中南股份高洁净H13钢生产实践.pdf
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1、总第 期 年 月 南 方 金 属 .收稿日期:基金项目:广东省重点领域研发计划项目:高品质热作模具钢研发与产业化()作者简介:余大华()男 年毕业于昆明理工大学冶金工程专业工程师 文章编号:()中南股份高洁净 钢生产实践余大华 曾令宇(宝武集团中南钢铁广东中南钢铁股份有限公司 广东 韶关)摘 要:通过跟踪 钢不同冶炼过程夹杂物演变规律结合热力学计算确认了中南股份 钢洁净度差的主要原因 通过采取提高转炉出钢碳含量、优化炉后铝合金加入量、改善 炉底吹氩气控制、延迟 真空处理时间、取消钙处理等工艺措施实现了高洁净度 钢的连续生产满足了韶钢 钢高纯净度的质量控制要求关键词:钢 夹杂物演变规律 出钢脱氧
2、 精炼工艺优化中图分类号:.文献标志码:(.):.:热作模具钢 主要应用于热锻压模、热挤压模等领域 因其在使用过程长期处于高温交变应力作用钢中高熔点、高硬度脆性夹杂物极易导致模具疲劳破坏大大降低了使用寿命 因此 钢相对于常规钢种对微观夹杂物控制要求更为严格 宝武集团中南钢铁广东中南钢铁股份有限公司(以下简称“中南股份”)采用“转炉 炉外精炼 真空处理大方坯连铸”工艺流程生产 钢 因合金加入量大合金杂质带入的有害元素较多夹杂物控制难度大中南股份现有工艺尚无法满足该钢种微观夹杂物控制要求为改善 钢洁净度对 钢冶炼工艺进行了全流程系统取样结合热力学计算确认了钢水洁净度差原因对生产工艺进行了优化实现了
3、高洁净 钢质量的稳定控制 高端 钢成分及洁净度要求表 所示为高端 钢化学成分要求从表中可知 为高合金钢种其中、含量均较高 精炼过程需要大量补加合金表 高端 钢化学成分控制要求%元素范围.目标.表 所示为高洁净 钢微观夹杂物控制要求和中南股份的控制实绩按照/钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法要求高洁净 对钢中 类、类、类夹杂物要求都十分严格中南股份目前夹杂物控制水平较差无法满足钢种高洁净度标准表 高洁净 钢夹杂物和氧含量控制要求(级别)项目 粗 细 粗 细 粗 细 粗 细要求.控制实绩.钢生产装备及工艺.炼钢系统中南股份目前有 座 顶底复吹转炉配有副枪系统、滑板挡渣和红外下渣检测装置
4、 座 炉真空脱气装置 炉、炉各 座均双工位.连铸系统具有 台 机 流大方坯连铸机包含 共个断面中间包吨位为 配有中间包连续测温装置、结晶器液面自动控制装置具备结晶器电磁搅拌()、末端电磁搅拌()、二冷自动配水、轻压下等技术.现有 钢炼钢工艺 钢经转炉吹炼在出钢过程加入铝铁脱氧并加入少部分硅铁、低碳铬铁过 处理 钢水到达 炉进行加热升温处理期间加入石灰和铝渣球对钢水进行脱氧、脱硫 钢水加热过程不断加入低碳铬铁、钼铁等合金 在钢水加热升温至 以上后通过专用料斗吊加钒铁、钼铁、低碳铬铁等合金待钢水成分均匀后取样 并根据样 分析结果逐步调整钢水成分至钢种成分控制范围成分调整完成钢水出站过 处理 钢水到
5、达 炉后进行真空脱气复压后进行钙处理软吹适当时间后上连铸机浇注 钢冶炼过程夹杂物变化分析对 钢转炉出钢结束至 过程进行全流程系统取样利用直读光谱检验样品成分采用场发射扫描电镜()分析试样中夹杂物尺寸及组成变化结果如下.出钢过程夹杂物跟踪分析通过跟踪现有工艺 钢转炉终点碳控制范围%结合转炉终点碳氧平衡曲线(图)钢中自由氧含量控制在 出钢过程加入 铝铁对钢水进行脱氧氩站 含量在%左右图 转炉终点碳与钢中自由氧关系 通过热力学软件(.)计算 钢出钢初始脱氧产物组成与脱氧剂种类及加入量关系结果见图 按现有 钢终点控制与出钢脱氧工艺因钢中自由氧含量较高且出钢结束铝含量较低初始脱氧产物以铝锰硅酸盐、铝硅酸
6、盐为主 此类脱氧产物熔点低钢液温度下为液态难从钢液中上浮去除 通过出钢结束后氩站取样夹杂物检测结果以铝硅酸盐、铝硅锰酸盐类夹杂物为主(图)与上述分析结果较为吻合图 钢中不同 含量下夹杂物组成南 方 金 属 年第 期 图 氩站的铝硅锰酸盐类夹杂物.炉过程夹杂物跟踪分析 初期向炉渣中加入脱氧剂与炉渣发生脱氧反应炉渣氧活度迅速降低炉渣向钢液传氧得到有效控制 在底吹氩搅拌作用下钢液中初始脱氧产物逐步从钢液中上浮去除大尺寸夹杂物有效去除随着 进行炉渣及耐材侵蚀的 逐渐向钢中传递导致钢液中 含量增加 钢液中 与细小 夹杂物发生反应()促使钢中细小 逐步向镁铝尖晶石夹杂物转变、此反应在 过程一直进行导致钢液
7、中镁铝尖晶石类夹杂物增加 (夹杂物)()随着 进行炉渣脱氧改善当炉渣中、等弱脱氧产物被还原至较低含量后因高碱度渣系炉渣中 含量高钢中 与炉渣中 发生反应()致使钢液中 含量增加 查阅文献资料 当钢中 含量大于 即可导致钢液中 与细小、夹杂物发生反应()、()致使夹杂物逐步向低熔点钙铝酸盐、钙铝镁酸盐类夹杂物转变 ()()()(夹杂物)(夹杂物)()(夹杂物)()此外 处理前期因钢水温度低加入渣料熔化效果差未熔渣料卷入钢液中进入钢液中的 与钢液中 等夹杂物发生反应()形成低熔点钙铝酸盐夹杂物增加了钢液中钙铝酸盐类夹杂物含量 同时精炼过程底吹搅拌不合理长时间大氩气搅拌特别是冶炼中后期底吹氩强搅拌导
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