一種精確控制鋼中硼含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶煉工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冶煉含硼鋼過(guò)程中精確控制鋼中硼含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼中加入少量硼主要是為了提高鋼的淬透性。由于硼的化學(xué)性質(zhì)極為活潑，很容易與鋼中的氧、氮結(jié)合，使硼失去作用，而且鋼中的硼含量又極少，所以在硼鋼的冶煉中如何保證穩(wěn)定地獲得適量的酸溶硼而且均勻地分布在鋼中是非常重要的。
[0003]傳統(tǒng)冶煉含硼鋼的工藝通常是在煉鋼爐外精煉(LF爐、VD爐、RH爐)的中后期，通過(guò)加入鋁、鋯等合金充分脫氧，加鈦合金充分固氮，之后再加入硼鐵或含硼包芯線進(jìn)行硼合金化，以消耗貴重金屬鈦來(lái)保證硼的收得率。
[0004]文獻(xiàn)《特殊鋼》1992年第5期“冶金因素對(duì)硼鋼中B回收率的影響”中介紹了應(yīng)用傳統(tǒng)工藝冶煉含硼鋼，采用脫氧固氮的合金加入方式，其最佳含量應(yīng)控制在A1:0.02%?0.05 %，T1:0.03 %?0.05 %，加入順序?yàn)锳l-T1-B,此種工藝硼的回收率僅為10 %?65 %。
[0005]專利“小方坯連鑄低碳含硼鋼的生產(chǎn)方法”(CN1309856C)中采用喂入含硼包芯線方式進(jìn)行硼合金化，所不同的是在喂入含硼包芯線前先喂入Ca-Si包芯線，進(jìn)行夾雜物變性處理，凈化鋼液，但經(jīng)過(guò)該工序處理后硼的回收率僅為40%?50%，并沒(méi)有得到提高，而且嚴(yán)格限制鋼液中的Mn/S不低于13。
[0006]“一種硼鐵和鈦鐵的復(fù)合包芯線及其應(yīng)用”(CN101445855A)中介紹的包芯線可使硼回收率達(dá)到90%，但該方法仍以消耗鈦鐵為代價(jià)來(lái)提高硼的回收率，采用喂線方式雖能提高硼收得率，但仍存在鋼液喂線的共性問(wèn)題，即喂入鋼液的深度、收得率、均勻性等不穩(wěn)定問(wèn)題，另外，制作包芯線的工藝較復(fù)雜，成本較高。
[0007]不同于上述傳統(tǒng)冶煉工藝方法的是，專利公開(kāi)號(hào)CN1296504C公開(kāi)了一種“用含硼生鐵直接冶煉硼鋼的方法”，其含硼鐵水是采用高爐分離硼鐵礦提取B203時(shí)得到的一種自然含硼金屬產(chǎn)物。但是，由于含硼鐵水中娃和硫含量很高，分別為2.0%?2.5%和0.06%?0.10%，所以導(dǎo)致煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的渣量大，使生產(chǎn)成本增加；另外，硼以B203形式存在，在煉鋼過(guò)程中，將上浮至渣中去除，降低了硼的收得率。
[0008]以上所介紹的硼合金化方法，無(wú)論采用硼鐵還是含硼包芯線都需要消耗貴重金屬鈦來(lái)保證硼在鋼中的收得率。另外，采用這些工藝方法硼的收得率并不十分穩(wěn)定，而且均勻性較差。因此，需要研究出一種新的方法來(lái)提高硼收得率和穩(wěn)定性，并能降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種精確控制鋼中硼含量的方法，其目的在于提高硼的收得率和穩(wěn)定性，減少固氮時(shí)金屬鈦的加入量，降低生產(chǎn)成本。
[0010]為此，本發(fā)明采取了如下解決方案:
[0011]—種精確控制鋼中硼含量的方法，其特征在于:
[0012]1、轉(zhuǎn)爐冶煉，出鋼過(guò)程中向鋼包中加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧；進(jìn)入氬站吹氬時(shí)間彡3min,lS氣流量為40?60Nm3/h。
[0013]2、LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，LF終點(diǎn)控制α [0] ( 0.0003%。
[0014]3、RH爐精煉，進(jìn)行循環(huán)脫氮?dú)馓幚?，?dāng)鋼液中[N] ( 0.0020%時(shí)，根據(jù)冶煉鋼種的硼含量要求加入含硼球體進(jìn)行硼合金化，加入量為0.05?0.5kg/t鋼，采用連續(xù)振動(dòng)方式加入，并凈循環(huán)3?5min之后出鋼。
[0015]4、連鑄，采取保護(hù)澆注。
[0016]所述含硼球體由外殼和芯部?jī)刹糠炙M成，其外殼組成被％為:B4C90%?95%、粘結(jié)劑5%?10% ;芯部組成財(cái)％為出4020%?60%、赤鐵礦10%?40% ;CaC0310%?40%、粘結(jié)劑 3%~ 5%0
[0017]所述粘結(jié)劑為粘土、皂土、高鋁水泥、膨潤(rùn)土、水玻璃中的一種或任意兩種混合物。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]本發(fā)明通過(guò)控制冶煉和精煉過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)和工藝，并利用含硼球體代替金屬鈦進(jìn)行固氮，不僅可減少貴重金屬的使用，降低生產(chǎn)成本，而且可提高鋼中硼的穩(wěn)定性和收得率，使硼收得率達(dá)到70%?90%。因此，本發(fā)明無(wú)論從生產(chǎn)成本上，還是硼收得率和穩(wěn)定性上都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)硼生產(chǎn)工藝方法，具有很好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
