一種防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料制造加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷 的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，尤其是指鋼種主要成分為：[c]0. 10%~0.25% _[Μη]0. 50%~ 1.50 % -[S]0.020 % ~0.035 % -[Si]0.00 % ~0.35 %-[0]0· 50 % ~ L 50% - [Ni]0· 00%~0· 20% - [Al]0· 010%~0· 040%結(jié)構(gòu)鋼的冶煉技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼種主要成分為：[(：]0.10%~0.25%-[]\111]0.50%~1.50%-[5]0.020 %~ 0.035 % -[Si]0.00 % ~0.35 % _[Cr]0.50 % ~1.50 % -[Ni]0.00 % ~ 0. 20% _[A1]0. 010%~0. 040%結(jié)構(gòu)鋼是寶鋼特鋼有限公司生產(chǎn)的一系列低碳結(jié)構(gòu)鋼。主 要用于加工制造汽車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等傳動(dòng)齒輪材料，對(duì)鋼種純凈度有一定要求，經(jīng)過(guò)熱處理 后都具備良好的強(qiáng)度、硬度和韌性，或者是表面耐磨而心部具有良好的韌性耐沖擊。對(duì)上述 低碳結(jié)構(gòu)鋼成品材料進(jìn)行漏磁探傷和超聲波探傷。對(duì)低倍組織要求為：鋼材的橫截面酸浸 低倍組織試片不得有肉眼可見的縮孔、皮下氣泡、裂紋、過(guò)燒、有害夾雜物、翻皮和白點(diǎn)等對(duì) 加工和使用有害的缺陷。
[0003] 生產(chǎn)工藝流程：
[0004] 煉鋼廠40噸EAF+LF+VD -模鑄下注2. 3t錠一初軋開坯一棒一軋制一探傷（表面 +中心探傷）
[0005] 于2012年生產(chǎn)上述系列低碳結(jié)構(gòu)鋼成品材料公司內(nèi)部全截面探傷合格率平均 80. 6%，主要缺陷為針孔缺陷，缺陷集中于鋼錠尾部中心位置。并于用戶使用加工時(shí)發(fā)生特 別重大質(zhì)量異議，導(dǎo)致用戶加工設(shè)備損壞并進(jìn)行索賠，從而給公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的不利影響。
[0006] 通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，國(guó)內(nèi)外鋼廠均有生產(chǎn)上述低碳結(jié)構(gòu)鋼材料，認(rèn)為針孔缺陷通 常發(fā)生在鋼錠上部，孔隙均勻分布在鋼材斷面上。主要是鋼中氣體夾雜物含量過(guò)多導(dǎo)致缺 陷產(chǎn)生。在煉鋼過(guò)程中采用真空脫氣處理充分去氣，防止針孔缺陷產(chǎn)生。但是上述系列低 碳結(jié)構(gòu)鋼均采用文獻(xiàn)中描述方法，對(duì)鋼錠尾部中心位置針孔缺陷未有改善。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決生產(chǎn)低碳結(jié)構(gòu)鋼鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種防 止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，該方法所生產(chǎn)的低碳結(jié)構(gòu)鋼通過(guò)超聲波探傷 檢測(cè)合格，滿足對(duì)低倍組織要求，鋼材的橫截面酸浸低倍組織試片無(wú)肉眼可見的針孔缺陷。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0010] 本發(fā)明提供一種防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，包括如下步驟： EAF偏心底出鋼電弧爐冶煉一LF爐外精煉一VD爐真空脫氣處理一模鑄澆注一初軋開坯一 棒一軋制一探傷，其特征在于：
[0011] 在VD爐真空脫氣處理后至模鑄澆注鋼液溫度降低值0. 8~I. 3°C /min ;
[0012] 在所述模鑄澆注中澆注溫度為1575~1585°C ;
