一種精確控制鋼中硼含量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶煉工藝技術領域，具體涉及一種冶煉含硼鋼過程中精確控制鋼中硼含量的方法。
【背景技術】
[0002]鋼中加入少量硼主要是為了提高鋼的淬透性。由于硼的化學性質極為活潑，很容易與鋼中的氧、氮結合，使硼失去作用，而且鋼中的硼含量又極少，所以在硼鋼的冶煉中如何保證穩(wěn)定地獲得適量的酸溶硼而且均勻地分布在鋼中是非常重要的。
[0003]傳統(tǒng)冶煉含硼鋼的工藝通常是在煉鋼爐外精煉(LF爐、VD爐、RH爐)的中后期，通過加入鋁、鋯等合金充分脫氧，加鈦合金充分固氮，之后再加入硼鐵或含硼包芯線進行硼合金化，以消耗貴重金屬鈦來保證硼的收得率。
[0004]文獻《特殊鋼》1992年第5期“冶金因素對硼鋼中B回收率的影響”中介紹了應用傳統(tǒng)工藝冶煉含硼鋼，采用脫氧固氮的合金加入方式，其最佳含量應控制在A1:0.02%?0.05 %，T1:0.03 %?0.05 %，加入順序為Al-T1-B,此種工藝硼的回收率僅為10 %?65 %。
[0005]專利“小方坯連鑄低碳含硼鋼的生產方法”(CN1309856C)中采用喂入含硼包芯線方式進行硼合金化，所不同的是在喂入含硼包芯線前先喂入Ca-Si包芯線，進行夾雜物變性處理，凈化鋼液，但經過該工序處理后硼的回收率僅為40%?50%，并沒有得到提高，而且嚴格限制鋼液中的Mn/S不低于13。
[0006]“一種硼鐵和鈦鐵的復合包芯線及其應用”(CN101445855A)中介紹的包芯線可使硼回收率達到90%，但該方法仍以消耗鈦鐵為代價來提高硼的回收率，采用喂線方式雖能提高硼收得率，但仍存在鋼液喂線的共性問題，即喂入鋼液的深度、收得率、均勻性等不穩(wěn)定問題，另外，制作包芯線的工藝較復雜，成本較高。
[0007]不同于上述傳統(tǒng)冶煉工藝方法的是，專利公開號CN1296504C公開了一種“用含硼生鐵直接冶煉硼鋼的方法”，其含硼鐵水是采用高爐分離硼鐵礦提取B203時得到的一種自然含硼金屬產物。但是，由于含硼鐵水中娃和硫含量很高，分別為2.0%?2.5%和0.06%?0.10%，所以導致煉鋼過程中產生的渣量大，使生產成本增加；另外，硼以B203形式存在，在煉鋼過程中，將上浮至渣中去除，降低了硼的收得率。
[0008]以上所介紹的硼合金化方法，無論采用硼鐵還是含硼包芯線都需要消耗貴重金屬鈦來保證硼在鋼中的收得率。另外，采用這些工藝方法硼的收得率并不十分穩(wěn)定，而且均勻性較差。因此，需要研究出一種新的方法來提高硼收得率和穩(wěn)定性，并能降低生產成本。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明提供一種精確控制鋼中硼含量的方法，其目的在于提高硼的收得率和穩(wěn)定性，減少固氮時金屬鈦的加入量，降低生產成本。
[0010]為此，本發(fā)明采取了如下解決方案:
[0011]—種精確控制鋼中硼含量的方法，其特征在于:
[0012]1、轉爐冶煉，出鋼過程中向鋼包中加入脫氧劑進行預脫氧；進入氬站吹氬時間彡3min,lS氣流量為40?60Nm3/h。
[0013]2、LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，LF終點控制α [0] ( 0.0003%。
[0014]3、RH爐精煉，進行循環(huán)脫氮氣處理，當鋼液中[N] ( 0.0020%時，根據冶煉鋼種的硼含量要求加入含硼球體進行硼合金化，加入量為0.05?0.5kg/t鋼，采用連續(xù)振動方式加入，并凈循環(huán)3?5min之后出鋼。
[0015]4、連鑄，采取保護澆注。
[0016]所述含硼球體由外殼和芯部兩部分所組成，其外殼組成被％為:B4C90%?95%、粘結劑5%?10% ;芯部組成財％為出4020%?60%、赤鐵礦10%?40% ;CaC0310%?40%、粘結劑 3%~ 5%0
[0017]所述粘結劑為粘土、皂土、高鋁水泥、膨潤土、水玻璃中的一種或任意兩種混合物。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]本發(fā)明通過控制冶煉和精煉過程中的相關參數和工藝，并利用含硼球體代替金屬鈦進行固氮，不僅可減少貴重金屬的使用，降低生產成本，而且可提高鋼中硼的穩(wěn)定性和收得率，使硼收得率達到70%?90%。因此，本發(fā)明無論從生產成本上，還是硼收得率和穩(wěn)定性上都要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)硼生產工藝方法，具有很好的應用前景。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
