專利名稱：一種鑄鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
鑄鋼是指采用鑄造方法而生產(chǎn)出來的一種鋼鑄件。鑄鋼主要用于制造一些形狀復(fù)雜、難于進行鍛造或切削加工成形而又要求較高的強度和塑性的零件。在鑄鋼生產(chǎn)中，電弧爐冶煉是使用最廣泛的方法。這種方法是使用廢鋼等固體爐料，利用電弧產(chǎn)生的高溫和熱能來熔化這些固體爐料，從而實現(xiàn)冶煉的目的。電弧爐冶煉最大問題是原料廢鋼的來源不穩(wěn)定，且廢鋼的成分復(fù)雜，并不是所有的廢鋼均適合用于制備鑄鋼，從而使鑄鋼生產(chǎn)的原料受到了極大的限制，此外，在熔化廢鋼的過程中消耗大量電能，導(dǎo)致生產(chǎn)成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的鑄鋼的制備方法存在的原料來源受限且成本過高的缺點，提供一種制備鑄鋼的新方法。本發(fā)明提供了一種鑄鋼的制備方法，其中，該方法包括(1)將高爐鐵水引入到脫碳爐中，在供氧條件下進行脫碳處理，得到鑄鋼液；(2)將鑄鋼液引入到鋼包中，并在鑄鋼液中引入合金化原料，并合金化；(3)將合金化后的鑄鋼液引入到鑄鋼模具中，冷卻后脫模，得到鑄鋼。本發(fā)明提供的鑄鋼的制備方法通過使用高爐鐵水作為原料，并經(jīng)脫碳和合金化， 能夠得到所需組成的鑄鋼，本發(fā)明提供的方法的原料來源廣泛，且成分穩(wěn)定，能夠滿足鑄鋼生產(chǎn)的要求，并且相對于電弧爐冶煉法其能耗顯著降低，大大地降低了生產(chǎn)成本。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種鑄鋼的制備方法，其中，該方法包括(1)將高爐鐵水引入到脫碳爐中，在供氧條件下進行脫碳處理，得到鑄鋼液；(2)將鑄鋼液引入到鋼包中，并在鑄鋼液中引入合金化原料，并合金化；(3)將合金化后的鑄鋼液引入到鑄鋼模具中，冷卻后脫模，得到鑄鋼。根據(jù)本發(fā)明，所述脫碳爐的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，所述脫碳處理的條件可以根據(jù)鑄鋼所需的碳含量而進行調(diào)整，優(yōu)選情況下，所述脫碳處理的條件可以包括供氧壓力為0. 4-0. 8MPa、供氧流量可以為2000_4000Nm7h，供氧可以時間為7_15分鐘。在一種優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明提供的制備方法還包括在供氧之前，向脫碳爐內(nèi)加入脫磷料，所述脫磷料的加入量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選情況下，相對于100重量份的高爐鐵水，脫磷料的加入量可以為1-10重量份，更優(yōu)選為3-7重量份，最優(yōu)選為4-6重量份。在一種更優(yōu)選的實施方式中，所述脫碳處理的條件使得到的鑄鋼液中，碳的含
3量為0. l-l.o重量％，硫的含量為0. 08重量％以下，磷的含量為0. 1重量％以下；最優(yōu)選地，所述脫碳處理的條件使得到的鑄鋼液中，碳的含量為0. 2-0. 8重量％，硫的含量為 0. 02-0. 06重量％，磷的含量為0. 02-0. 08重量％。本發(fā)明中，所述脫磷料的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，可以為石灰和/或螢石。在一種優(yōu)選實施方式中，所述脫磷料為石灰和螢石，且石灰和螢石的重量比可以為 2-5 1。所述石灰可以商購得到，例如，CaO含量為85-95重量的石灰，所述螢石可以商購得到，螢石中CaF2含量可以為75重量％以上。根據(jù)本發(fā)明，將脫碳處理后得到的鑄鋼液引入到鋼包中，并在鑄鋼液中引入合金化原料，并合金化；所述合金化的條件可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選地，所述合金化的條件可以包括合金化的溫度為1580-1680°C，合金化的時間為3-10分鐘；更優(yōu)選地，合金化的溫度為1600-1640°C，合金化的時間為4-7分鐘。