專利名稱：一種穩定提高含硼鋼中硼含量的冶煉方法
技術領域：
本發明涉及一種在含硼冷鐓鋼LF爐精煉過程提高和穩定含硼鋼硼回收率的工藝方法，屬鋼鐵冶金領域。
背景技術：
隨著用戶對鋼材質量和使用性能要求的日益提高，部份鋼種要求具有良好的淬性。硼做為一種提高鋼材淬透性的元素，另外，適量添加硼可提高鋼材的低溫沖擊性能，降低屈服強度，因此硼在煉鋼生產中得到廣泛應用。但由于硼的化學性質十分活潑，極易氧化，工藝和方法不當容易造成硼的回收率不穩定、同一含硼鋼爐次之間的硼含量差距較大，而且對鋼中的硼含量要求較低(彡O. 005%)，否則容易產生“硼脆”現象。硼的回收及在鋼中的要求具有以下特點
(I)鋼中的[O]、[N]含量直接影響硼的回收率，氧造成[B]的氧化，[N]容易生成氮化硼，降低硼的使用效果。(2)鋼中的[O]、[N]含量高，則硼的回收率低，硼的反應產物對鋼的性能反而不利。(3)鋼中的[O]、[N]含量不穩定，直接導致硼的回收不穩定。(4)鋼中的硼只有以酸溶硼的形式存在，才可發揮硼的有效作用。( 5 )硼元素在鋼中短時間內難以達到均勻分布。查相關文獻，硼的合金化主要有以下三種方式
(I)轉爐出鋼硼合金化此方式受轉爐終點控制的影響和鋼中氧含量波動大的影響，硼的回收率低普遍偏低，回收率波動很大，一般在10 65%。(2) LF精煉硼合金化此方式較轉爐出鋼硼合金化效果有明顯提高，但與操作和控制方法密切相關，波動也較大，一般在23. 5 71. 5%。(3)真空精煉硼合金化通過LF精煉后再進行真空處理后進行硼合金化，硼的回收率可達90%以上。為了提高和保證含硼冷鐓鋼的質量，降低生產成本，研究進一步提高和穩定LF精煉硼合金化的方法對提高含硼鋼的質量具有重要意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種LF爐精煉過程提高和穩定含硼冷鐓鋼硼含量的冶煉方法，擺脫了硼合金化對真空精煉的依賴，保證了后工序對含硼鋼的質量要求。本發明的技術方案為轉爐出鋼過程采用高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鐵芯鋁進脫氧合金化，采用全程底吹氬及渣洗工藝，降低鋼中的氧含量和氮含量；出鋼完畢鋼水吊至氬站，力口鋁鐵調整鋼中氧活度至要求控制范圍后轉至LF精煉爐；LF爐精煉采用埋弧操作、軟吹氬控制、深脫氧工藝、鈦合金化工藝后再進行硼合金化，之后再進行長時軟吹氬，鋼中的硼回收率達82% 86%，爐與爐之間的波動量小于O. 0005%,達到了理想的控制水平，擺脫了硼合金化對真空精煉的依賴，保證了后工序對含硼鋼的質量要求。本發明的LF爐精煉過程提高和穩定含硼冷鐓鋼硼含量的生產方法按以下步驟進行
A、鋼水采用50噸LD轉爐頂底復合吹煉，出鋼鋼包鋼水量出至10 12t時，向鋼包加入聞碳猛鐵、聞碳絡鐵、鐵芯招脫氧合金化，脫氧合金化順序為聞碳猛鐵一聞碳絡鐵一鐵芯鋁，加入量控制為高碳錳鐵9. 8 11. lkg/t,H，高碳鉻鐵2. 2 4. 151^八鋼，鐵芯鋁1.5 2. 6kg/tIH ;出鋼過程采用渣洗及全程底吹氬工藝，出鋼前向鋼包底部加入石灰4 kg/tIH、精煉渣1. 20kg/t,H，氬氣流量控制為25 35NL/min ；
B、鋼水吊至氬站，定氧后根據鋼水氧活度加入鋁鐵調整鋼中氧含量(氧與鋼水量的質量比)至15 20X 10_6，全過程用15 25 NL/min小氬量進行吹氬；
