一種高錳耐磨鋼的冶煉方法
2023-05-05 20:26:56 1
一種高錳耐磨鋼的冶煉方法
【專利摘要】本發明公開了一種高錳耐磨鋼的冶煉方法，在冶煉過程中將大量合金在中頻爐熔化後與轉爐冶煉的粗鋼水混合成Mn13鋼，與在鋼液中直接加固體合金冶煉相比，縮短了冶煉時間，降低成品P、S含量，可以實現多爐連鑄；由於中頻爐對貴重金屬燒損小，中頻爐溶液倒入深脫氧後的鋼水，提高貴重金屬元素Cr、Mn等的回收率，從而降低生產成本。
【專利說明】一種高錳耐磨鋼的冶煉方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高錳耐磨鋼的冶煉方法，屬於冶金【技術領域】。
【背景技術】
[0002]高錳耐磨鋼Mnl3具有其它耐磨材料無法比擬的加工硬化特性，在較大衝擊載荷或較大接觸應力的作用下，鋼板表層產生加工硬化，表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上，從而產生高耐磨的表面層，而鋼板內層奧氏體仍保持良好的衝擊韌性。已成為磁懸浮列車、保險柜、防彈車、鑿巖機器人、新型坦克等先進設備中首選的耐磨材料。
[0003]從2002年Mnl3國內研製成功到目前為止，主要依靠電弧爐冶煉，冶煉過程合金在電爐內加入，主要金屬元素(Cr、Mn等)回收率低；生產周期長,成本高,產品競爭力低。
【發明內容】
[0004]為了克服上述不足，本發明旨在提供一種高錳耐磨鋼的冶煉方法，使高錳耐磨鋼Mnl3縮短冶煉周期，降低成品P、S含量，提高主要金屬元素Cr、Mn等的回收率，從而降低生產成本。
[0005]本發明Mnl3的國標成分要求為:
C:0.90-1.20%、S1: 0.30-0.80%、Mn: 11.00-14.00%、P ( 0.035%、S ≤ 0.030%,為保證Mnl3的性能，在實際生產過程中還需加入一定量的Cr、Mo和V元素，其控制範圍為:
Cr:0.60-1.00%、Mo:0.05-0.15%、V:0.05-0.15%
其餘為Fe和不可避免物質。
[0006]本發明提供的一種高錳耐磨鋼的冶煉方法，工藝步驟為:轉爐+中頻爐冶煉、LF鋼包精煉、RH脫氣、連鑄，其特徵在於:具體的操作步驟如下:
①轉爐+中頻爐冶煉
脫硫處理，脫硫後的鐵水和生鐵質量百分比為:
C:3.8-4.2%、S1:0.30-0.60%、Mn:0.30±0.01%、P:0.070±0.002%、S ≤ 0.005%，其餘為Fe和不可避免物質；
高爐鐵水經脫硫處理後兌入轉爐，同時加入質量分數10%的脫硫生鐵，按正常冶煉過程冶煉，冶煉終點前倒出50%以上爐渣，然後加入500kg鐵礦石和1.5噸石灰點吹I分鐘，取樣分析PS 0.005%後出鋼，出鋼過程加入鋁丸和矽鐵，其中鋁丸的加入量為2.5kg/t，矽鐵的加入量為8.lkg/t，轉爐出鋼過程擋渣，渣厚< 50mm ;轉爐出鋼後成分為:
C:0.10-0.15、S1:0.40-0.60、Mn:0.05-0.15、P ≤ 0.010、S ≤ 0.007、Cr:0.01-0.05、Mo:0.10-0.20、V:0.10-0.20 ；
轉爐冶煉時，用中頻爐將高碳鉻鐵和電解金屬錳熔化，其中高碳鉻鐵的加入量為12.3kg/t，高碳鉻鐵的成分為:
C:6.0-7.9%、Si:1.0-1.5%, Cr:58-61%, P:0.020-0.030%,S:0.020-0.030%、其餘為 Fe和不可避免物質；
其中電解金屬錳的加入量為140 kg/t ;電解金屬錳成分為:Mn:99.7-99.9%，其餘為不可避免物質；
熔化後的合金熔液與轉爐粗鋼水混合，混合後鋼液成分為:
C:0.17-0.24%、S1:0.40-0.60%、Mn:11.5-12.5%、P 大於 0.013%、S 大於 0.010%、Cr:0.65-0.85%、Mo:0.05-0.15%、V:0.05-0.15%
②LF鋼包精煉
熔化後的合金熔液與轉爐粗鋼水混合。將混合後的鋼液運往LF爐精煉、調整碳成分、微調其他成分到完全符合Mnl3標準要求後到RH脫氣；鋼液成分為:
C:0.90-1.20%、S1: 0.30-0.80%、Mn: 11.00-14.00%、P 大於 0.035%、S 大於 0.030%, Cr:
