[发明专利]齿轮钢炉内铬合金化方法

说明书

技术领域

本发明属于电炉冶炼齿轮钢(20GrMnTi)合金加入方法的改进，特别是齿轮钢炉内铬合金化方法。

背景技术

齿轮钢(20GrMnTi)属合金结构钢，合金加入量大。传统的工艺是在钢包内合金化，合金需要烘烤到600℃左右，要求电炉终点碳含量控制在0.06-0.09％，终点温度要达到1650℃以上。

根据C、O浓度积的关系：[％C]×[％O]＝m；

式中：[％C]-钢水中碳；

[％O]-钢水中溶解氧；

m--平衡常数。

可知，在温度一定的情况下，钢中的[O]随碳的降低而增加，而高温则使钢水的溶解度增加，因此低碳和高温将使钢水中的氧急剧增加。要脱去钢中的氧势必增加脱氧剂的加入，即增加成本又使得过多的脱氧产物留在钢水中，形成夹杂物。

传统工艺要求电炉出钢温度高，若要使用高碳铬铁，又要求电炉出钢碳低，而高温钢水和碳低是造成钢水夹杂物多的主要原因，将直接影响钢材的质量。若使用中碳或低碳铬铁电炉出钢碳可适当提高但成本将升高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮钢炉内铬合金化方法，其操作步骤简单易行，能有效地防止钢水过氧化及减少脱氧产物的生成，提高齿轮钢的质量，降低生产成本。

本发明的目的是这样实现的：一种齿轮钢炉内铬合金化方法，该方法的生产工艺流程为：电炉-LF精炼炉-连铸-轧钢；其中：

在电炉冶炼工序中，电炉按生产齿轮钢的操作作业指导书进行冶炼操作，在电炉配料中配加铁水或铁块，铁水或铁块的加入量占配料总装入量的35％；

在冶炼的氧化期中期，吹氧脱碳及升温，其供氧强度为1.8m³/t·min，并向炉内喷入碳粉，碳粉的喷加量为7.2Kg/吨钢，向炉内喷吹碳粉使熔渣尽快形成泡沫化，以达到脱磷和防止吸气的目的；

在冶炼的氧化期后期，当电炉终点碳接近0.10-0.20％时，温度达到1600℃以上，将炉内氧化渣从电炉炉口排出，再打开电炉炉盖将高碳铬铁重量的80％用加料斗或高位合金料仓将铬铁加入到炉内，此时电炉将供氧流量控制在1000-1500m³/h，根据该钢的碳含量要求将终点碳控制在0.10-0.15％，温度达到1620℃时进行出钢；根据出钢量的多少，在出钢过程中加入脱氧合金和硅锰合金，对钢水进行脱氧和合金化，钛铁合金在LF精炼炉内加入，在LF精炼炉补加剩余的20％高碳铬铁。

本发明通过铬铁炉内合金化工艺，电炉在终点碳的控制上采用高拉补吹法，控制电炉终点钢水碳含量为0.10-0.15％，比原工艺终点碳含量平均高0.05％，温度比原工艺降低30℃以上，可有效地防止钢水过氧化及减少脱氧产物的生成。

本发明方法适用于50吨及以上吨位的超高功率电弧炉，采用本发明方法生产含铬较高的钢种，完全能满足该钢种的质量要求，达到预期目的。使用该合金化工艺在电炉进行了反复验证，对合金收得率、钢水夹杂物、氧氮、做了分析，从分析中得出，采用该工艺与原工艺比较，钢的内部质量得到明显提高，按标准要求命中率达到100％，按用户要求的质量目标，命中率达到80％以上，合金成本比原工艺降低22.42元/吨，满足了用户对齿轮钢的使用要求。表1为20GrMnTi化学成分控制表，表2为钢的质量控制比较表。

表1

表2

本发明主要适用于电炉冶炼含铬较高的钢种，特别是在控制夹杂物和降低钢的成本上具有显著的效果。本发明工艺简单，技术门槛低，是对现有电炉冶炼工艺的补充和完善，进一步扩充了电炉的冶炼合金化方法，所用设备均为现有设备，易于为本领域的普通技术人员理解掌握。

具体实施方式

以70t吨直流电弧炉为例进行说明。

一种齿轮钢炉内铬合金化方法，其生产工艺流程为：电炉-LF钢包炉-连铸-轧钢；其中：

在电炉冶炼工序中，电炉按生产齿轮钢的操作作业指导书进行冶炼操作，在电炉配料中配加铁水或铁块，铁水或铁块的加入量占配料总装入量的35％，如果有条件再配以15％的直接还原铁，总装入量控制在85吨左右，石灰加入量为每炉6500kg，白云石每炉加入量为1800kg，在第一蓝料中加入。

在电炉冶炼初期采用高档位送电，保持其电流强度为70-90kA，以便尽量缩短废钢溶化时间，并配以碳氧枪吹氧助熔，其供氧强度为1.2m³/t·min。