一种生产大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭的工艺方法

摘要

本发明属于冶金工业技术领域，特别涉及到一种生产大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭的工艺方法。采取合包渣洗浇注法，成功冶炼浇注成大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭。采用本发明的工艺制备的产品检验结果达到电渣重熔水平，其化学成分和探伤要求完全满足锻件技术条件的要求。

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业技术领域，特别涉及到一种生产大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭的工艺方法。

背景技术

大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭是目前市场常用产品，大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢对钢水的纯净度要求高，其化学成分的控制和探伤标准在炼钢中较难控制，多采用真空浇注和下注方式生产，国内几家大型炼钢企业生产大多采用真空浇注方式生产；其要求设备高、成本大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生产大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭的工艺方法。采用本发明的工艺制备的产品检验结果达到电渣重熔水平，其化学成分和探伤要求完全满足锻件技术条件的要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种生产大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭的工艺方法，具体包括如下步骤：

步骤1、电炉：采用优质废钢，尽量减少残余元素的含量，用80-100分钟熔化废钢，在温度、锰、碳等控制元素达到分钢种工艺要求时可放钢进入下道工序。

步骤2、炉外精炼：对初炼钢水采用LF+VD的工艺进行炉外精炼，对钢水脱氧、脱硫、去气、去除夹杂物，按分钢种工艺调整成分与温度，以满足工艺要求；精炼采取分包冶炼：第一包冶炼大包，第二包冶炼小包；温度、成分达到工艺要求后进入VD炉，在VD工位按分钢种工艺要求，控制真空度及真空保持时间。

步骤3、渣液准备：钢水精炼同时，根据钢锭质量要求，可以单包熔化不同渣系渣液。

步骤4、渣洗浇注：大包真空后等待小包；小包盛装一定量钢水，根据渣洗钢液量控制液渣量，全程Ar气保护先行浇注。小包即做为盛装钢水包又做为过度中间包；小包保持一定液渣量和液渣厚度，大包全程气体保护开浇钢水通过渣液渣洗进入小包，注入锭模，达到渣洗浇注的目的。

进一步地，所述步骤2中炉外精炼选用优质合金及辅料最大限度的减少有害元素的带入量，全程采用碳化硅进行扩散脱氧，造出高碱度、流动性好的白渣，全程氩气搅拌，为脱硫反应创造良好的条件。

进一步地，所述步骤2中采用适宜真空度和时间可达到去除钢水中气体的目的，同时可以将部分夹杂物带出钢水，进一步提高钢水的纯净度。

进一步地，所述步骤4中小包盛装10t左右钢水，根据渣洗钢液量10-15%控制液渣量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为。

1、渣洗浇注可取代电渣重熔：电渣重熔是将电弧炉或感应炉冶炼的钢铸造或锻压成为电极坯，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺。在通电过程中，渣池放出焦耳热，将电极坯端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，凝固形成钢锭。渣洗浇注是钢液穿过渣层落下阶段，钢-渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。钢中有害元素通过钢-渣反应有效地去除。渣洗浇注取消了重熔钢坯的制坯过程，取消了电渣重熔工序环节，缓解料到锭工序复杂、时间长问题，具有较高的经济效益。

2、渣洗浇注可取代真空浇注大钢锭，通过气体保护可以上注超大钢锭和下注大钢锭；充分发挥VD真空脱气能力，保护浇注与渣洗浇注相结合，极大的降低钢锭气体含量，通过钢-渣反应有效地去除非金属夹杂物，钢锭的气体含量达到真空浇注水平，夹杂物达到1.0级，有效的提高大钢锭整体质量。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

一种生产大型优质合金结构钢和优质碳素结构钢钢锭的工艺方法，具体包括如下步骤：

步骤1、电炉：采用优质废钢，尽量减少残余元素的含量，用80-100分钟熔化废钢，在温度、锰、碳等控制元素达到分钢种工艺要求时可放钢进入下道工序。

步骤2、炉外精炼：对初炼钢水采用LF+VD的工艺进行炉外精炼，对钢水脱氧、脱硫、去气、去除夹杂物，按分钢种工艺调整成分与温度，以满足工艺要求；精炼采取分包冶炼：第一包冶炼大包，第二包冶炼小包；温度、成分达到工艺要求后进入VD炉，在VD工位按分钢种工艺要求，控制真空度及真空保持时间。

步骤3、渣液准备：钢水精炼同时，根据钢锭质量要求，可以单包熔化不同渣系渣液。

步骤4、渣洗浇注：大包真空后等待小包；小包盛装10t左右钢水，根据渣洗钢液量10-15%控制液渣量，全程Ar气保护先行浇注。小包即做为盛装钢水包又做为过度中间包；小包保持一定液渣量和液渣厚度，大包全程气体保护开浇钢水通过渣液渣洗进入小包，注入锭模，达到渣洗浇注的目的。

进一步地，所述步骤2中炉外精炼选用优质合金及辅料最大限度的减少有害元素的带入量，全程采用碳化硅进行扩散脱氧，造出高碱度、流动性好的白渣，全程氩气搅拌，为脱硫反应创造良好的条件。