[0021]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機械用鋼。
[0022]1、轉爐冶煉，鋼水重量102 B屯，出鋼過程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進行脫氧，然后進入IS站吹IS 4min,lS氣流量為45Nm3/h。
[0023]2、LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點aw]=0.0002%。
[0024]3、RH爐精煉，當鋼液中[N] = 0.0017%時，從合金料倉中采用連續(xù)振動方式加入36kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)3min后取樣進行分析。含硼球體加入前鋼水硼含量0.0004%,加入后硼含量0.0026%,經計算得硼收得率78.8%。
[0025]4、連鑄采取保護澆注。
[0026]含硼球體組分被％為:芯部:B4C20%、赤鐵礦40%、CaC0335%、粘土 5%。外殼:B4C90%、粘土 10%。芯部球體直徑20mm，外殼厚度4mm，整個球體直徑為28mm。
[0027]實施例2:
[0028]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機械用鋼。
[0029]1、轉爐冶煉，鋼水重量95噸，出鋼過程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進行脫氧，然后進入IS站吹IS 3min,lS氣流量為50Nm3/h。
[0030]2、LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點aw]=0.0003%。
[0031]3、RH爐精煉，當鋼液中[N] = 0.0015%時，從合金料倉中采用連續(xù)振動方式加入22.5kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)4min后取樣進行分析。含硼球體加入前鋼水硼含量0.0003%，加入后硼含量0.0028%，硼收得率86.7%0
[0032]4、連鑄，采取保護澆注。
[0033]含硼球體組分wt %為:芯部:B4C30 %、赤鐵礦30 %、CaC0335 %、高鋁水泥5 %。外殼:B4C92%、高鋁水泥8%。芯部球體直徑22mm，外殼厚度4mm，整個球體直徑為30mm。
[0034]實施例3:
[0035]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機械用鋼。
[0036]1、轉爐冶煉，鋼水重量101噸，出鋼過程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進行脫氧，然后進入IS站吹IS 5min,lS氣流量為50Nm3/h。
[0037]2、LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點aw]=0.0002%。
[0038]3、RH爐精煉，當鋼液中[N] = 0.0016%時，從合金料倉中采用連續(xù)振動方式加入19kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)5min后取樣進行分析。球體加入前鋼水硼含量0.0004%,加入后硼含量0.0030 %，經計算得硼收得率89.3 %。
[0039]4、連鑄，采取保護澆注。
[0040]含硼球體組分被％為:芯部B4C40%、赤鐵礦30%、CaC0327%、2%粘土+1%水玻璃。外殼:B4C95%、粘結劑為3%粘土+2%水玻璃。芯部球體直徑23mm，外殼厚度5mm，整個球體直徑為33mm。
[0041]實施例4:
[0042]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機械用鋼。
