1.2kg/t擴(kuò)散脫氧及喂入鋁線1.0kg/t強(qiáng)脫氧相的復(fù)合脫氧方式脫氧，根據(jù)取樣分析結(jié)果，加入0.55kg/t鋼鎳板調(diào)整鋼中鎳含量；在LF爐出鋼前喂鋁線0.4kg/t調(diào)整鋼中鋁含量，喂入鈣線0.4kg/t。對夾雜物做變質(zhì)處理并深脫氧，出鋼溫度1630°C。
[0033](4)VD真空處理:LF出鋼后扒出1/2的精煉渣，鋼水入VD爐后，真空度67pa以下保持14分鐘，破空后測溫、取樣，鋼液軟吹15min，將鋼液溫度調(diào)整到連鑄工藝中的溫度。
[0034]實施例2[0035]鋼種:37CrNi3,Ni 含量:3.00-3.50%,熔煉成分 N1: 3.26%。
[0036]依次按照以下方法制造:
[0037](I)配料:爐料結(jié)構(gòu)鐵水+低鎳生鐵。低鎳生鐵鎳含量5.5%，鋼鐵料總裝入量54t，鋼鐵料收得率90%，出鋼量48.6噸，鎳回收率99%，電爐出鋼控制鎳含量3.00%，通過下式計算低鎳生鐵的裝入量，其中，所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值是37CrNi3中Ni含量的下限值:
[0038]低鎳生鐵的裝入量=出鋼量X所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值+鋼鐵料的回收率+低鎳生鐵中的鎳含量+鎳回收率，為:48.6tX3%+0.90 + 5.5%+0.99 = 29.75t。
[0039]得到低鎳生鐵的裝入量:29.75t，鐵水為24.25t。
[0040](2)電爐初煉:電爐冶煉通過送電吹氧完成鋼液的脫碳、脫磷，去除鋼中的部分氫氮等氣體，加入造氧化渣的渣料19kg/t控制終點碳0.21%，終點磷0.012%，出鋼溫度1620°C。出鋼過程吹氬攪拌，加入適量碳粉脫氧，含鋁脫氧劑(即，鋼芯鋁1.5kg/t)、包內(nèi)精煉渣料加入量15 kg/t鋼。
[0041](3) LF精煉:送電化渣、調(diào)渣、喂線、攪拌等，進(jìn)行鋼液的脫氧脫硫，去除夾雜，調(diào)整成分，控制溫度等處理。加入碳粉0.4kg/t、碳化娃1.0kg/t擴(kuò)散脫氧及喂入招線1.0kg/t強(qiáng)脫氧相的復(fù)合脫氧方式脫氧，根據(jù)取樣分析結(jié)果，加入2.6kg/t鋼鎳板調(diào)整鋼中鎳含量；在LF爐出鋼前喂鋁線0.4kg/t調(diào)整鋼中鋁含量，喂入硅鈣線0.35kg/t對夾雜物做變質(zhì)處理并深脫氧，出鋼溫度1610°C。
[0042](4)VD真空處理:LF出鋼后扒出3/5的精煉渣，鋼水入VD爐后，真空度67pa以下保持12分鐘，破空后測溫、取樣，鋼液軟吹15分鐘，將鋼液溫度調(diào)整到連鑄工藝中的溫度。
[0043]通過本發(fā)明提供的電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法，在充分利用現(xiàn)有工藝裝備，無需增加投資的情況下，通過改變電爐爐料結(jié)構(gòu)(鐵水+低鎳生鐵)，實現(xiàn)電爐大范圍、低成本冶煉含鎳(0.30~5.0%)合金鋼及齒輪鋼，具有良好的推廣應(yīng)用價值。
[0044]雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體地示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不脫離如所附權(quán)利要求和它們的等同物所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在此做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。應(yīng)當(dāng)僅僅在描述性的意義上而不是出于限制的目的來考慮實施例。因此，本發(fā)明的范圍不是由本發(fā)明的【具體實施方式】來限定，而是由權(quán)利要求書來限定，該范圍內(nèi)的所有差異將被解釋為包括在本發(fā)明中。
【權(quán)利要求】
1.一種電爐短流程冶煉含鎳鋼的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)配料:爐料結(jié)構(gòu)為鐵水和低鎳生鐵，爐料的總裝入量為54~56噸，其中，低鎳生鐵中的鎳含量為0.8~6質(zhì)量％， 低鎳生鐵的裝入量通過下式計算: 低鎳生鐵的裝入量=出鋼量X所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值+鋼鐵料的回收率+低鎳生鐵中的鎳含量+鎳回收率； 其中，所述低鎳生鐵的裝入量和出鋼量的單位為噸；所要冶煉的含鎳鋼中鎳含量下限值和低鎳生鐵中的鎳含量單位為％ ； (2)電爐初煉:通過吹氧進(jìn)行鋼液的脫碳，脫磷，去除鋼中的氫、氮氣體；其中，造氧化渣的渣料的加入量14kg/1~20kg/1 ;控制終點碳為0.06~0.25質(zhì)量％、終點磷≤0.015質(zhì)量％ ;出鋼過程中，含鋁脫氧劑的加入量為1.0kg/t~2.5kg/t、包內(nèi)精煉渣的加入量為1Okg/1 ~15kg/1 ;出鋼溫度為 1600 ~1680℃ ； (3)LF精煉:對鋼液進(jìn)行脫氧，脫硫，去除雜質(zhì)，調(diào)整成分；采用碳粉和碳化硅擴(kuò)散脫氧以及喂入鋁線強(qiáng)脫氧相脫氧的復(fù)合脫氧方式進(jìn)行脫氧；對鎳含量進(jìn)行微調(diào)；在1^爐出鋼前，喂鋁線調(diào)整鋼中鋁含量，喂入硅鈣線對夾雜物做變質(zhì)處理并深脫氧；出鋼溫度1560~1640 ℃ ； (4)VD真空處理:LF出鋼后扒出1/3~2/3的精煉渣；鋼液進(jìn)入VD爐后，在真空度67pa以下保持12~20分鐘，破空后測溫，取樣；鋼液軟吹10~20min，調(diào)整溫度至連鑄溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鋼鐵料的回收率為.0.90。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鎳回收率為0.99。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，出鋼過程吹氬攪拌，加入碳粉脫氧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，采用電解鎳或鎳板對鎳含量進(jìn)行微調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項所述的方法，其特征在于，所述含鎳鋼為齒輪鋼。
【文檔編號】C21C5/52GK103642978SQ201310658614
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】李法興, 張君平, 王學(xué)利, 翟正龍, 孫永喜, 劉永昌, 杜國強(qiáng), 盧乃雙, 袁淑君, 李小雄 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司