一种合金化高锰钢的冶炼工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种合金化高锰钢的冶炼工艺，包括：将钼铁合金随钢料装入炉内；熔化炉料，炉料完全熔清后，进行脱磷脱碳，结束后，保持炉料沸腾至少5min，然后扒净氧化渣，并向炉内补加渣料；然后向炉内加入硅锰合金和/或中碳锰铁合金进行预脱氧，待炉渣形成后，将铬铁合金加入炉内并进行搅拌；铬铁合金在炉内加热至少10min，加入高碳锰铁合金；最后向炉内加入还原剂，进行脱氧脱硫过程；结束后，在稀薄渣、还原性气氛良好的条件下，向炉内加入钒铁合金并充分搅拌至少5min；当钢水中各元素的含量符合要求后，出钢，完成合金化高锰钢的冶炼。该冶炼工艺提升了高锰钢的机械性能，改善了高锰钢的金相组织，提升了高锰钢辙叉的服役寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种合金化高锰钢的冶炼工艺
本专利技术属于高锰钢冶金
，具体涉及一种合金化高锰钢的冶炼工艺。
技术介绍
近年来，随着高锰钢产品质量要求的不断提高，常规冶炼工艺生产的高锰钢辙叉的性能已经满足不了高速发展的铁路行业的需求，因此，有必要专利技术一种新的高锰钢冶炼工艺，全面提升高锰钢的性能，从而满足铁路行业的需求。对高锰钢进行合金化处理，从而可以进一步提高高锰钢的力学性能和耐磨性，从而进一步扩大其使用范围；合金化高锰钢(Mo-Cr-V)由于其具有良好的机械性能和金相组织，被应用到铁路行业，合金化高锰钢(Mo-Cr-V)如果按传统高锰钢冶炼工艺操作，则难以保证三种合金的收得率，以及成品化学成分的稳定性，导致合金化高锰钢的成本较高，而且产品质量也不够稳定。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种合金化高锰钢的冶炼工艺。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种合金化高锰钢的冶炼工艺，包括下述步骤：步骤1：将普通废钢原料、钼铁合金装入电弧炉内形成炉料，并使钼铁合金均匀散开于电弧炉的电极四周；步骤2：给电极通电，开始熔化炉料，待炉料完全熔清后，在大于1560℃的温度下，向炉内进行吹氧，进行脱磷脱碳过程，使得钢水中的碳含量为0.1～0.2％，磷含量＜0.015％；步骤3：待炉料脱磷脱碳过程结束后，保持炉料沸腾至少5min，然后扒净氧化渣，并向炉内补加渣料；步骤4：在1600～1630℃的温度下，向炉内加入硅锰合金和/或中碳锰铁合金进行预脱氧，待炉渣形成后，将铬铁合金加入炉内至少保温10min，然后加入高碳锰铁合金；步骤5：在1500～1530℃的温度下，向炉内加入还原剂，进行脱氧脱硫过程，使得钢水中的硫含量≤0.030％，氧的质量浓度＜10ppm；步骤6：脱氧脱硫过程结束后，扒出70～80％的炉渣，在稀薄渣、还原性气氛良好的条件，在1500～1530℃的温度下，向炉内加入钒铁合金并充分搅拌至少5min后检测钢水中各元素的含量；步骤7：当钢水中各元素的含量符合成品合金化高锰钢化学成分要求后，在1485～1495℃的温度下，对钢水进行出钢，完成合金化高锰钢的冶炼。进一步地，所述步骤7还包括，钢水进行出钢前，在烘烤红热的钢包内加入14～16kg的硅钡钙复合合金进行终脱氧，以保证钢水中氧的质量浓度＜10ppm。进一步地，所述还原剂包括：碳粉、碳化硅、硅钙粉；并按每吨钢水4～5kg碳粉、3～4kg碳化硅粉、2～3kg硅钙粉添加。进一步地，所述钼铁合金的粒度为10～50mm；所述铬铁合金的粒度为10～50mm；所述钒铁合金的粒度为5～15mm。