0.60-1.00%、Mo:0.05-0.15%、V:0.05-0.15%，其餘為 Fe 和不可避免物質；
③RH脫氣
鋼水到達RH後，抽真空循環3分鐘測溫、取樣，在真空度小於IOmbar下循環時間大於10分鐘，測溫，破空，供連鑄。
[0007]④連鑄
鋼水到連鑄叉臂後鎮靜5- 8分鐘，開澆，對於220_厚度鋼坯，二次冷卻水用量為530L/t鋼，拉還速度為0.8-1.0m/m in。
[0008]本發明的有益效果:本發明由於將冶煉Mnl3所需的大量合金在中頻爐中熔化後與轉爐粗煉鋼水混合，縮短了電爐煉鋼時間，提高合金回收率，全線冶煉時間縮短到45min，可以實現連鑄多爐連澆；Mn、Cr回收率達到96%，且成品P降到0.020%以下。
【具體實施方式】
[0009]下面通過實施例來進一步說明本發明，但不局限於以下實施例。
[0010]實施例1:
有30噸中頻爐一座，熔化合金滿爐時熔化周期為60min，留鋼50%時，熔化周期為40min ;另有80t轉爐3座，冶煉Mnl3時，成分控制如下:
C:0.95-1.15%、S1: 0.40-0.70%、Mn: 11.50-13.50%、P 大於 0.020%、S 大於 0.010%, Cr:
0.60-1.00%、Mo:0.05-0.15%、V:0.05-0.15%
(I)冶煉Mnl3使用的高碳鉻鐵成分為
C: 7.0%、S1:1.0%, Cr:60%、P:0.025%、S:0.020%，其餘為 Fe 和不可避免物質；
電解金屬錳成分為:Mn:99.7%，其餘為不可避免物質；
按I噸高碳鉻鐵、10噸電解金屬錳的比例裝滿中頻爐熔化；
實際入中頻爐高碳鉻鐵0.993t、電解金屬錳10.007t。
[0011](2)中頻爐送電20分鐘後轉爐裝入脫硫後的鐵水69.8t和脫硫後的生鐵8.lt，開始正常冶煉，脫硫後的鐵水成分為:
C:4.1%、S1:0.45%、Mn:0.29%、P:0.070%、S:0.003%，其餘為 Fe 和不可避免物質；
生鐵的成分為:
C:3.9%、S1: 0.40%、Mn: 0.31%、P:0.071%、S:0.003%，其餘為 Fe 和不可避免物質。
[0012]冶煉終點前倒出50%以上爐渣，然後加入497Kg鐵礦石和1.50噸石灰點吹I分鐘，取樣分析P=0.005%後出鋼，出鋼過程加入鋁丸205kg、矽鐵665 kg、碳粉100kg、鑰鐵和釩鐵，轉爐出鋼過程擋渣，渣厚< 50mm ；
轉爐出鋼量71.1噸，出鋼後成分為:
C:0.15%、S1:0.60%、Mn:0.06%、P:0.006%、S:0.006%、Cr:0.01%、Mo:0.13%、V:0.12% ； (3)出鋼後將鋼水轉運到中頻爐出鋼位，中頻爐混合溶液11.001噸出到轉爐鋼包內，出鋼過程底吹氬攪拌，出鋼後強攪5分鐘後取樣，成分為:
C:0.23%、S1:0.52%、Mn:11.72%、P:0.006%、S:0.006%、Cr:0.70%、Mo:0.11%、V:0.11% ；
(4)將混合液體轉運到LF調整碳成分、調整溫度，然後轉運到RH脫氣，RH處理後的Mnl3成分為:
C:1.02%、S1:0.50%、Mn:11.70%、P:0.006%、S:0.006%、Cr:0.70%、Mo:0.11%、V:0.11% ；
(5)中頻爐出鋼後按I噸高碳鉻鐵、10噸電解金屬錳的比例裝中頻爐11噸，繼續熔化冶煉下一爐Mnl3。
[0013]實施例2:
有30噸中頻爐一座，熔化合金滿爐時熔化周期為60min，留鋼50%時，熔化周期為40min ;另有80t轉爐3座，冶煉Mnl3時，成分控制如下:
C:0.95-1.15%、S1: 0.40-0.70%、Mn: 11.50-13.50%、P ≤ 0.020%、S ≤ 0.010%, Cr:
0.60-1.00%、Mo:0.05-0.15%、V:0.05-0.15%
(I)冶煉Mnl3使用的高碳鉻鐵成分為
C: 6.8%、S1:1.2%, Cr:59%、P:0.022%、S:0.020%，其餘為 Fe 和不可避免物質；
電解金屬錳成分為:Mn:99.7%，其餘為不可避免物質；
按I噸高碳鉻鐵、10噸電解金屬錳的比例裝滿中頻爐熔化；
實際入中頻爐高碳鉻鐵為1.015t、電解金屬錳為10.043t。
