LF-VD-RH制造技术

本发明专利技术的一种

【技术实现步骤摘要】
LF
‑
VD
‑
RH精炼工艺生产非调质钢的方法


[0001]本专利技术涉及一种
LF
‑
VD
‑
RH
精炼工艺生产非调质钢的方法，属于非调质钢的冶炼生产

。

技术介绍

[0002]非调质钢是指通过微合金化
(
主要是加入
V、Nb、Ti
等合金元素
)、
控轧控冷等强韧化方法，取消了调质热处理，从而达到或者接近调质钢力学性能的一类优质或特殊质量钢
。
由于非调质钢省略了热处理工序，相比调质钢可以大幅度节省能源，大约减少
30
％～
40
％的能耗，同时还可以避免了调质处理带来的淬火裂纹
、
变形
、
氧化
、
脱碳
、
硬度不均等缺陷
。
近年来，非调质钢在工程机械及汽车等方面均得到了推广，汽车曲轴
、
连杆
、
半轴等零件广泛采用非调质钢生产，随着我国汽车
、
机械工业的飞速发展，非调质钢的需求量日益增加
。
[0003]非调质钢通过添加一定含量的硫
(w(S)
＝
0.02
％～
0.08
％
)
来改善切削性能；同时，为保证钢材的力学性能，钢中允许添加氮元素，并推荐氮含量为
0.0080
％r/>‑
0.0200
％
。
下游行业要求钢材成分稳定
、
夹杂物级别和硫化物夹杂形态可控
、
力学性能优异，因此非调质钢在生产中面临成分稳定
、
夹杂物控制等难题
。
[0004]传统的
LF+VD
工艺具有良好的脱氢
、
脱氧
、
去除夹杂物的作用，但是由于钢渣混合反应剧烈，钢中硫
、
氮等微合金化元素含量等难以控制，且钢中容易带入大颗粒夹杂物进而严重影响钢材的性能；
LF+RH
工艺具有脱氢
、
调整成分等优势，但缺少扩散脱氧等手段，钢水洁净度偏低
。
因此高品质非调质钢的研发需要考虑上述问题
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种
LF
‑
VD
‑
RH
精炼工艺生产非调质钢的方法，既能充分发挥
LF
炉升温和造渣
、VD
脱氢及去除夹杂物的作用，又能通过
RH
轻处理实现钢中氮
、
硫等成分稳定控制，降低钢中脱氧夹杂物，提高纯净度，炉次成分均匀，满足非调质钢对硫
、
氮等元素含量和夹杂物形态控制的质量要求
。
[0006]本专利技术为解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0007]本专利技术实施例提供的一种
LF
‑
VD
‑
RH
精炼工艺生产非调质钢的方法，包括如下步骤：
[0008]初炼冶炼过程：采用转炉
/
电炉冶炼，废钢
+
热装铁水中铁水比不低于
60wt
％，所述铁水为低磷低硫铁水，且铁水砷含量不大于
0.006wt
％，控制出钢的钢液的碳含量不低于
0.15wt
％，磷含量不高于
0.015wt
％，出钢温度
≥1620℃
；
[0009]LF
精炼过程：使用高纯碳化硅
、
铝粒进行扩散脱氧，
LF
精炼渣控制
CaO
与
Al2O3
比例在
3.0
以上，精炼终渣
Al2O3
＝
20wt
％～
30wt
％，
FeO+MnO≤0.5wt
％，造白渣之后，白渣保持时间大于
10min
；
[0010]VD
炉真空精炼过程：采用
VD
工艺，入
VD
炉前进行扒渣并加入硅石原料以调整炉渣成分
、
控制渣量，炉渣碱度不高于
2.0
，底吹氩气流量按照大
—
小
—
中分阶段控制；真空处理
过程真空度小于
67Pa
保持时间
≥15
分钟；
VD
破空后进行定氧定氢，要求
[O]≤2.0ppm、[H]≤1.5ppm
；
[0011]RH
炉处理过程：采用轻处理模式，在3～
20KPa
的较低真空度下短时间进行脱气
、
温度以及成分调整，采用氮气作为
RH
处理提升气体，气体流量为
1500
～
2000NL/min
；处理时间不小于
20
分钟，真空度7分钟前控制在
20KPa
以下，7分钟后真空度控制在
6KPa
以下；纯脱气时间
≥5
分钟；
[0012]连铸过程：使用中间包保护浇注，生产过程中间包内全程吹氩，中间包包盖密封；大包长水口采用石棉密封垫