C、氬站鋼水氧活度合格后吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣采用小氬量(15 25NL/min)吹氬2分鐘，然后下電極采用檔位6 8檔化渣；通電3 4分鐘后，抬電極觀察爐內化渣情況，之后測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰2 3kg/t_，然后加入0. 40 0. 60kg/t,H 電石，0. 20 0. 60kg/t 鋼鋁鐵(含 A148 52%,塊度不得超過 95mmX 95mmX 55mm)對爐渣進行脫氧并調整流動性，爐渣流動性較好后于渣面撒入增碳劑(固定C含量94%)0. 40 0. 601^八《使爐渣泡沬化后，下電極將鋼水溫度加熱至1580 1600°C ；
D、根據鋼樣檢驗結果，補加合金同步調整鋼水成分和溫度至合格范圍，然后觀察渣樣，爐渣變白后定氧，當鋼中的氧含量彡5X 10_6，可確保爐渣成分FeO+MnO(質量百分比X1. 0%、SiO2 (質量百分比X15. 0%后，適當加大氬量，形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈內加入鈦鐵1. 13 1. 32 kg/tIH，對鋼水進行鈦合金化并進一步脫除鋼中N含量；
E、加鈦鐵后立即調低氬流量至10 15NL/min，軟吹氬3min，保證鈦合金化充分熔化并反應后，再次適當加大氬量形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈內加入硼鐵(FeB17)
0.20 0. 24kg/t,H，加入硼鐵后立即調低氬流量至10 15 NL/min軟吹氬5min ；
F、軟吹氬結束后開至喂線工位，喂入鈣鐵線7 Sm/tIH(開澆爐喂入鈣鐵線Sm/ ，連澆爐喂入鈣鐵線7m/ tIH)，然后低氬流量10 15 NL/min軟吹氬8min，軟吹完畢加入大包覆蓋劑0. 8 1. 0kg/tIH，將鋼包車打至等待工位吊至連鑄平臺，將鋼水澆鑄成150_X150_方坯。本發明與現有技術相比具有下列優點和效果
優點(1)通過轉爐出鋼過程和氬站全程吹氬，最大限度排出鋼中的氮含量，可有效提高鋼中的硼含量。(2)通過氬站、LF精煉嚴格控制較低而穩定的氧活度，可減少硼的氧化，提高和穩定鋼中的酸溶硼含量。(3)通過LF精煉低氧含量后的鈦合金化，可結合大部份鋼中的N含量，提高硼的回收率。(4)通過軟吹氬控制，一方面可進一步排出鋼中的氣體含量并有效減少鋼水吸氣，提高和穩定硼的回收率，另一方面經硼合金化后的較長時間的軟吹，可保證硼合金化的均勻和硼合金化產物的排出。效果鋼水經LF精煉后取鋼水樣分析，硼回收率穩定在82% 86%，爐與爐之間熔煉成分硼含量偏差小于0. 0005%，成功解決了 LF爐精煉處理過程硼回收率偏低且波動大的問題。本發明的LF爐精煉過程 提高和穩定含硼冷鐓鋼硼含量的冶煉方法，對軟吹氬技術和氮含量控制技術進行集成創新，使硼的回收率得到提高和穩定，較好地滿足了含硼冷鐓鋼對淬透性和質量控制的要求。
具體實施例方式以下實施例用于闡述本發明，但本發明的保護范圍并不僅限于以下實施例。實施例1
以LF精煉10B21高強度冷鐓鋼為例，包括以下工序和步驟
A、鋼水采用50噸LD轉爐頂底復合吹煉，出鋼鋼包鋼水量至10.5t時，向鋼包加入高碳猛鐵10. 8kg/t,H、聞碳絡鐵2. 8kg/t,H、鐵芯招2. 51^/1:_進行脫氧合金化,合金加入順序為高碳錳鐵一高碳鉻鐵一鐵芯鋁，出鋼過程采用渣洗及全程底吹氬工藝，出鋼前向鋼包底部加入石灰4. 0kg/tiH、精煉洛1. 2kg/tiH,lS氣流量控制為26 28NL/min ； B、鋼水吊至氬站，定氧后氧活度為35X10_6(氧與鋼水量的質量比，以下同)，加入鋁鐵O. 60kg/tiH,加入招鐵后3min定氧，氧活度為18X 10_6,全過程用24 NL/min小気量進行吹