[0014](2)中頻爐送電20分鐘後轉爐裝入脫硫後的鐵水70.4t和脫硫後的生鐵8.lt，開始正常冶煉，脫硫後的鐵水成分為:
C:4.1%、S1:0.47%、Mn:0.29%、P:0.068%、S:0.003%，其餘為 Fe 和不可避免物質；
生鐵的成分為:
C:3.9%、S1: 0.40%、Mn: 0.30%、P:0.072%、S:0.003%，其餘為 Fe 和不可避免物質。
[0015]冶煉終點前倒出50%以上爐渣，然後加入520kg鐵礦石和1.51噸石灰點吹I分鐘，取樣分析P=0.004%後出鋼，出鋼過程加入鋁丸210kg、矽鐵672 kg、碳粉100kg、鑰鐵和釩鐵，轉爐出鋼過程擋渣，渣厚< 50mm ；
轉爐出鋼量71.4噸，出鋼後成分為:
C:0.13%、S1:0.60%、Mn:0.05%、P:0.005%、S:0.005%、Cr:0.01%、Mo:0.12%、V:0.11% ；
(3)出鋼後將鋼水轉運到中頻爐出鋼位，中頻爐混合溶液10.984噸出到轉爐鋼包內，出鋼過程底吹氬攪拌，出鋼後強攪5分鐘後取樣，成分為:
C:0.22%、S1:0.54%、Mn:11.70%、P:0.006%、S:0.006%、Cr:0.69%、Mo:0.10%、V:
0.10% ；
(4)將混合液體轉運到LF調整碳成分、調整溫度，然後轉運到RH脫氣，RH處理後的Mnl3成分為:
C:1.05%、Si:0.53%、Mn:11.68%、P:0.006%、S:0.006%、Cr:0.70%、Mo:0.11%、V:0.11% ；
(5)中頻爐出鋼後按I 噸高碳鉻鐵、10噸電解金屬錳的比例裝中頻爐11噸，繼續熔化冶煉下一爐Mnl3。
【權利要求】
1.一種高錳耐磨鋼的冶煉方法，工藝步驟為:轉爐+中頻爐冶煉、LF鋼包精煉、RH脫氣、連鑄，其特徵在於:具體的操作步驟如下: ①轉爐+中頻爐冶煉 脫硫處理，脫硫後的鐵水和生鐵質量百分比為:
C:3.8-4.2%、S1:0.30-0.60%、Mn:0.30±0.01%、P:0.070±0.002%、S ≤ 0.005%，其餘為Fe和不可避免物質； 高爐鐵水經脫硫處理後兌入轉爐，同時加入質量分數10%的脫硫生鐵，按正常冶煉過程冶煉，冶煉終點前倒出50%以上爐渣，然後加入500kg鐵礦石和1.5噸石灰點吹I分鐘，取樣分析PS 0.005%後出鋼，出鋼過程加入鋁丸和矽鐵，其中鋁丸的加入量為2.5kg/t，矽鐵的加入量為8.lkg/t，轉爐出鋼過程擋渣，渣厚< 50mm ;轉爐出鋼後成分為:
C:0.10-0.15、S1:0.40-0.60、Mn:0.05-0.15、P ≤ 0.010、S ≤ 0.007、Cr:0.01-0.05、Mo:0.10-0.20、V:0.10-0.20 ； 轉爐冶煉時，用中頻爐將高碳鉻鐵和電解金屬錳熔化，其中高碳鉻鐵的加入量為12.3kg/t，高碳鉻鐵的成分為:
C:6.0-7.9%、Si:1.0-1.5%, Cr:58-61%, P:0.020-0.030%、S:0.020-0.030%、其餘為 Fe和不可避免物質； 其中電解金屬錳的加入量為140 kg/t ;電解金屬錳成分為:Mn:99.7-99.9%，其餘為不可避免物質； 熔化後的合金熔液與轉爐粗鋼水混合，混合後鋼液成分為:
C:0.17-0.24%、S1:0.40-0.60%、Mn:11.5-12.5%、P ≤ 0.013%、S ≤ 0.010%、Cr:0.65-0.85%、Mo:0.05-0.15%、V:0.05-0.15% ②LF鋼包精煉 熔化後的合金熔液與轉爐粗鋼水混合； 將混合後的鋼液運往LF爐精煉、調整碳成分、微調其他成分到完全符合Mnl3標準要求後到RH脫氣； ③RH脫氣 鋼水到達RH後，抽真空循環3分鐘測溫、取樣，在真空度小於IOmbar下循環時間大於10分鐘，測溫，破空，供連鑄； ④連鑄 鋼水到連鑄叉臂後鎮靜5-8分鐘，開澆，對於220mm厚度鋼坯，二次冷卻水為530L/t鋼，拉還速度為0.8-1.0m/min。
【文檔編號】C21C5/28GK103484599SQ201310363746
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】任選, 張增武 申請人:山西太鋼不鏽鋼股份有限公司