[0021]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機(jī)械用鋼。
[0022]1、轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼水重量102 B屯，出鋼過(guò)程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進(jìn)行脫氧，然后進(jìn)入IS站吹IS 4min,lS氣流量為45Nm3/h。
[0023]2、LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點(diǎn)aw]=0.0002%。
[0024]3、RH爐精煉，當(dāng)鋼液中[N] = 0.0017%時(shí)，從合金料倉(cāng)中采用連續(xù)振動(dòng)方式加入36kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)3min后取樣進(jìn)行分析。含硼球體加入前鋼水硼含量0.0004%,加入后硼含量0.0026%,經(jīng)計(jì)算得硼收得率78.8%。
[0025]4、連鑄采取保護(hù)澆注。
[0026]含硼球體組分被％為:芯部:B4C20%、赤鐵礦40%、CaC0335%、粘土 5%。外殼:B4C90%、粘土 10%。芯部球體直徑20mm，外殼厚度4mm，整個(gè)球體直徑為28mm。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機(jī)械用鋼。
[0029]1、轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼水重量95噸，出鋼過(guò)程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進(jìn)行脫氧，然后進(jìn)入IS站吹IS 3min,lS氣流量為50Nm3/h。
[0030]2、LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點(diǎn)aw]=0.0003%。
[0031]3、RH爐精煉，當(dāng)鋼液中[N] = 0.0015%時(shí)，從合金料倉(cāng)中采用連續(xù)振動(dòng)方式加入22.5kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)4min后取樣進(jìn)行分析。含硼球體加入前鋼水硼含量0.0003%，加入后硼含量0.0028%，硼收得率86.7%0
[0032]4、連鑄，采取保護(hù)澆注。
[0033]含硼球體組分wt %為:芯部:B4C30 %、赤鐵礦30 %、CaC0335 %、高鋁水泥5 %。外殼:B4C92%、高鋁水泥8%。芯部球體直徑22mm，外殼厚度4mm，整個(gè)球體直徑為30mm。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機(jī)械用鋼。
[0036]1、轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼水重量101噸，出鋼過(guò)程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進(jìn)行脫氧，然后進(jìn)入IS站吹IS 5min,lS氣流量為50Nm3/h。
[0037]2、LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點(diǎn)aw]=0.0002%。
[0038]3、RH爐精煉，當(dāng)鋼液中[N] = 0.0016%時(shí)，從合金料倉(cāng)中采用連續(xù)振動(dòng)方式加入19kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)5min后取樣進(jìn)行分析。球體加入前鋼水硼含量0.0004%,加入后硼含量0.0030 %，經(jīng)計(jì)算得硼收得率89.3 %。
[0039]4、連鑄，采取保護(hù)澆注。
[0040]含硼球體組分被％為:芯部B4C40%、赤鐵礦30%、CaC0327%、2%粘土+1%水玻璃。外殼:B4C95%、粘結(jié)劑為3%粘土+2%水玻璃。芯部球體直徑23mm，外殼厚度5mm，整個(gè)球體直徑為33mm。
[0041]實(shí)施例4:
[0042]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機(jī)械用鋼。
[0043]1、轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼水重量100.3噸，出鋼過(guò)程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進(jìn)行脫氧，然后進(jìn)入氬站吹氬4min，氬氣流量為60Nm3/h。
[0044]2、LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點(diǎn)aw]=
0.0003%。