进一步地，所述钼铁合金、铬铁合金、高碳锰铁合金以及钒铁合金的加入量均按照成品合金化高锰钢的化学成分中各元素含量的中限配制。进一步地，所述成品合金化高锰钢的化学成分为(重量比)：C：0.95～1.35％；Mn：11.0～14.0％；Si：0.30～0.80％；Mo：0.20～1.20％；Cr：0.20～1.00％；V：0.05～0.35％；P：≤0.045％；S：≤0.030％；余量为Fe。本专利技术的有益效果：本专利技术的合金化冶炼工艺保证了三种合金的收得率，最终达到合金化高锰钢成品化学成分稳定的目的，大幅度提升了高锰钢的机械性能，改善了高锰钢的金相组织，最终提升了高锰钢辙叉的服役寿命。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术实施例提供了一种合金化高锰钢的冶炼工艺，该合金化高锰钢由以下重量比的化学成分组成：C：0.95～1.35％；Mn：11.0～14.0％；Si：0.30～0.80％；Mo：0.20～1.20％；Cr：0.20～1.00％；V：0.05～0.35％；P：≤0.045％；S：≤0.030％；余量为Fe；该合金化高锰钢的冶炼工艺具体包括以下步骤：步骤1：将普通废钢原料、钼铁合金装入电弧炉内形成炉料，并使钼铁合金均匀散开于电弧炉的电极四周。投料前检查炉体、炉盖、水冷却系统、供风系统、电器设备以及机械传动装置情况，并检查炉内残钢残渣是否扒净，炉坡、渣线等部位烧结情况以及炉内情况；投料前在炉底加入适量石灰，防止后续装料时炉料对炉底造成机械损失，同时也可以提前造渣。普通废钢原料按大、中、小合理搭配，从而使废钢原料能更快的融化，节约成本；钼铁合金随普通废钢原料一起加入电弧炉内，且加入时均匀散开于电弧炉的电极四周，从而使其能够尽快融化。其中，钼铁合金的牌号为FeMo60-B，粒度要求为10～50mm；该钼铁合金的加入量按照所述合金化高锰钢化学成分中钼含量的中限配制；其具体加入量计算公式如下：其中，投料量是指初始时加入的废钢原料的重量：成品中限指的是所述合金化高锰钢化学成分中钼含量的中限；残余量指的是未加钼铁合金前钢水中钼的含量；钼铁合金成分指的是钼铁合金中的钼含量；收得率按本
公认的钼铁合金合计收得率90％计算。步骤2：通电开始熔化炉料，当炉料熔化至60％时，及时吹氧助熔，节省炉料熔化时间；待炉料完全熔清后，在大于1560℃的温度下，再向炉内进行吹氧，进行脱磷脱碳过程，使得钢水中的碳含量为0.1～0.2％，磷含量＜0.015％；取样分析钢水中C、Mn、Si、P、S五种元素的含量。具体可根据钢水中含磷量的高低，采取多次脱磷操作，同时进行脱碳操作。即在大于1560℃的温度下，向炉内进行吹氧，从而进行脱磷和脱碳过程；由于磷比碳更容易脱去，当脱碳过程结束后，脱磷过程也已经结束；本领域普通技术人员可根据钢水溅起的碳花(行业俗称)的颜色和形态判断钢水碳含量合适时，停止吹氧，然后取样分析钢水中C、Mn、Si、P、S五种元素的含量；当钢水中的碳含量在0.1～0.2％之间，磷含量＜0.015％时，说明达到工艺要求；若未达到该标准，则继续吹氧脱碳脱磷，直到达到该标准。步骤3：炉料的脱碳脱磷过程结束后，保持炉料沸腾至少5min，然后扒净氧化渣并同时向炉内加入渣料造渣，渣料为石灰和萤石，石灰和萤石的质量比为3:1。步骤4：在1600～1630℃的温度下，向炉内迅速加入硅锰合金和/或中碳锰铁合金进行预脱氧，待炉渣形成后，将铬铁合金加入炉内至少保温10min，然后加入高碳锰铁合金。