+
吹氩气密封保护浇注；结晶器液面波动
≤
±
3mm
；钢种液采用中间包感应加热，正常炉次中包过热度按
15
～
20℃
目标控制；降低二冷比水量，采用弱冷模式控制，调整电磁搅拌强度，保证铸坯进拉矫机温度
≥900℃
；
[0013]缓冷过程：冷铸坯落地缓冷，缓冷时间应大于
36
小时
。
[0014]作为本实施例一种可能的实现方式，所述非调质钢的的化学成分包括：
C
：
0.55wt
％～
0.75wt
％，
Si
：
0.17wt
％～
0.23wt
％，
Mn
：
0.54wt
％～
0.64wt
％，
P
：
0.01wt
％～
0.03wt
％，
S
：
0.06wt
％～
0.08wt
％，
Al
：
0.02wt
％～
0.04wt
％，
Ca
：
0.001wt
％～
0.003wt
％，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
LF
‑
VD
‑
RH
精炼工艺生产非调质钢的方法，其特征在于，包括如下步骤：初炼冶炼过程：采用转炉
/
电炉冶炼，废钢
+
热装铁水中铁水比不低于
60wt
％，所述铁水为低磷低硫铁水，且铁水砷含量不大于
0.006wt
％，控制出钢的钢液的碳含量不低于
0.15wt
％，磷含量不高于
0.015wt
％，出钢温度
≥1620℃
；
LF
精炼过程：使用高纯碳化硅
、
铝粒进行扩散脱氧，
LF
精炼渣控制
CaO
与
Al2O3
比例在
3.0
以上，精炼终渣
Al2O3
＝
20wt
％～
30wt
％，
FeO+MnO≤0.5wt
％，造白渣之后，白渣保持时间大于
10min
；
VD
炉真空精炼过程：采用
VD
工艺，入
VD
炉前进行扒渣并加入硅石原料以调整炉渣成分
、
控制渣量，炉渣碱度不高于
2.0
，底吹氩气流量按照大
—
小
—
中分阶段控制；真空处理过程真空度小于
67Pa
保持时间
≥15
分钟；
VD
破空后进行定氧定氢，要求
[O]≤2.0ppm、[H]≤1.5ppm
；
RH
炉处理过程：采用轻处理模式，在3～
20KPa
的较低真空度下短时间进行脱气
、
温度以及成分调整，采用氮气作为
RH
处理提升气体，气体流量为
1500
～
2000NL/min
；处理时间不小于
20
分钟，真空度7分钟前控制在
20KPa
以下，7分钟后真空度控制在
6KPa
以下；纯脱气时间
≥5
分钟；连铸过程：使用中间包保护浇注，生产过程中间包内全程吹氩，中间包包盖密封；大包长水口采用石棉密封垫
+
吹氩气密封保护浇注；结晶器液面波动
≤
±
3mm
；钢种液采用中间包感应加热，正常炉次中包过热度按
15
～
20℃
目标控制；降低二冷比水量，采用弱冷模式控制，调整电磁搅拌强度，保证铸坯进拉矫机温度
≥900℃
；缓冷过程：冷铸坯落地缓冷，缓冷时间应大于
36
小时
。2.
根据权利要求1所述的
LF
‑
VD
‑
RH
精炼工艺生产非调质钢的方法，其特征在于，所述非调质钢的的化学成分包括：
C
：
0.55wt
％～
0.75wt
％，
Si
：
0.17wt
％～
0.23wt
％，
Mn
：
0.54wt
％～
0.64wt
％，
P
：
0.01wt
％～
0.03wt
％，
S
：
0.06wt
％～
0.08wt
％，
Al
：
0.02wt
％～
0.04wt
％，
Ca
：
0.001wt
％～
0.003wt
％，
Nb
：
0.01wt
％～
0.04wt
％
、V
：
0.03wt
％～
0.04wt
％
、Cr
：
0.10wt
％～
0.20wt
％
、Mo
：
0.01wt
％～
0.05wt
％
、Ni
：
0.04wt
％～
0.08wt
％

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成宝，孙宗辉，叶飞来，邵正伟，马佐仓，王毅，许荣昌，韩杰，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：