[0045]3、RH精煉，當(dāng)鋼液中[N] = 0.0020 %時(shí)，從合金料倉(cāng)中采用連續(xù)振動(dòng)方式加入15.3kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)5min后取樣進(jìn)行分析。球體加入前鋼水硼含量0.0004%,加入后硼含量0.0029%,硼收得率84.3%。
[0046]4、連鑄，采取保護(hù)澆注。
[0047]含硼球體組分被％為:芯部:B4C50%、赤鐵礦25%、CaC0322%、皂土 3%。外殼:B4C93%、皂土 7%。芯部球體直徑25mm，外殼厚度4mm，整個(gè)球體直徑為33mm。
[0048]實(shí)施例5:
[0049]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機(jī)械用鋼。
[0050]1、轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼水重量102 B屯，出鋼過(guò)程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進(jìn)行脫氧，然后進(jìn)入IS站吹IS 5min,lS氣流量為60Nm3/h。
[0051]2、LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點(diǎn)aw]=0.0002%。
[0052]3、RH爐精煉，當(dāng)鋼液中[N] = 0.0018%時(shí)，從合金料倉(cāng)中采用連續(xù)振動(dòng)方式加入
11.8kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)4min后取樣進(jìn)行分析。球體加入前鋼水硼含量0.0003%，力口入后硼含量0.0026%,硼收得率82.7%。
[0053]4、連鑄，采取保護(hù)澆注。
[0054]含硼球體組分wt %為:芯部:B4C60 %、赤鐵礦20 %、CaC0315 %、粘結(jié)劑為3 %膨潤(rùn)土+2%高鋁水泥。外殼:B4C93%、粘結(jié)劑為5%膨潤(rùn)土+2%高鋁水泥。芯部球體直徑25mm，外殼厚度3mm，整個(gè)球體直徑為31mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種精確控制鋼中硼含量的方法，其特征在于: (1)轉(zhuǎn)爐冶煉，出鋼過(guò)程中向鋼包中加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧；進(jìn)入氬站吹氬時(shí)間彡3min,lS氣流量為40?60Nm3/h ； ⑵LF爐精煉，進(jìn)行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，LF終點(diǎn)控制α [0]彡 0.0003% ； (3)RH爐精煉，進(jìn)行循環(huán)脫氮?dú)馓幚?，?dāng)鋼液中[Ν]彡0.0020%時(shí)，根據(jù)冶煉鋼種的硼含量要求加入含硼球體進(jìn)行硼合金化，加入量為0.05?0.5kg/t鋼，采用連續(xù)振動(dòng)方式加入，并凈循環(huán)3?5min之后出鋼； (4)連鑄，采取保護(hù)澆注。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確控制鋼中硼含量的方法，其特征在于，所述含硼球體由外殼和芯部?jī)刹糠炙M成，其外殼組成被％為:B4C90%?95%、粘結(jié)劑5%?10%;芯部組成財(cái)％為:B4C20%?60%、赤鐵礦10%?40% ;CaC0310%?40%、粘結(jié)劑3%?5% ； 所述粘結(jié)劑為粘土、皂土、高鋁水泥、膨潤(rùn)土、水玻璃中的一種或任意兩種混合物。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種精確控制鋼中硼含量的方法，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中向鋼包中加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧；氬站吹氬時(shí)間≥3min，氬氣流量40～60Nm3/h。LF爐精煉控制終點(diǎn)α[O]≤0.0003％。RH爐精煉進(jìn)行循環(huán)脫氮?dú)馓幚?，?dāng)鋼液中[N]≤0.0020％時(shí)，根據(jù)冶煉鋼種硼含量要求加入含硼球體進(jìn)行硼合金化，加入量為0.05～0.5kg/t鋼，采用連續(xù)振動(dòng)方式加入，凈循環(huán)3～5min后出鋼。連鑄采取保護(hù)澆注。本發(fā)明不僅可減少貴重金屬的使用，降低生產(chǎn)成本，而且可提高鋼中硼的穩(wěn)定性和收得率，使硼收得率達(dá)到70％～90％。
【IPC分類(lèi)】C21C7/10, C21C7/00, C21C5/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105274281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410284076
【發(fā)明人】陳本文, 蘇春霞, 付超, 董恩龍, 章澎, 修國(guó)濤
【申請(qǐng)人】鞍鋼股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年6月23日