提升中碳含硫钢连浇炉数的工艺

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种提升中碳含硫钢连浇炉数的工艺。

背景技术

中碳钢具有良好的综合性能，常用于制造各种机械零部件，广泛应用于汽车、机床和工程机械等行业。对于尺寸精度要求较高的零部件，精加工往往位于调质处理之后，大大地增加了切削加工难度。另外，汽车行业不断地提高零部件的强度以减轻重量，从而也导致了锻件切削加工难度的增大。因此，中碳钢在具有优良的综合力学性能前提下，还应具有良好的切削加工性能。为改善中碳钢的切削加工性能，通常向钢中加入易切削元素S，S在钢中形成MnS等含硫夹杂物，提供了“内部缺口”和“粘体润滑”等效应，改善了中碳钢的切削加工性能。

中碳含硫钢生产过程中，往往需要进行深度脱氧，Al为最常用的深脱氧剂。通常，在出钢过程中加入Al进行强脱氧，同时随钢流加入石灰和合成渣，利用钢液冲击和钢包底搅，使渣料乳化，并使其弥散分布于钢液中，大大增加了钢水与渣料间的接触面积，为钢水脱氧、夹杂变性和去除，创造了良好的动力学条件。为降低出钢过程铝合金的空气烧损量，减少夹杂生成，提高钢水洁净度，在精炼时间较长的工序中，也可采用两步法加Al。即，出钢过程加入少量的铝合金，保证出钢结束时钢水中含微量酸溶[Al]S以达到脱氧目的，随后，在氩站或LF炉向钢水中快速喂入铝线以调整Al含量，两步加Al法具有铝收得率高的优点。为了提高和稳定中碳含硫钢生产过程中硫收得率，减少高熔点夹杂物的生成，最常用的增硫方式为在钢包吊浇前快速喂入硫磺芯线或硫铁芯。同时，还需要控制精炼渣碱度，降低精炼渣脱硫能力。

而根据冶金原理，中碳含硫钢中夹杂物主要为高熔点的Al

发明内容

为解决中碳含硫钢生产效率较低，生产成本较高的问题，本发明提供一种提升中碳含硫钢连浇炉数的工艺。

为实现本发明目的提供的一种提升中碳含硫钢连浇炉数的工艺，包括以下步骤：

S1、电炉工序：终点C含量≥0.10wt%，终点P含量≤0.013wt%，终点温度≥1580℃，出钢过程中依次加入一部分铝块、碳化硅、另一部分铝块、硅锰、增碳剂、促净剂及石灰；

S2、LF炉工序：根据钢水成分向钢水中加入铝线，以调整钢水中的Al含量为0.020～0.045wt%，出站的钢水中Al含量为0.015～0.025wt%；

S3、VD炉工序：向钢水中依次加入铝线和硅钙线，软吹8min后，再加入硫磺线，软吹氩时长≥10min；

S4、连铸工序：首炉过热度25℃～40℃，连浇炉过热度25℃～35℃。

在其中一些具体实施例中，在电炉工序中，终点目标C含量为0.12～0.35wt%，终点目标P含量≤0.013wt%，终点目标温度≥1610℃。

在其中一些具体实施例中，在电炉工序中，若终点C含量为0.05～0.08wt%时，出钢过程加入的铝块总量为1.2kg/吨钢；若终点C含量为0.09～0.15wt%时，出钢过程加入的铝块总量为1.1kg/吨钢；若终点C含量>0.15wt%时，出钢过程加入的铝块总量为1kg/吨钢；出钢过程加入的石灰的量为5.7～6.3kg/吨钢；出钢过程加入的促净剂的量为2.7～3.3kg/吨钢。

在其中一些具体实施例中，在LF炉工序中，精炼前期加入扩散脱氧剂1.50～2.50kg/吨钢，精炼中后期多次加入预设量的扩散脱氧剂。

在其中一些具体实施例中，在LF炉工序中，精炼前期加入石灰的量≤1kg/吨钢，加入促净剂的量≤1kg/吨钢。

在其中一些具体实施例中，扩散脱氧剂按质量百分比计，包括如下元素：

碳化硅：40～60wt%和硅铁粉：40～60wt%。

在其中一些具体实施例中，在LF炉工序中，精炼前期氩气流量为200～400NL/min，精炼中期氩气流量为120～250NL/min，精炼后期氩气流量为60～150NL/min。