所述合金化原料可以根據(jù)最終制得的鑄鋼的組成而進行調(diào)整，優(yōu)選地，所述合金化原料為硅鐵和/或錳鐵。在一種優(yōu)選實施方式中，硅鐵和/或錳鐵的加入量以及合金化的條件，使合金化后的鑄鋼液中，硅含量可以為0. 1-1. 5重量％，錳含量可以為0. 3-1. 2重量％。更優(yōu)選地， 所述硅鐵和/或錳鐵的加入量以及合金化的條件，使合金化后的鑄鋼液中，硅含量為0. 3-1
重量％，錳含量為0. 5-1重量％。此外，為了進一步降低鑄鋼液中的含氧量，優(yōu)選在合金化前加入碳化硅對鑄鋼液進行處理，所述碳化硅的加入量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選地，所述碳化硅的加入量使脫氧后的鑄鋼液中，氧的含量為50ppm以下，并使碳含量的增加小于0. 01重量％。本發(fā)明中，所述高爐鐵水的組成可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選地，所述高爐鐵水中，碳含量可以為3. 5-4. 5重量％，硅含量為0. 2-0. 8重量％，錳含量為0. 2-1. 5重量％， 硫含量為0. 02-0. 1重量％，磷含量為0. 05-0. 4重量％ ；更優(yōu)選地，碳含量可以為3. 5-4重量％，硅含量為0. 3-0. 7重量％，錳含量可以為0. 2-1重量％，硫含量可以為0. 02-0. 08重量％，磷含量可以為0. 06-0. 2重量％。此外，合金化后，將合金化后的鑄鋼液引入到鑄鋼模具中，冷卻后脫模，得到鑄鋼。下面通過具體的實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明。實施例1使用高爐產(chǎn)罐裝鐵水作生產(chǎn)原料，其中，鐵水溫度1200°C，碳含量為4. 5重量％， 硅含量為0. 4重量％，錳含量為1. 5重量％，硫含量為0. 08重量％，磷含量為0. 4重量％， 余量為鐵。將該鐵水(5噸)引入到脫碳爐(容量5噸)內(nèi)，并在脫碳爐內(nèi)加入石灰(氧化鈣含量為88重量％ )和螢石(CaF2含量為80重量％ )，加料量為200千克(石灰和螢石的重量比為4 1)。然后，向脫碳爐內(nèi)供氧進行脫碳，供氧壓力為0.4MPa，供氧流量為2000Nm3/ h，供氧時間為Hmin，得到鑄鋼液。脫碳完畢后，通過化學(xué)分析方法檢測鑄鋼液的元素成分，其中，鑄鋼液的溫度為 1650 V，碳含量為0. 445重量％，硅含量為0. 4重量％，硫含量為0. 08重量％，磷含量為0. 1
重量％，錳含量為0. 5重量％，余量為鐵。
4
將得到的鑄鋼液倒入鋼包(容量6噸)內(nèi)，并加20千克碳化硅(SiC含量為75重量％ )，并加入130千克硅鐵(Si !^e摩爾比為3. 65 1)和170千克錳鐵(Mn Fe摩爾比為1.85 1)，以合金化，合金化的時間為5分鐘。合金化后，通過化學(xué)分析方法對合金化后的鑄鋼液進行分析，其中，硅含量為1. 2重量％，錳含量為1. 2重量％，碳含量為0. 45重量％，含氧量為34ppm。將合金化后的鑄鋼液倒入鑄鋼模具中，冷卻至室溫后，得到50千克/塊的鑄鋼。實施例2采用熔化爐產(chǎn)罐裝鐵水作生產(chǎn)原料，其中，鐵水溫度為1450°C，碳含量為3. 5重量％，硅含量為0. 6重量％，錳含量為0. 8重量％，硫含量為0. 06重量％，磷含量為0. 2重量％，余量為鐵。將該鐵水(30噸)引入脫碳爐(容量為30噸)內(nèi)，并在該脫碳爐內(nèi)加入石灰(氧化鈣含量為90重量％)和螢石(CaF2含量為78重量％)，加料量為900千克(石灰和螢石的重量比為3 1)。然后，向脫碳爐內(nèi)供氧進行脫碳，供氧壓力為O.SMPa，供氧流量為 4000Nm3/h,供氧時間為12min，得到鑄鋼液。