一种低碳、低氮、高氧工业纯铁及其生产方法 |
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| 申请号 | CN201410742337.X | 申请日 | 2014-12-09 | 公开(公告)号 | CN104451385B | 公开(公告)日 | 2017-06-16 |
| 申请人 | 抚顺特殊钢股份有限公司; | 发明人 | 严晓红; 李建新; 赵成志; 庞学东; 王瑞; 孙勇; 翟羽佳; 李忠伟; 于丹; 贾翰; 谷强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种低 碳 、低氮、高 氧 工业纯 铁 及其生产方法，设计工业纯铁新品种，采用现有的EAF+LF+VOD+VHD 冶炼 工艺装备进行生产；LF炉出 钢 Ｃ≥0.25％，由于要求的低碳工业纯铁碳含量≤0.09%，不是超低碳工业纯铁，VOD 真空 吹氧时不存在过吹现象，降低了钢中回S的因素，利用VOD真空吹氧方法使钢液中[C]与[O]发生反应,降低钢中[N]含量，后续VHD炉生产不需要进行强脱氧，即可生产高氧、低氮的工业纯铁。本发明的有益效果是：设计的工业纯铁新品种配料适用于真空 感应炉 生产低碳超高强钢9310钢等超高强钢钢种，在纯洁度提高的同时缩短冶炼时间、提高效率；利用现有冶炼设备即可生产工业纯铁新品种，降低成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低碳、低氮、高氧工业纯铁，其特征在于：工业纯铁化学成分(％)：C≤0.09，Si： |
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| 说明书全文 | 一种低碳、低氮、高氧工业纯铁及其生产方法技术领域背景技术[0002] 我国工业纯铁的现行标准含铁在≥99.5%，含碳≤0.04%以下，其它元素越低越好。;攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司采用转炉初炼铁水转化为钢水、钢包精炼、真空脱气的方法生产一种工业纯铁，其主要特征为化学成分重量百分比组成为：C≤：0.03%，专利公开号：CN101948980A；宝山钢铁股份有限公司采用电炉+AOD的方法生产一种超低碳高纯度工业纯铁，其主要特征为包括如下重量百分配比的化学元素：C≤0.008％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、S≤0.002％、P≤0.005％、Al≤0.055％专利公开号CN101353753；钢铁研究总院，其生产采用非真空工艺,利用铁水预处理-转炉吹炼-LF精炼-方坯连铸生产流程生产一种非晶用低锰、低硫原料纯铁, 该原料纯铁特征在于其重量百分比组成为：C：0.03-0.07％,Si：0.10-2.0％,Mn：0.03-0.06％,P：≤0.02％,S：≤0.005％,Al：≤0.02％,Sn≤0.008％,Ti≤0.01％。专利公开号CN101041878；上述超低碳工业纯铁用于超低碳钢的冶炼，低锰、低硫原料纯铁硫、磷含量高，对于气体含量没有要求。上述标准工业纯铁以及专利工业纯铁的化学成分的共同特点是含碳量低、S含量高，气体氮含量高，不适用于真空感应炉生产9310钢等类超高强钢要求S、O、N含量低的生产。 [0003] 国外真空感应炉生产9310钢等类超高强钢，一般使用本钢种或类似钢种返回钢生产，气体含量较低。随着超纯合金的发展,要求合金中O、N、S、P等元素之和含量均控制在70×10-6以下或更低的水平,现有原材料及真空感应炉等特种冶炼设备已经不能完全满足需要。目前国内外提出采用在真空感应炉中加装通气装置、喷粉装置和特种搅拌线圈的方式解决相关材料熔炼纯洁度问题，以及采用真空感应、冷坩埚熔炼、电磁悬浮熔炼、区域提纯、固体电迁移等技术制备的超纯铁，生产成本高，无法用于真空感应炉配料使用。 [0004] 目前高纯洁度飞机发动机用齿轮及轴类用超高强钢9310钢等品种，低碳、气体要求含量低，[O]≤15×10-6、[N]≤25×10-6。采用真空感应炉生产该类钢只能通过钢中的碳氧反应、加强搅拌达到脱氮的目的，由于实际配料使用的是上述工业纯铁及合金料，氧含量低、氮含量高，该类钢碳含量较低，碳氧反应受到限制，真空感应炉生产时氧、氮控制难度大，造成冶炼时间长、效率低，增加生产成本。因此研发一种特殊的工业纯铁用于超高强钢9310钢等品种的真空感应炉的生产，在提高钢的纯洁度的同时缩短冶炼时间、提高效率成为当务之急。 发明内容[0005] 本发明公开一种低碳、低氮、高氧工业纯铁，目的是通过成分控制满足配料要求。 [0006] 本发明公开一种低碳、低氮、高氧工业纯铁的生产方法，目的是利用现有冶炼设备进行生产。 [0007] 本发明方案的思路是：设计一种工业纯铁新品种、利用现有设备生产这种特殊的工业纯铁，提高氧含量、降低氮含量提高工业纯铁纯洁度，使真空感应炉能够使用这种工业纯铁新品种配料生产低碳超高强钢，在纯洁度提高的同时缩短冶炼时间、提高效率。 [0008] 本发明第一个目的实现的技术方案：设计一种高纯洁度、低碳、高氧、低氮工业纯铁新品种： [0009] ⑴化学成分（%）： [0010] C≤0.09，Si：0.15～0.20，Mn≤0.35，S≤0.001，P≤0.006，Ni、Cr、不限，Al≤0.030，Ti≤0.015，其余为Fe，[O]≥0.0040、 [0011] [N]≤0.0040； [0012] ⑵纯洁度指标（%）：S≤0.001，P≤0.006， Al≤0.030，Ti≤0.015。 [0013] 本发明的第二个目的实现的技术方案：一种低碳、高氧、低氮工业纯[0014] 铁生产方法，包括以下工艺步骤： [0015] 采用氧化法冶炼工艺，按上述成分进行EAF+LF+VOD+VHD冶炼，精炼后模注成钢锭； [0016] ①电炉工艺： [0018] 出钢条件：C≥0.04%、P≤0.003%， 温度≥1630℃； [0019] ②LF工艺： [0021] ③VOD工艺： [0022] VOD到位，测温后吹氧，停氧测温后加渣料，真空脱气加 AL2.0 kg/t～4.0kg/t，真空度≤100Pa保持10min，当 S≤0.001%直接吊出浇注，当 S≥0.001%时入 LF 生产处理 S。 [0023] ④VHD工艺： [0024] 加热至 T≥1620℃，视Si量适量加入 Al 粉进行脱硫，直到 S≤0.001%后吊出浇注。 [0025] ⑤浇注：采用氩气保护浇注。 [0026] 本发明思路和创新点：(1)采用现有的EAF+LF+VOD+VHD冶炼工艺装备，LF炉出钢Ｃ≥0.25％，由于要求的低碳工业纯铁碳含量≤0.09%，不是超低碳工业纯铁，VOD真空吹氧时不存在过吹现象，降低了钢中回S的因素，利用VOD真空吹氧方法使钢液中[C]与[O]发生反应,降低钢中[N]含量，后续VHD炉生产不需要进行强脱氧，即可生产高氧、低氮的工业纯铁。(2)真空感应炉冶炼过程中，碳具有很强的脱氧能力，冶炼时的真空室压强均在≤5Pa，碳的脱氧能力已超过许多强脱氧元素，通过高氧工业纯铁增加钢液中的氧含量，使钢液在真空下产生强烈的碳沸腾，能加快脱氮速度，使脱氮和脱氧同时进行。 [0027] 本发明的有益效果是：设计的工业纯铁新品种配料适用于真空感应炉生产低碳超高强钢9310钢等超高强钢钢种，在纯洁度提高的同时缩短冶炼时间、提高效率；利用现有冶炼设备即可生产工业纯铁新品种，降低成本。 