3 οC、氬站鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣采用小氬量19NL/min吹氬2分鐘，然后下電極采用檔位7檔化渣；通電3分鐘后，抬電極觀察爐內化渣情況，測溫1560°C、取樣；補加石灰2. 4kg/t鋼，加入O. 50kg/tiH電石，O. 40kg/t鋼鋁鐵(含A148 52%，塊度不超過95mmX95mmX55mm)對爐渣進行脫氧并調整流動性，爐渣流性較好后于渣面撒入增碳劑(固定C含量94%) O. 60kg/tiH,使爐渣泡沬化后下電極將鋼水溫度加熱至1595°C。D、根據鋼樣檢驗結果，補加高碳錳鐵O. 40kg/t·同步調整鋼水成分和溫度至合格范圍，觀察爐渣已變白，測溫1625°C，定氧氧活度3X 10_6，分析爐渣成分FeO+MnO(質量百分t匕)為O. 56%，SiO2 (質量百分比)為12. 50%后，適當加大氬量，形成350mm的亮圈，然后于売圈內加入欽鐵1. 30kg/t,對鋼水進行欽合金化并進一步脫除鋼中N含量；
E、加鈦鐵后立即調低気流量至14L/min,吹気3min保證鈦合金化充分熔化后適當加大氬量形成380mm的亮圈，然后于亮圈內加入硼鐵Fe-B17 O. 20kg/tiH,加入硼鐵后立即調低気流量至14 NL/min軟吹気5min。F、軟吹氬結束后開至喂線工位，喂入鈣鐵線7. Om/t ，然后低氬流量14NL/min軟吹氬8min，軟吹完畢加入大包覆蓋劑1. 00kg/t ，將鋼包車打至等待工位吊至連鑄平臺進行澆鑄，將鋼水澆鑄成150mm X 150mm的方坯。實施例2
以LF精煉10B21高強度冷鐓鋼為例，包括以下工序和步驟
A、鋼水采用50噸LD轉爐頂底復合吹煉，出鋼鋼包鋼水量出至Ilt時，向鋼包加入高碳猛鐵、聞碳絡鐵、鐵芯招脫氧合金化，脫氧合金化順序為聞碳猛鐵一聞碳絡鐵一鐵芯招，加入量控制為高碳錳鐵10. 0kg/t ，高碳鉻鐵3. lkg/t ，鐵芯鋁2. 0kg/t·;出鋼過程采用渣洗及全程底吹氬工藝，出鋼前向鋼包底部加入石灰4kg/t 、精煉渣1. 20kg/t ，氬氣流量控制為 30NL/min ；
B、鋼水吊至気站,定氧后氧活度為30X1(Γ6,加入招鐵0. 50kg/tiH,加入招鐵后3min定氧，氧活度為16Χ10Λ全過程用22 NL/min小気量進行吹気。C、氬站鋼水氧活度合格后吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣采用小氬量20NL/min吹氬2分鐘，然后下電極采用檔位7檔化渣；通電3分鐘30.秒后，抬電極觀察爐內化渣情況，之后測溫1615°C、取樣；若渣況較稀，補加石灰2. 5kg/tIH，然后加入0. 50kg/t鋼電石，0. 40kg/t鋼招鐵(含A148 52%，塊度不超過95mmX 95mmX 55mm)對爐洛進行脫氧并調整流動性，爐渣流動性較好后于渣面撒入增碳劑(固定C含量94%)0. 50kg/tIH使爐渣泡沬化后，下電極將鋼水溫度加熱至1594°C ；
D、根據鋼樣檢驗結果，補加合金高碳錳鐵0.4kg/t_，調整鋼水成分和溫度至合格范圍，然后觀察渣樣，爐渣變白后定氧，鋼中的氧含量為3\10_6，分析爐渣成分？6(^110 (質量百分比)0. 80%、SiO2 (質量百分比)<13. 0%后，適當加大氬量，形成350mm的亮圈，然后于亮圈內加入鈦鐵1. 20 kg/tIH，對鋼水進行鈦合金化并進一步脫除鋼中N含量；