在其中一些具体实施例中，在VD炉工序中，向首炉中喂入硅钙线50～60m，向连浇炉中喂入硅钙线25～35m。

在其中一些具体实施例中，中碳含硫钢按质量百分比计，包括如下元素：

C：0.38～0.50wt%；Si：0.20～0.35wt%；Mn：0.50～1.65wt%；P：≤0.030wt%；S：0.010～0 .030wt％；Mo：≤0.30wt%；Cr：≤1.05wt%；Al：≤0.030wt%；Cu：≤0.20wt%；H：≤2.0ppm、O：≤20ppm；余量为Fe和不可避免的杂质。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）在LF炉工序中，一次性补喂铝线，精确控制出站Al含量，为后续VD炉工序的弱钙化处理创造条件。

（2）在VD炉工序采用了弱钙处理，能够有效地防止连铸过程中水口结瘤，有利于提高连浇炉数至12炉，不仅提高了中碳含硫钢的生产效率，还降低了生产成本。

（3）有效地延长了中碳含硫钢的连铸时长，且减少了含硫夹杂物的生成，满足夹杂物检测需求。

附图说明

图1是实施例1成品中硫化物夹杂物形态金相照片；

图2是实施例2成品中硫化物夹杂物形态金相照片；

图3是实施例3成品中硫化物夹杂物形态金相照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术所述，中碳含硫钢中夹杂物主要为高熔点的Al

为改善上述问题，参照图1、图2和图3，在本申请的一个方面，提供了一种提升中碳含硫钢连浇炉数的工艺，包括以下步骤：

S1、电炉工序：终点C含量≥0.10wt%，终点目标C含量为0.12～0.35wt%，终点P含量≤0.013wt%，终点目标P含量≤0.013wt%，终点温度≥1580℃，终点目标温度≥1610℃。出钢过程中依次加入一部分铝块、碳化硅、另一部分铝块、硅锰、增碳剂、促净剂及石灰。出钢过程加入的石灰的量为5.7～6.3kg/吨钢，出钢过程加入的促净剂的量为2.7～3.3kg/吨钢。促净剂能够与渣料发生反应，生产易溶于钢水中的物质，加速渣料溶解。若终点C含量为0.05～0.08wt%时，出钢过程加入的铝块总量为1.2kg/吨钢；若终点C含量为0.09～0.15wt%时，出钢过程加入的铝块总量为1.1kg/吨钢；若终点C含量>0.15wt%时，出钢过程加入的铝块总量为1kg/吨钢。

S2、LF炉工序：取初样，根据钢水成分向钢水中加入铝线，以调整钢水中的Al含量为0.020～0.045wt%，出站的钢水中Al含量为0.015～0.025wt%。在LF炉工序采用深脱氧处理时精确控制出站Al含量，为后续VD炉工序的弱钙化处理创造条件。

需要说明的是，若出站时Al含量过低，脱氧不充分，刚水中氧元素易于锰等元素发生反应，生成氧化锰等夹杂物，致使钢水中夹杂物较多。若出站时Al含量过高，易于耐材和钢水中的氧化锰等发生置换反应，生成Al

若需在精炼前期向钢水中补入石灰和/或促净剂，精炼前期加入石灰的量≤1kg/吨钢，加入促净剂的量≤1kg/吨钢。

在精炼前期加入扩散脱氧剂1.50～2.50kg/吨钢，使钢水进战迅速造白渣。精炼中后期多次（多批次）加入预设量（少量）的扩散脱氧剂，以保持还原性气氛。其中，扩散脱氧剂按质量百分比计，包括如下元素：碳化硅：40～60wt%和硅铁粉：40～60wt%。