[0043]1、轉爐冶煉，鋼水重量100.3噸，出鋼過程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進行脫氧，然后進入氬站吹氬4min，氬氣流量為60Nm3/h。
[0044]2、LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點aw]=
0.0003%。
[0045]3、RH精煉，當鋼液中[N] = 0.0020 %時，從合金料倉中采用連續(xù)振動方式加入15.3kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)5min后取樣進行分析。球體加入前鋼水硼含量0.0004%,加入后硼含量0.0029%,硼收得率84.3%。
[0046]4、連鑄，采取保護澆注。
[0047]含硼球體組分被％為:芯部:B4C50%、赤鐵礦25%、CaC0322%、皂土 3%。外殼:B4C93%、皂土 7%。芯部球體直徑25mm，外殼厚度4mm，整個球體直徑為33mm。
[0048]實施例5:
[0049]冶煉含硼量為0.0020%?0.0035%的機械用鋼。
[0050]1、轉爐冶煉，鋼水重量102 B屯，出鋼過程中向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁進行脫氧，然后進入IS站吹IS 5min,lS氣流量為60Nm3/h。
[0051]2、LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，終點aw]=0.0002%。
[0052]3、RH爐精煉，當鋼液中[N] = 0.0018%時，從合金料倉中采用連續(xù)振動方式加入
11.8kg含硼球體，鋼水凈循環(huán)4min后取樣進行分析。球體加入前鋼水硼含量0.0003%，力口入后硼含量0.0026%,硼收得率82.7%。
[0053]4、連鑄，采取保護澆注。
[0054]含硼球體組分wt %為:芯部:B4C60 %、赤鐵礦20 %、CaC0315 %、粘結劑為3 %膨潤土+2%高鋁水泥。外殼:B4C93%、粘結劑為5%膨潤土+2%高鋁水泥。芯部球體直徑25mm，外殼厚度3mm，整個球體直徑為31mm。
【主權項】
1.一種精確控制鋼中硼含量的方法，其特征在于: (1)轉爐冶煉，出鋼過程中向鋼包中加入脫氧劑進行預脫氧；進入氬站吹氬時間彡3min,lS氣流量為40?60Nm3/h ； ⑵LF爐精煉，進行成分處理及除硼合金化外的合金化處理，LF終點控制α [0]彡 0.0003% ； (3)RH爐精煉，進行循環(huán)脫氮氣處理，當鋼液中[Ν]彡0.0020%時，根據冶煉鋼種的硼含量要求加入含硼球體進行硼合金化，加入量為0.05?0.5kg/t鋼，采用連續(xù)振動方式加入，并凈循環(huán)3?5min之后出鋼； (4)連鑄，采取保護澆注。2.根據權利要求1所述的精確控制鋼中硼含量的方法，其特征在于，所述含硼球體由外殼和芯部兩部分所組成，其外殼組成被％為:B4C90%?95%、粘結劑5%?10%;芯部組成財％為:B4C20%?60%、赤鐵礦10%?40% ;CaC0310%?40%、粘結劑3%?5% ； 所述粘結劑為粘土、皂土、高鋁水泥、膨潤土、水玻璃中的一種或任意兩種混合物。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種精確控制鋼中硼含量的方法，轉爐出鋼過程中向鋼包中加入脫氧劑進行預脫氧；氬站吹氬時間≥3min，氬氣流量40～60Nm3/h。LF爐精煉控制終點α[O]≤0.0003％。RH爐精煉進行循環(huán)脫氮氣處理，當鋼液中[N]≤0.0020％時，根據冶煉鋼種硼含量要求加入含硼球體進行硼合金化，加入量為0.05～0.5kg/t鋼，采用連續(xù)振動方式加入，凈循環(huán)3～5min后出鋼。連鑄采取保護澆注。本發(fā)明不僅可減少貴重金屬的使用，降低生產成本，而且可提高鋼中硼的穩(wěn)定性和收得率，使硼收得率達到70％～90％。
【IPC分類】C21C7/10, C21C7/00, C21C5/28
【公開號】CN105274281
【申請?zhí)枴緾N201410284076
【發(fā)明人】陳本文, 蘇春霞, 付超, 董恩龍, 章澎, 修國濤
【申請人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月23日