E、加鈦鐵后立即調低気流量至13NL/min,軟吹気3min,保證鈦合金化充分熔化并反應后,再次適當加大氬量形成360mm的亮圈，然后于亮圈內加入硼鐵(FeB17) 0. 22kg/t■，加入硼鐵后立即調低気流量至15NL/min軟吹気5min ；
F、軟吹氬結束后開至喂線工位，喂入鈣鐵線7m/，然后低氬流量12NL/min軟吹氬8min，軟吹完畢加入大包覆蓋劑1. 0kg/tIH，將鋼包車打至等待工位吊至連鑄平臺，將鋼水燒鑄成150mmX 150mm的方還。實施例3
以LF精煉10B21高強度冷鐓鋼為例，包括以下工序和步驟
A、鋼水采用50噸LD轉爐頂底復合吹煉，出鋼鋼包鋼水量出至10.5t時，向鋼包加入高碳猛鐵、聞碳絡鐵、鐵芯招脫氧合金化，脫氧合金化順序為聞碳猛鐵一聞碳絡鐵一鐵芯招，加入量控制為高碳錳鐵9. 8kg/tIH，高碳鉻鐵2. 3kg/tIH，鐵芯鋁1. 6kg/tIH ;出鋼過程采用渣洗及全程底吹氬工藝，出鋼前向鋼包底部加入石灰4 kg/tIH、精煉渣1. 20kg/tIH，氬氣流量控制為26NL/min ；
B、鋼水吊至I!站,定氧后氧活度為35X 10'加入招鐵0. 50kg/tffl,加入招鐵后3min定氧，氧活度為15X10_6,全過程用16 NL/min小Il量進行吹Il。C、氬站鋼水氧活度合格后吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣采用小氬量16NL/min吹氬2分鐘，然后下電極采用檔位6檔化渣；通電3分鐘后，抬電極觀察爐內化渣情況，之后測溫、取樣；若洛況較稀，補加石灰2kg/t,H,然后加入0. 40kg/t■電石,0. 30kg/1鋼鋁鐵(含A148飛2%，塊度不超過95mmX95mmX55mm)對爐渣進行脫氧并調整流動性，爐渣流動性較好后于渣面撒入增碳劑(固定C含量94%)0. 401^八_使爐渣泡沬化后，下電極將鋼水溫度加熱至1585°C ；
D、根據鋼樣檢驗結果，補加合金高碳錳鐵0.4kg/t_，調整鋼水成分和溫度至合格范圍，然后觀察渣樣，爐渣變白后定氧，鋼中的氧含量為2. 5\10_6，分析爐渣成分？6(^110 (質量百分比)0. 75%、SiO2 (質量百分比)為12. 5%后，適當加大氬量，形成350mm的亮圈，然后于売圈內加入欽鐵1. 15 kg/t■,對鋼水進行欽合金化并進一步脫除鋼中N含量；
E、加鈦鐵后立即調低気流量至10NL/min,軟吹気3min,保證鈦合金化充分熔化并反應后,再次適當加大氬量形成300mm的亮圈，然后于亮圈內加入硼鐵(FeB17) 0. 21kg/tIH,加入硼鐵后立即調低気流量至12NL/min軟吹気5min ；
F、軟吹氬結束后開至喂線工位，喂入鈣鐵線7m/，然后低氬流量12 NL/min軟吹氬8min，軟吹完畢加入大包覆蓋劑0. 8kg/tIH，將鋼包車打至等待工位吊至連鑄平臺，將鋼水燒鑄成150mmX 150mm方還。
權利要求