具体实施方式[0028] 实施例1～3 [0029] ⑴生产三炉高纯洁度微合金工业纯铁，化学成分实际控制水平如表1； [0030] 表1 % [0031]炉号 C Mn Si S P Ni 13209122134 0.063 0.03 0.22 0.001 0.0042 0.08 13209122145 0.057 0.04 0.15 0.001 0.004 0.12 13209101113 0.055 0.05 0.15 0.001 0.004 0.1 标准要求 ≤0.09 ≤0.35 0.15～0.25 ≤0.001 ≤0.006 — [0032] 表1续 % [0033]炉号 Cr Al Ti O N -4 -4 13209122134 0.11 0.01 ≤0.010 40×10 35×10 13209122145 0.33 0.01 ≤0.010 53×10-4 25×10-4 13209101113 0.27 0.03 ≤0.010 55×10-4 18×10-4 标准要求 — ≤0.03 ≤0.015 ≥40×10-4 ≤40×10-4 [0034] ⑵工艺路线：EAF＋LF+VOD+LF→初轧开坯→真空感应炉生产。 [0035] ⑶炼钢工艺： [0036] 实施例1 [0037] 炉号：13209122134 [0038] ①电炉工艺： [0039] 配料：废钢15吨、生铁16.7吨，总装炉量31.7吨； [0040] 出钢：C：0.05%、P：0.003%， 温度1672℃； [0041] ②LF工艺： [0042] LF到位按0.05％喂Al，采用SiC、AL粉脱氧，保持白渣， C：0.35%，S：0.001%出钢，出罐温度为：1670℃； [0043] ③ VOD工艺 [0044] 到位，测温后真空吹氧，真空脱气加 AL30kg、Si-Ca80kg，真空度:1mbar、保持10min，取样分析 C：0.017% 、Si：0.225%、S：0.0015%； [0045] ④VHD工艺 [0046] 到位加热至1630℃，加Al粒10kg，出钢S：0.001%； [0048] 实施例２ [0049] 炉号：13209122145 [0050] ①电炉工艺： [0051] 配料：废钢15吨、生铁19.1吨，总装炉量34.1吨； [0052] 出钢：C：0.03%、P：0.0023%， 温度1660℃； [0053] ②LF工艺： [0054] LF到位按0.05％喂Al，采用SiC、AL粉脱氧，保持白渣，C：0.465% S：0.001%出钢，出罐温度为：1680℃； [0055] ③ VOD工艺 [0056] 到位，测温后真空吹氧，真空脱气加 AL30kg、Si-Ca110kg，真空度:1mbar、保持10min，取样分析 C：0.027% 、Si：0.18%、S：0.001%； [0057] ④VHD工艺 [0058] 到位加热至1623℃，加Si-Ca粒8kg，出钢S：0.001%； [0059] ⑤采用氩气保护浇注，浇注Φ430、Φ450电极棒。 [0060] 实施例3 [0061] 炉号：13209101113 [0062] ①电炉工艺： [0063] 配料：废钢15吨、生铁19.1吨，总装炉量34.1吨； [0064] 出钢：C：0.05%、P：0.002%， 温度1681℃； [0065] ②LF工艺： [0066] LF到位按0.05％喂Al，采用SiC、AL粉脱氧，保持白渣，C：0.28% S：0.002%出钢，出罐温度为：1678℃； [0067] ③ VOD工艺 [0068] 到位，测温后真空吹氧，真空脱气加 AL100kg、Si-Ca50kg，真空度:1mbar保持10min，取样分析 C：0.012% 、Si：0.11%、S：0.0017%； [0069] ④VHD工艺 [0070] 到位加热至1618℃，加Al粉10Kg、Si-Ca粒30kg，出钢S：0.001% [0071] ⑤采用氩气保护浇注，浇注Φ430、Φ450电极棒。 |
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