进一步地，所述步骤2中采用适宜真空度和时间可达到去除钢水中气体的目的，同时可以将部分夹杂物带出钢水，进一步提高钢水的纯净度。

实施例1。

1、35#钢、63t/支、按优质碳素结构钢GB/T699-2015技术条件生产。

表1 碳素结构钢成分表。

2工艺流程 电炉→LF→VD→气体保护渣洗浇注。

3工艺要点 采取分包冶炼；第一包冶炼大包，第二包冶炼小包。

电炉：采用优质废钢，尽量减少残余元素的含量，熔化废钢，在温度、锰、碳等达到工艺要求时可放钢进入下道工序。

LF炉：对初炼钢水采用LF炉外精炼工艺，钢水充分脱氧、去硫、去气、去除夹杂物，调整成分与温度，满足工艺要求、出钢进VD炉。

VD炉：在VD工位采用≦66.6Pa真空度及适宜的真空保持时间以达到去除钢水中气体的目的，进一步提高钢水的纯净度。

精炼采取分包冶炼；第一包冶炼大包，第二包冶炼小包。炉外精炼选用优质合金及辅料最大限度的减少有害元素的带入量，全程采用碳化硅进行扩散脱氧，造出高碱度、流动性好的白渣，全程氩气搅拌。

渣洗浇注：大包真空后等待小包；小包盛装10t钢水10%钢渣，全程Ar气保护先行浇注。小包即做为盛装钢水包又做为过度中间包；小包保持一定钢水液面深度，大包开浇钢水通过渣液渣洗进入小包，小包钢水气体保护浇注钢锭。

低倍组织检验。

表2低倍组织检验结果。

锻件横向低倍试样没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷。

表3 非金属夹杂物结果。

实施例2。

1、20#钢、50t/支、按FB13027-2019技术条件优质碳素结构钢生产。

表4 碳素结构钢成分表。

2工艺流程 电炉→LF→VD→气体保护渣洗浇注。

3工艺要点 采取分包冶炼；大包冶炼大包，小包熔化钢渣。

电炉：采用优质废钢，尽量减少残余元素的含量，熔化废钢，在温度、锰、碳等达到工艺要求时可放钢进入下道工序。

LF炉 对初炼钢水采用LF炉外精炼工艺，钢水充分脱氧、去硫、去气、去除夹杂物，调整成分与温度，满足工艺要求、出钢进VD炉。

VD炉 在VD工位采用≦66.6Pa真空度及适宜的真空保持时间以达到去除钢水中气体的目的，进一步提高钢水的纯净度。

采取分包冶炼；第一包大包冶炼钢水，第二包小包熔化钢渣，小包盛装10t钢水12%钢渣。炉外精炼选用优质合金及辅料最大限度的减少有害元素的带入量，全程采用碳化硅进行扩散脱氧，造出高碱度、流动性好的白渣，全程氩气搅拌。小包熔化钢渣，采用三元渣系： 60% CaF

渣洗浇注 大包钢水真空后全程Ar气保护注入小包，小包做为过度中间包渣洗，当包内有一定钢水液面深度，小包钢水全程Ar气保护浇注钢锭。

低倍组织检验。

表5 低倍组织检验结果。

锻件横向低倍试样没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷。

表6 非金属夹杂物结果。

实施例3。

1、42CrMo钢、75t/支、按优质合金结构钢GB/T3077-2015技术条件生产。

表7 合金结构钢成分表。

2工艺流程 电炉→LF→VD→气体保护渣洗浇注。

3工艺要点 采取分包冶炼；大包冶炼大包，小包熔化钢渣。

电炉 采用优质废钢，尽量减少残余元素的含量，熔化废钢，在温度、锰、碳等达到工艺要求时可放钢进入下道工序。

LF炉 对初炼钢水采用LF炉外精炼工艺，钢水充分脱氧、去硫、去气、去除夹杂物，调整成分与温度，满足工艺要求、出钢进VD炉。

VD炉 在VD工位采用≦66.6Pa真空度及适宜的真空保持时间以达到去除钢水中气体的目的，进一步提高钢水的纯净度。

采取分包冶炼；第一包大包冶炼钢水，第二包小包熔化钢渣，小包盛装10t钢水13%钢渣。炉外精炼选用优质合金及辅料最大限度的减少有害元素的带入量，全程采用碳化硅进行扩散脱氧，造出高碱度、流动性好的白渣，全程氩气搅拌。小包熔化钢渣，采用三元渣系：60% CaF

渣洗浇注 大包钢水真空后全程Ar气保护注入小包，小包做为过度中间包渣洗，当包内有一定钢水液面深度，小包钢水全程Ar气保护浇注钢锭。

低倍组织检验。

表8 低倍组织检验结果。

锻件横向低倍试样没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷。

表9 非金属夹杂物结果。

实施例4。

1、ASTMA350LF2钢、75t/支、按FB13044-2019优质合金结构钢技术条件生产。

表10 合金结构钢成分表。

2工艺流程 电炉→LF→VD→气体保护渣洗浇注。

3工艺要点 采取分包冶炼；大包冶炼大包，小包熔化钢渣。

电炉 采用优质废钢，尽量减少残余元素的含量，熔化废钢，在温度、锰、碳等达到工艺要求时可放钢进入下道工序。

LF炉 对初炼钢水采用LF炉外精炼工艺，钢水充分脱氧、去硫、去气、去除夹杂物，调整成分与温度，满足工艺要求、出钢进VD炉。

VD炉 在VD工位采用≦66.6Pa真空度及适宜的真空保持时间以达到去除钢水中气体的目的，进一步提高钢水的纯净度。

采取分包冶炼；第一包大包冶炼钢水，第二包小包熔化钢渣，小包盛装10t钢水15%钢渣。炉外精炼选用优质合金及辅料最大限度的减少有害元素的带入量，全程采用碳化硅进行扩散脱氧，造出高碱度、流动性好的白渣，全程氩气搅拌。小包熔化钢渣，采用三元渣系：60% CaF

渣洗浇注 大包钢水真空后全程Ar气保护注入小包，小包做为过度中间包渣洗，当包内有一定钢水液面深度，小包钢水全程Ar气保护浇注钢锭。

低倍组织检验。

表11 低倍组织检验结果。

锻件横向低倍试样没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷。

表12 非金属夹杂物结果。