1.一種穩定提高含硼鋼中硼含量的冶煉方法，其特征在于按以下步驟進行 A、鋼水采用LD轉爐頂底復合吹煉，出鋼鋼包鋼水量出至10 12t時，向鋼包加入高碳猛鐵、聞碳絡鐵、鐵芯招脫氧合金化，加入量為聞碳猛鐵9. 8 11. lkg/1 ,聞碳絡鐵2.2 4. 15kg/tIH，鐵芯鋁1. 5 2. 6kg/tIH ;出鋼過程采用渣洗及全程底吹氬工藝，出鋼前向鋼包底部加入石灰4 kg/tIH、精煉渣1. 20kg/tIH，氬氣流量控制為25 35NL/min ； B、鋼水吊至氬站，定氧后根據鋼水氧活度加入鋁鐵調整鋼中氧含量，氧與鋼水量的質量比至15 20X 10_6，全過程用15 25 NL/min小氬量進行吹氬； C、氬站鋼水氧活度合格后吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣采用小氬量15 25NL/min吹氬2分鐘，然后下電極采用檔位6 8檔化渣；通電3 4分鐘后，抬電極觀察爐內化洛情況，之后測溫、取樣，若洛況較稀，補加石灰2 3kg/t,H,然后加入0. 40 0. 60kg/t■電石，0. 20 0. 60kg/tIH鋁鐵，對爐渣進行脫氧并調整流動性，爐渣流動性較好后于渣面撒入增碳劑0. 40 0. 601^八《使爐渣泡沬化后，下電極將鋼水溫度加熱至1580 1600°C ； D、根據鋼樣檢驗結果，補加合金同步調整鋼水成分和溫度至合格范圍，然后觀察渣樣，爐渣變白后定氧，當鋼中的氧含量彡5X10_6，確保爐渣成分FeO+MnO質量百分比〈1. 0%、SiO2質量百分比〈15. 0%后，適當加大氬量，形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈內加入鈦鐵1. 13 1. 32 kg/tIH，對鋼水進行鈦合金化并進一步脫除鋼中N含量； E、加鈦鐵后立即調低氬流量至10 15NL/min，軟吹氬3min，保證鈦合金化充分熔化并反應后，再次適當加大氬量形成300 400mm的亮圈，然后于亮圈內加入硼鐵FeB170.20 0. 24kg/t,H，加入硼鐵后立即調低氬流量至10 15 NL/min軟吹氬5min ； F、軟吹氬結束后開至喂線工位，喂入鈣鐵線7 8m/，然后低氬流量10 15 NL/min軟吹氬8min，軟吹完畢加入大包覆蓋劑0. 8 1. 0kg/tIH，將鋼包車打至等待工位吊至連鑄平臺，將鋼水澆鑄成方坯。
2.根據權利要求1所述的穩定提高含硼鋼中硼含量的冶煉方法，其特征在于C步驟中所述的鋁鐵含A148 52%,塊度不超過95mmX95mmX 55mm。
3.根據權利要求1所述的穩定提高含硼鋼中硼含量的冶煉方法，其特征在于C步驟中所述的增碳劑固定碳含量94%。
全文摘要
本發明是一種穩定提高含硼鋼中硼含量的冶煉方法。通轉爐出鋼過程采用高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鐵芯鋁進脫氧合金化，采用全程底吹氬及渣洗工藝，降低鋼中的氧含量和氮含量；出鋼完畢鋼水吊至氬站，加鋁鐵調整鋼中氧活度至要求控制范圍后轉至LF精煉爐；LF爐精煉采用埋弧操作、軟吹氬控制、深脫氧工藝、鈦合金化工藝后再進行硼合金化，之后再進行長時軟吹氬，鋼中的硼回收率達82%～86%，解決了硼回收率低且不穩定的問題，爐與爐之間的波動量小于0.0005%，達到了理想的控制水平，擺脫了硼合金化對真空精煉的依賴，保證了后工序對含硼鋼的質量要求。
文檔編號C21C7/072GK102994700SQ201210493338
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者張衛強, 常躍昌, 楊春雷, 章祝雄, 李金柱, 張繼斌, 陳偉, 楊錦文, 岳偉, 朱錫森 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司