在精炼前期，适当增加氩气供应强度，氩气流量为200～400NL/min，增强搅拌强度，促进钢水脱氧及合金金化。在精炼中期（除添加合金阶段），保持中等氩气供应强度，氩气流量为120～250NL/min。在精炼后期，降低氩气供应强度，降低钢水翻动幅度，避免钢水再次氧化，氩气流量为60～150NL/min。

S3、VD炉工序：向钢水中依次加入铝线和硅钙线，软吹8min后，再加入硫磺线，软吹氩时长≥10min。向首炉中喂入硅钙线50～60m，向连浇炉中喂入硅钙线25～35m。通过添加硅钙线，使得Al

需要说明的是，硅钙线添加量应适中，加入硅钙线过多，易于S发生反应，硫化钙等夹杂物增多，可能加剧结瘤现象。加入硅钙线过少，无法使Al

S4、连铸工序：首炉过热度25℃～40℃，连浇炉过热度25℃～35℃。

中碳含硫钢按质量百分比计，包括如下元素：C：0.38～0.50wt%、Si：0.20～0.35wt%、Mn：0.50～1.65wt%、P：≤0.030wt%、S：0 .010～0 .030wt％、Mo：≤0.30wt%、Cr：≤1.05wt%、Al：≤0.030wt%、Cu：≤0.20wt%、H：≤2.0ppm、O：≤20ppm、余量为Fe和不可避免的杂质。中碳含硫钢相对于轴承钢等不含硫钢种而言，硫含量偏高，在钢中易形成MnS等含硫夹杂物，提供了“内部缺口”和“粘体润滑”等效应，改善了中碳钢的切削加工性能。其成品中夹杂物评级：细系A类≤2.0级，粗系A类≤2.0级；细系B类≤1.0，粗系B类≤1.0；细系C类≤1.0，粗系C类≤1.0；粗系D类≤1.0级，细系D类≤1.0级。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

将70wt%左右的铁水和30wt%左右的废钢置于电炉中冶炼，之后依次经LF炉精炼、VD炉精炼、连铸和缓冷后形成中碳含硫钢。各工序炼钢工艺参数、成分数据、夹杂物检测数据如下：

实施例1

圆钢横截面直径为220mm，中碳含硫钢按质量百分比计，包括如下元素：C：0.44wt%、Si：0.28wt%、Mn：0.65wt%、P：0.016wt%、S：0.025wt%、Cr：0.02wt%、Al：0.015wt%、Mo：0.03wt%、Cu：0.03wt%、H：0.6ppm、O：11ppm、余量为Fe及不可避免的杂质。

生产工艺如下：

S1、电炉工序：终点C含量为0.16%，重点P含量为0.013%，终点温度1614℃，冶炼周期46min。出钢过程中依次加入一部分铝块、碳化硅、另一部分铝块、硅锰、增碳剂、促净剂及石灰。出钢过程加入的石灰的量为6.09kg/吨钢，出钢过程加入的促净剂的量为3kg/吨钢，出钢过程加入的铝块总量为1kg/吨钢。

S2、LF炉工序：取初样，根据钢水成分向钢水中加入铝线，以调整钢水中的Al含量为0.043wt%，出站的钢水中Al含量为0.022wt%。在精炼前期加入扩散脱氧剂1.8kg/吨钢，白渣时间64分钟。精炼中后期多次（多批次）加入预设量（少量）的扩散脱氧剂，以保持还原性气氛。冶炼3分钟后，精炼前期的氩气搅拌流量366NL/min。冶炼30分钟，精炼中期保持氩气搅拌流量189NL/min。冶炼40分钟，精炼后期氩气搅拌流量90NL/min。

S3、VD炉工序：向钢水中依次加入铝线和硅钙线，软吹8min后，再加入硫磺线，软吹氩时长24min。喂入的铝线为44.8m，喂入的硫磺线为210m。向首炉中喂入硅钙线55m，向连浇炉中喂入硅钙线30.4m。