脫碳完畢后，通過化學(xué)分析方法檢測鑄鋼液的元素成分，其中，鑄鋼液的溫度為 1630°C，碳含量為0. 218重量％，硅含量為0. 6重量％，硫含量為0. 06重量％，磷含量為 0. 08重量％，錳含量為0. 5重量％，余量為鐵。將得到的鑄鋼液倒入鋼包(容量31噸)內(nèi)，并加70千克碳化硅(SiC的含量為75 重量％ )，并加入590千克硅鐵(Si Fe摩爾比為3. 65 1)和70千克錳鐵(Mn Fe摩爾比為1.85 1)，以合金化，合金化的時間為3分鐘。合金化后，通過化學(xué)分析方法對合金化后的鑄鋼液進行分析，其中，硅含量為1. 0重量％，錳含量為0. 7重量％，碳含量為0. 22 重量％，氧含量為40ppm。將合金化后的鑄鋼液倒入鑄鋼模具中，冷卻至室溫后，得到50千克/塊的鑄鋼。實施例3采用高爐產(chǎn)罐裝鐵水作生產(chǎn)原料，其中，鐵水溫度為1300°C，碳含量為4.0重量％，錳含量為0. 2重量％，硅含量為0. 5重量％，硫含量為0. 05重量％，磷含量為0. 3重量％，余量為鐵。將該鐵水(15噸)引入到的脫碳爐(容量為15噸)內(nèi)，并在該脫碳爐內(nèi)加入石灰 (氧化鈣含量為94重量％ )和螢石(CaF2含量為83重量％ )，加料量為600千克(石灰和螢石的重量比為4 1)。然后，向脫碳爐內(nèi)供氧進行脫碳，供氧壓力為0.6MPa，供氧流量為 3000Nm3/h,供氧時間為lOmin，得到鑄鋼液。脫碳完畢后，通過化學(xué)分析方法檢測鑄鋼液的元素成分，其中，鑄鋼液的溫度為 1600 V，碳含量為0. 5重量％，硅含量為0. 5重量％，硫含量為0. 05重量％，磷含量為0. 1
重量％，錳含量為0. 1重量％。將得到的鑄鋼液倒入鋼包(容量16噸)內(nèi)，加20千克碳化硅(SiC含量為75重量％ )，并加入350千克硅鐵(Si !^e摩爾比為3.65 1)和300千克錳鐵(Mn !^e摩爾比為1.85 1)以合金化，合金化的時間為7分鐘。合金化后，通過化學(xué)分析方法對合金化后的鑄鋼液進行分析，其中，硅含量為1. O重量％，錳含量為1. 1重量％，碳含量為0. 51重量％，氧含量為20ppm。
將合金化后的鑄鋼液倒入鑄鋼模具中，冷卻至室溫后，得到50千克/塊的鑄鋼。實施例4采用高爐產(chǎn)罐裝鐵水作生產(chǎn)原料，其中，鐵水溫度為1300°C，碳含量為4重量％， 硅含量為0. 8重量％，錳含量為0. 2重量％，硫含量為0. 035重量％，磷含量為0. 3重量％， 余量為鐵。將該鐵水(15噸)引入到的脫碳爐(容量為15噸)內(nèi)，并在該脫碳爐內(nèi)加入石灰 (氧化鈣含量為88重量％)和螢石(CaF2含量為81重量％，加料量為600千克(石灰和螢石的重量比為5 1)。然后，向脫碳爐內(nèi)供氧進行脫碳，供氧壓力為0.6MPa，供氧流量為 3000Nm3/h,供氧時間為8min，得到鑄鋼液。脫碳完畢后，通過化學(xué)分析方法檢測鑄鋼液的元素成分，其中，鑄鋼液的溫度為 1600°C，碳含量為0. 346重量％，硅含量為0. 8重量％，硫含量為0. 035重量％，磷含量為 0. 1重量％，錳含量為0. 1重量％。將得到的鑄鋼液倒入鋼包(容量16噸)內(nèi)，加20千克碳化硅(SiC含量為75重量％ )，并加入350千克硅鐵(Si !^e摩爾比為3.65 1)和300千克錳鐵(Mn !^e摩爾比為1.85 1)以合金化，合金化的時間為5分鐘。合金化后，通過化學(xué)分析方法對合金化后的鑄鋼液進行分析，其中，硅含量為2. 0重量％，錳含量為1. 2重量％，碳含量為0. 35重量％，氧含量為30ppm。將合金化后的鑄鋼液倒入鑄鋼模具中，冷卻至室溫后，得到50千克/塊的鑄鋼。從上述實施例可以看出，本發(fā)明提供的方法能夠用于制備多種組成含量的鑄鋼， 并且本發(fā)明提供的方法的原料來源廣泛，且成分穩(wěn)定，能夠滿足鑄鋼生產(chǎn)中原料的需求，并且相對于電弧爐冶煉法其能耗顯著降低，大大地降低了生產(chǎn)成本，應(yīng)用前景廣泛。
權(quán)利要求