[0013] 在所述模鑄澆注中使用鋼錠模錠盤，模鑄澆注速率為鋼錠模的錠身澆注速率為 30~65kg/s，鋼錠模的帽口澆注速率5~15kg/s。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，在所述模鑄澆 中，應(yīng)用模鑄2. 3錠型澆注使用3套鋼錠模錠盤，布置方式為"6+7+4"或"6+8+4"，模鑄澆注 速率為下表：
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，優(yōu)選的是，在所 述模鑄澆注中澆注溫度為1580~1585°C。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，優(yōu)選的是，所述 探傷包括表面探傷和中心探傷。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，優(yōu)選的是，在所 述LF爐外精煉中采用雙鋼包周轉(zhuǎn)方式，鋼包間隔時(shí)間< 720min。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，在所述EAF偏心 底出鋼電弧爐冶煉中：
[0021] 電弧爐出鋼要求：以質(zhì)量百分比計(jì)P :0.005~0.012%，溫度1640~1670°C，氧活 度 600 ~1000 ppm ;
[0022] 偏心爐底出鋼，出鋼過(guò)程加入：Al錠0· 5~1.0 kg/t、SiA12. 5-3. Okg/t， FeSi30-40kg/ 爐，石灰 200 ~300kg/ 爐。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，在所述LF爐外 精煉中，脫氧、造白渣，造渣脫氧使用SiFe粉、C粉；使用合金電解錳、硅鐵、中碳鉻鐵，調(diào)整 成份；
[0024] LF爐分析1調(diào)整Al質(zhì)量百分比含量至0· 030~0· 040% ;
[0025] LF爐向VD爐吊包前S的百分比含量調(diào)至0. 004~0. 010% ;
[0026] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，在所述VD爐真 空脫氣處理中，
[0027] 進(jìn)VD爐喂Al至0. 050~0. 055%以質(zhì)量百分比計(jì)；
[0028] 進(jìn)泵時(shí)間3~8min，維持壓強(qiáng)66. 7Pa時(shí)間10~20min ;
[0029] 退泵后測(cè)溫取樣，退泵后于渣面加碳化稻殼均勻加于渣面，加入量為20~25kg/ 爐；按如下順序依次：喂Al至0· 010~0· 040% ;喂Si-Ca線：0· 20~0· 25kg/t ;喂S至 0. 020~0. 035%以質(zhì)量百分比計(jì)；
[0030] VD結(jié)束后，底吹氬弱攪拌時(shí)間10~20min，氬氣壓力及流量調(diào)節(jié)以鋼水不翻出渣 面為準(zhǔn)，鋼液溫度降低值〇. 8~I. 3°C /min范圍內(nèi)；
[0031] 液相線：1511°C ;吊包溫度：1575 ~1585°C。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，優(yōu)選的是，在所 述模鑄澆注中使用氬氣保護(hù)澆注，鋼錠模錠身澆注速率切換至帽口澆注速率呈斜線逐級(jí)遞 減補(bǔ)注。
[0033] 發(fā)明詳述：本發(fā)明所述防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法：
[0034] 1、澆注溫度的控制
[0035] [C]0. 10 % ~0.25 % -[Mn]0.50 % ~1. 50 % -[S]0.020 % ~ 0.035 % -[Si]0.00 % ~0.35 % _[Cr]0.50 % ~1.50 % -[Ni]0.00 % ~ 0. 20% - [Al]0. 010%~0. 040%低碳結(jié)構(gòu)鋼固、液相線經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，相交中碳鋼、軸承鋼 的固液相線偏低。詳細(xì)對(duì)比見下表。
[0036] 表2.固、液相線溫度按理論公式計(jì)算
[0038] 采用模鑄澆注溫度窄控制技術(shù)，即精煉爐處理后澆注溫度控制在1575~1585°C， 并力爭(zhēng)將澆注溫度控制在上限_5°C范圍內(nèi)，即力爭(zhēng)1580~1585°C。上述低碳結(jié)構(gòu)鋼固液 相線范圍較小，采用中碳鋼或軸承鋼澆注溫度控制，將發(fā)生模鑄澆注后鋼錠凝固時(shí)，固液相 線溫度范圍小，在兩相區(qū)內(nèi)各結(jié)晶核心以樹枝狀晶的形式長(zhǎng)大，由于樹枝晶的相互交錯(cuò)，把 未凝固的鋼液隔成若干小的部分，在隔開的各部分中液體的結(jié)晶收縮獨(dú)立進(jìn)行，在鋼錠凝 固是得不到鋼液補(bǔ)充的情況下，就不可避免的在鋼錠中心區(qū)域形成孔隙，經(jīng)過(guò)探傷取樣后 在試樣中心區(qū)域呈現(xiàn)出細(xì)小的針孔。所以在精煉爐處理后模鑄澆注溫度采用窄控制技術(shù)。