S4、连铸工序：首炉过热度35℃，连浇炉过热度30℃，连浇12炉结束。

制成的成品中硫化物夹杂物形态金相照片如图1所示。

实施例2

圆钢横截面直径为300mm，中碳含硫钢按质量百分比计，包括如下元素：C：0.41wt%、Si：0.26wt%、Mn：0.73wt%、P：0.010wt%、S：0.026wt%、Cr：1.05wt%、Al：0.022wt%、Mo：0.17wt%、Cu：0.02wt%、H：1.2ppm、O：9ppm、余量为Fe及不可避免的杂质。

生产工艺如下：

S1、电炉工序：终点C含量为0.08%，重点P含量为0.008%，终点温度1628℃，冶炼周期45min。出钢过程中依次加入一部分铝块、碳化硅、另一部分铝块、硅锰、增碳剂、促净剂及石灰。出钢过程加入的石灰的量为6.0kg/吨钢，出钢过程加入的促净剂的量为3kg/吨钢，出钢过程加入的铝块总量为1.2kg/吨钢。

S2、LF炉工序：取初样，根据钢水成分向钢水中加入铝线，以调整钢水中的Al含量为0.045wt%，出站的钢水中Al含量为0.029wt%。在精炼前期加入扩散脱氧剂1.87kg/吨钢，白渣时间57分钟。精炼中后期多次（多批次）加入预设量（少量）的扩散脱氧剂，以保持还原性气氛。冶炼2分钟后，精炼前期的氩气搅拌流量372NL/min。冶炼32分钟，精炼中期保持氩气搅拌流量193NL/min。冶炼41分钟，精炼后期氩气搅拌流量88NL/min。

S3、VD炉工序：向钢水中依次加入铝线和硅钙线，软吹8min后，再加入硫磺线，软吹氩时长24min。喂入的铝线为83.6m，喂入的硫磺线为196m。向首炉中喂入硅钙线50m，向连浇炉中喂入硅钙线34.8m。

S4、连铸工序：首炉过热度38℃，连浇炉过热度31℃，连浇11炉结束。

制成的成品中硫化物夹杂物形态金相照片如图2所示。

实施例3

圆钢横截面直径为180mm，中碳含硫钢按质量百分比计，包括如下元素：C：0.39wt%、Si：0.25wt%、Mn：1.62wt%、P：0.013wt%、S：0.023wt%、Cr：0.16wt%、Al：0.022wt%、Mo：0.17wt%、Cu：0.02wt%、H：1.1ppm、O：12ppm、余量为Fe及不可避免的杂质。

生产工艺如下：

S1、电炉工序：终点C含量为0.10%，重点P含量为0.007%，终点温度1629℃，冶炼周期47min。出钢过程中依次加入一部分铝块、碳化硅、另一部分铝块、硅锰、增碳剂、促净剂及石灰。出钢过程加入的石灰的量为6.1kg/吨钢，出钢过程加入的促净剂的量为3kg/吨钢，出钢过程加入的铝块总量为1kg/吨钢。

S2、LF炉工序：取初样，根据钢水成分向钢水中加入铝线，以调整钢水中的Al含量为0.037wt%，出站的钢水中Al含量为0.023wt%。在精炼前期加入扩散脱氧剂2.1kg/吨钢，白渣时间54分钟。精炼中后期多次（多批次）加入预设量（少量）的扩散脱氧剂，以保持还原性气氛。冶炼3分钟后，精炼前期的氩气搅拌流量386NL/min。冶炼35分钟，精炼中期保持氩气搅拌流量198NL/min。冶炼43分钟，精炼后期氩气搅拌流量96NL/min。

S3、VD炉工序：向钢水中依次加入铝线和硅钙线，软吹8min后，再加入硫磺线，软吹氩时长26min。喂入的铝线为54.4m，喂入的硫磺线为206m。向首炉中喂入硅钙线60m，向连浇炉中喂入硅钙线45.6m。

S4、连铸工序：首炉过热度32℃，连浇炉过热度28℃，连浇11炉结束。

制成的成品中硫化物夹杂物形态金相照片如图3所示。

实施例1-3的成品中夹杂物级别如下表所示：。

由上表可知，实施例1-3所制成的成品满足硫化物夹杂物评级。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。