1.一種鑄鋼的制備方法，其中，該方法包括(1)將高爐鐵水引入到脫碳爐中，在供氧條件下進行脫碳處理，得到鑄鋼液；(2)將鑄鋼液引入到鋼包中，并在鑄鋼液中引入合金化原料，并合金化；(3)將合金化后的鑄鋼液引入到鑄鋼模具中，冷卻后脫模，得到鑄鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述脫碳處理的條件使得到的鑄鋼液中，碳的含量為0. 1-1. 0重量％，硫的含量為0. 08重量％以下，磷的含量為0. 1重量％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，所述脫碳處理的條件使得到的鑄鋼液中，碳的含量為0. 2-0. 8重量％，硫的含量為0. 02-0. 06重量％，磷的含量為0. 02-0. 08重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述脫碳處理的條件包括供氧壓力為0. 4-0. 8MPa、供氧流量為2000-4000Nm7h，供氧時間為7_15分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，該方法還包括在供氧之前，向脫碳爐內(nèi)加入脫磷料，相對于100重量份的高爐鐵水，脫磷料的加入量為1-10重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述脫磷料為石灰和/或螢石。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，所述脫磷料為石灰和螢石，且石灰和螢石的重量比為2-5 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述合金化原料為硅鐵和/或錳鐵，且所述合金化的條件包括合金化的溫度為1580-1680°C，合金化的時間為3-10分鐘，并且硅鐵和 /或錳鐵的加入量以及合金化的條件，使合金化后的鑄鋼液中，硅含量為0. 1-1. 5重量％， 錳含量為0. 3-1. 2重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述硅鐵和/或錳鐵的加入量以及合金化的條件，使合金化后的鑄鋼液中，硅含量為0. 3-1重量％，錳含量為0. 5-1重量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，該方法還包括在合金化之前，在鑄鋼液中加入碳化硅使鑄鋼液脫氧，碳化硅的加入量使脫氧后的鑄鋼液中，氧的含量為50ppm以下，并使碳含量的增加小于0.01重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述高爐鐵水中，碳含量為3.5-4. 5重量％，硅含量為0. 2-0. 8重量％，錳含量為0. 2-1. 5重量％，硫含量為0. 02-0. 1重量％，磷含量為0. 05-0. 4重量％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鑄鋼的制備方法，其中，該方法包括(1)將高爐鐵水引入到脫碳爐中進行脫碳處理，得到鑄鋼液；(2)將鑄鋼液引入到鋼包中，并在鑄鋼液中引入合金化原料，并合金化；(3)將合金化后的鑄鋼液引入到鑄鋼模具中，冷卻后脫模，得到鑄鋼。本發(fā)明提供的鑄鋼的制備方法通過使用高爐鐵水作為原料，并經(jīng)脫碳和合金化，能夠得到所需組成的鑄鋼，本發(fā)明提供的方法的原料來源廣泛，且成分穩(wěn)定，能夠滿足鑄鋼生產(chǎn)的要求，并且相對于電弧爐冶煉法其能耗顯著降低，大大地降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C21C7/00GK102453830SQ201010526448
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者戈文蓀, 蔣龍奎, 賀同正 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司