[发明专利]20Cr合金结构钢用精炼渣及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种20Cr合金结构钢用精炼渣及其制备方法，属于炼钢技术领域。

背景技术

20Cr合金结构钢是铬系合金结构钢中最典型的基础品种，市场需求量巨大，在汽车、矿山机械等制造行业被广泛用于制造心部强度要求较高、表面承受磨损、截面尺寸在30mm以下或形状较复杂而载荷不大的渗碳零件，如齿轮、齿轮轴、凸轮、活塞销、蜗杆等；或用于要求热处理变形小和高耐磨性的零件，渗碳后可进行高频表面淬火；或用于工作速度大并承受中等冲击负荷的调质零件，在我国国民经济和国防建设中起着重要的作用。

20Cr合金结构钢的使用环境决定其钢质必须具有良好纯净度，以确保使用的安全性和稳定性。钢质纯净度与钢中[S]、[O]含量，以及夹杂物的种类、数量、尺寸、分布有关，对钢材力学性能、疲劳性能、热顶端性能以及焊接性能等有重要影响，直接决定着钢材最终的使用效能。20Cr合金结构钢质量检测中，根据夹杂物组成和形貌将钢中夹杂物分为A（硫化物类）、B（Al₂O₃类）、C（硅酸盐类）、D（钙铝酸盐类）和Ds（大颗粒夹杂）五类夹杂，并对各类夹杂物有严格要求。

随着转炉冶炼合金结构钢水平的不断进步，越来越多钢铁企业采用“转炉→氩站→LF精炼炉→连铸”工艺生产20Cr合金结构钢，而LF精炼炉因具有加热、搅拌、合金化等功能，并可实现成分微调和精确控制等特点成为保证钢水纯净度的关键环节。正如冶金领域“炼好钢必先造好渣”的观点，LF精炼中脱硫、脱氧以及非金属夹杂物的去除主要依赖精炼渣的作用，因此选择合适的精炼渣系和精炼渣碱度对于生产高纯净度20Cr合金结构钢至关重要。

传统20Cr精炼多采用低碳通用型CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系精炼渣，该渣化渣较慢、去夹杂能力有限且炉衬侵蚀严重，造成20Cr钢质纯净度偏低、性能不稳定，难以满足快速发展的经济社会需求。本发明针对20Cr钢夹杂物特性，优化渣系成分配比，添加适量MgO、CaF₂，显著增强了精炼渣去除夹杂物能力，提高了钢质纯净度，达到稳定高效且成本低廉的精炼效果。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种20Cr合金结构钢用精炼渣，以控制钢中A、B、C、D和Ds类夹杂物级别，提高20Cr合金结构钢的纯净度。

本发明的第二个目的在于提供一种20Cr合金结构钢用精炼渣的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案为：

一种20Cr合金结构钢用精炼渣，所述精炼渣的粒度为15～35mm，各组分按重量百分比为：55～60%CaO、13～20%SiO₂、13～18%Al₂O₃、6～10%MgO、5～10%CaF₂、TFe≤1%，余量为杂质。

进一步地，所述精炼渣的粒度为15～25mm，各组分按重量百分比为：56～58%CaO、13～15%SiO₂、15～17%Al₂O₃、8～10%MgO、5～7%CaF₂、TFe≤1%，余量为杂质。

为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案如下：

1）原料的选择与破碎：选择含CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaF₂的矿石为原料进行破碎后混配，使混配后的原料中各组分按重量百分比为：55～60%CaO、13～20%SiO₂、13～18%Al₂O₃、6～10%MgO、5～10%CaF₂、TFe≤1%，余量为杂质；然后将混配好的原料粉碎成5mm以下碎料后混和均匀；

2）成型：将混合均匀的碎料预熔，预熔温度为1450℃～1600℃，充分熔化后倒入渣斗内自然冷却即可得到固态半成品；将半成品破碎加工成粒度15～35mm，即得成品精炼渣。

进一步地，所述含CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaF₂的矿石为活性石灰、铝酸钙、硅灰石、白云石和萤石。

本发明的20Cr合金结构钢用精炼渣中：