[0039] 降低精煉VD爐真空處理完畢至模鑄澆注鋼液溫度降低值，真空處理完畢后加碳 化稻殼（總計(jì)20~25kg/爐）。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)碳化稻殼覆蓋于渣面可以有效保證渣面不 結(jié)殼，保證精煉VD爐真空處理完畢至模鑄澆注鋼液溫度降低值0. 8~I. 3°C /min范圍內(nèi)， 優(yōu)選 〇· 9 ~I. 0°C /min。
[0040] 生產(chǎn)采用雙鋼包周轉(zhuǎn)方式，嚴(yán)禁使用鋼包間隔時(shí)間彡720分鐘的鋼包，確保模鑄 澆注溫度控制，減少鋼包包襯耐火材料吸熱對(duì)鋼液溫度的影響，保證精煉VD爐真空處理完 畢至模鑄澆注鋼液溫度降低值0. 8~I. 3°C /min。
[0041] 2、模鑄澆注速率控制
[0042] 采用模鑄澆注速率控制技術(shù)。即模鑄2. 3錠型使用3套鋼錠模錠盤，布置方式為 "6+7+4"或"6+8+4"（即模鑄時(shí)分3塊鋼錠底盤布置，各塊鋼錠底盤上鋼錠模布置分6支7 支4支或6支8支4支）。經(jīng)過(guò)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，模鑄澆注速率控制按下表操作：
[0043] 表3.模鑄澆注速率控制
[0045] 注：鋼錠模錠身澆注速率切換至帽口澆注速率呈斜線逐級(jí)遞減補(bǔ)注。
[0046] 防止模鑄澆注速率過(guò)快或或慢以及直接將速率變化大，使鋼錠模內(nèi)鋼液出現(xiàn)倒回 流和填充不均勻情況，進(jìn)而產(chǎn)生針孔缺陷。
[0047] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0048] 本發(fā)明提供一種防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉方法，該方法使鋼材通 過(guò)超聲波探傷檢測(cè)合格，滿足對(duì)低倍組織要求，鋼材的橫截面酸浸低倍組織試片無(wú)肉眼可 見的針孔缺陷，對(duì)防止低碳結(jié)構(gòu)鋼錠針孔缺陷相當(dāng)明顯。
[0049] 本申請(qǐng)模鑄澆注溫度窄控制技術(shù)，即精煉爐處理后澆注溫度控制在1575~ 1585°C，并力爭(zhēng)將澆注溫度控制在上限_5°C范圍內(nèi)，即力爭(zhēng)1580~1585°C。代替原工藝要 求的精煉爐處理后澆注溫度控制在1565~1580°C，澆注溫度控制在±15°C范圍內(nèi)。有效 防止低碳結(jié)構(gòu)鋼固液相線范圍較小，在鋼錠中心區(qū)域形成孔隙，導(dǎo)致針孔缺陷的發(fā)生。
[0050] 本申請(qǐng)生產(chǎn)采用雙鋼包周轉(zhuǎn)方式，嚴(yán)禁使用鋼包間隔時(shí)間彡720分鐘的鋼包。確 保模鑄澆注溫度控制，減少鋼包包襯耐火材料吸熱對(duì)鋼液溫度的影響，保證精煉VD爐真空 處理完畢至模鑄澆注鋼液溫度降低值0. 8~I. 3°C /min范圍內(nèi)。
[0051] 本申請(qǐng)采用模鑄澆注速率控制技術(shù)，代替原工藝要求的2. 3錠型澆注時(shí)間錠身 3' 30〃~4' 30〃帽口 > 2' 30〃的模鑄澆注時(shí)間控制技術(shù)。防止模鑄澆注速率過(guò)快或或慢以 及直接將速率變化大，使鋼錠模內(nèi)鋼液出現(xiàn)倒回流和填充不均勻情況，進(jìn)而產(chǎn)生針孔缺陷。
[0052] 在采用本申請(qǐng)方法后，冶煉后續(xù)該系列低碳結(jié)構(gòu)鋼結(jié)果：2013年生產(chǎn)該系列低碳 結(jié)構(gòu)鋼公司內(nèi)部全截面探傷合格率平均92. 49% (期中1至5月生產(chǎn)改善試驗(yàn)公司內(nèi)部全 截面探傷合格率平均88. 31%，6至12月使用本專利方法公司內(nèi)部全截面探傷合格率平均 95. 47% )。鋼材的橫截面酸浸低倍組織試片未發(fā)現(xiàn)有肉眼可見的針孔缺陷。
【附圖說(shuō)明】
[0053] 圖1為實(shí)施本發(fā)明提供的防止鋼錠出現(xiàn)針孔缺陷的低碳結(jié)構(gòu)鋼冶煉