硅锰合金、中碳锰铁合金的作用有两个，一是进行预脱氧，这是其主要作用；二是配制合金化高锰钢中的锰、硅、碳合金元素；硅锰合金、中碳锰铁合金的加入量根据现场实际情况确定，要求是既能保证达到预脱氧的效果，又不会使钢水中的磷含量超标即可，具体加入量本专利技术实施例在此不作限定。其中，铬铁合金的牌号为FeCr55C1.0，粒度要求为10～50mm；该铬铁合金的加入量按照所述合金化高锰钢化学成分中铬含量的中限配制。其具体加入量计算公式如下：其中，投料量指初始时加入的废钢原料的重量：成品中限指的是所述合金化高锰钢化学成分中铬含量的中限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金化高锰钢的冶炼工艺，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤1：将普通废钢原料、钼铁合金装入电弧炉内形成炉料，并使钼铁合金均匀散开于电弧炉的电极四周；/n步骤2：给电极通电，开始熔化炉料，待炉料完全熔清后，在大于1560℃的温度下，向炉内进行吹氧，进行脱磷脱碳过程，使得钢水中的碳含量为0.1～0.2％，磷含量＜0.015％；/n步骤3：待炉料脱磷脱碳过程结束后，保持炉料沸腾至少5min，然后扒净氧化渣，并向炉内补加渣料；/n步骤4：在1600～1630℃的温度下，向炉内加入硅锰合金和/或中碳锰铁合金进行预脱氧，待炉渣形成后，将铬铁合金加入炉内至少保温10min，然后加入高碳锰铁合金；/n步骤5：在1500～1530℃的温度下，向炉内加入还原剂，进行脱氧脱硫过程，使得钢水中的硫含量≤0.030％，氧的质量浓度＜10ppm；/n步骤6：脱氧脱硫过程结束后，扒出70～80％的炉渣，在稀薄渣、还原性气氛良好的条件，在1500～1530℃的温度下，向炉内加入钒铁合金并充分搅拌至少5min后检测钢水中各元素的含量；/n步骤7：当钢水中各元素的含量符合成品合金化高锰钢要求化学成分要求后，在1485～1495℃的温度下，对钢水进行出钢，完成合金化高锰钢的冶炼。/n...

【技术特征摘要】
1.一种合金化高锰钢的冶炼工艺，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：将普通废钢原料、钼铁合金装入电弧炉内形成炉料，并使钼铁合金均匀散开于电弧炉的电极四周；
步骤2：给电极通电，开始熔化炉料，待炉料完全熔清后，在大于1560℃的温度下，向炉内进行吹氧，进行脱磷脱碳过程，使得钢水中的碳含量为0.1～0.2％，磷含量＜0.015％；
步骤3：待炉料脱磷脱碳过程结束后，保持炉料沸腾至少5min，然后扒净氧化渣，并向炉内补加渣料；
步骤4：在1600～1630℃的温度下，向炉内加入硅锰合金和/或中碳锰铁合金进行预脱氧，待炉渣形成后，将铬铁合金加入炉内至少保温10min，然后加入高碳锰铁合金；
步骤5：在1500～1530℃的温度下，向炉内加入还原剂，进行脱氧脱硫过程，使得钢水中的硫含量≤0.030％，氧的质量浓度＜10ppm；
步骤6：脱氧脱硫过程结束后，扒出70～80％的炉渣，在稀薄渣、还原性气氛良好的条件，在1500～1530℃的温度下，向炉内加入钒铁合金并充分搅拌至少5min后检测钢水中各元素的含量；
步骤7：当钢水中各元素的含量符合成品合金化高锰钢要求化学成分要求后，在1485～1495℃的温度下，对钢水进行出钢，完成合金化高锰钢的冶炼。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李成浩，吴海斌，郭东林，谭红刚，
申请(专利权)人：中铁宝桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61