专利名称：转炉冶炼生产硼钢的方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种转炉冶炼生产硼钢的方法。
背景技术：
钢中微量硼的加入，其目的是为提高钢的淬透性，而对于硼钢的生产，由于硼元素的化学性质非常活泼，在合金化过程中极易与钢中的氧、氮等元素反应，从而导致硼的收得率较低且收得率不稳定，因此，对于硼钢生产，冶金工作者长期以来一直致力于硼合金化工艺的研究。
目前，硼钢的主要生产包括电炉和转炉两种工艺，其中以电炉工艺研究较多。由于电炉冶炼过程存在一个“还原期”，渣及钢液的氧含量低，处于良好的还原性气氛，硼的收得率相对较易控制，但在实际生产中同样存在收得率低、波动大的问题。如，《特殊钢》杂志(1992年第13卷5期，P56～58)介绍了西宁钢厂电炉生产40MnB钢，采用不同方法加入硼铁进行合金化，硼回收率波动在10％～65％；同样，《辽宁冶金》杂志(1997第5期，P21～24)介绍了抚钢采用电炉生产40MnBH钢的两种硼合金化效果，采用钢包加FeB工艺时硼收得率为7.5％～87.5％、平均43.4％，采用钢包喂FeB芯线工艺时硼收得率为23.5％～71.5％、平均50.9％；针对硼钢生产中硼收得率的问题，电炉冶炼在硼合金化工艺方面的研究，目前已取得了一定进展，如，《特殊钢》杂志(1997年第18卷2期，P30～32)介绍了西宁特钢公司“50t电炉-LF钢包炉-模铸”工艺流程开发的钢包喂B芯线工艺，B平均回收率为85.0％。
但是，目前中国钢铁生产绝大多数采用转炉工艺，转炉炼钢的产量达到总产量的90％左右。由于转炉冶炼与电炉冶炼的差异性，电炉生产中的一些先进工艺难以在转炉适用，因此，近年来各本领域在转炉冶炼生产硼钢的工艺方面进行了一定的研究，例如，申请号为03134895.5的中国专利公开了一种采用“铁水脱硫扒渣→顶底复吹转炉冶炼→钢包脱氧合金化→钢包底吹氩精炼、精炼终点目标氧活度25×10-6～45×10-6→喂Al、Si-Ca线、硼线→连铸”的工艺生产硼钢，钢中硼含量范围0.005％～0.012％，硼的收得率40％～50％；《钢铁研究》杂志(2004年第4期，P18～22)报道了首钢采用80tLD转炉→LF钢水精炼，控制精炼到站氧活度小于20×10-6、渣中(FeO+MnO)≤3.0％→加Al、Ti，硼合金化→方坯连铸工艺生产含硼钢，B的平均收得率60％。虽然，转炉冶炼生产硼钢的工艺已基本成熟，但从所报道的文献资料来看，由于硼合金化前钢液氧含量较高，即脱氧效果较差，硼的收得率普遍偏低，低的硼收得率往往容易造成成品钢的硼含量低于钢种要求，给生产带来很大的难度。同时，低的硼收得率低意味着钢中硼的氧化物量(B2O3)增加，而这样将降低钢的淬透性，从而影响钢的最终性能。因此本领域急需开发出一种精炼结束后的钢液氧含量低、硼收得率高的转炉冶炼生产硼钢的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉冶炼生产硼钢的方法。该方法包括以下步骤a、在转炉内初炼钢水；b、在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行预脱氧，并随出钢过程按每吨钢加入7.0～11.0kg的精炼渣料对钢水进行精炼，然后加铝对钢液进行终脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02％～0.04％；c、然后将钢包运到LF炉进行再次精炼，精炼结束确保渣中FeO和MnO的总量≤2.0％，钢液的α[O]≤10×10-6；d、再次向钢包内加铝进行深脱氧，加完铝后，按钢种要求加入钛铁，最后按要求加入硼铁，连铸，即得。
其中，上述转炉冶炼生产硼钢的方法的步骤b中脱氧剂的理化指标为按重量含有CaC260％～70％、Si 13％～20％、余量为铁。要求其其残碳指标1％～3％，发气量180～210L/kg。
其中，上述方法步骤b中脱氧剂的加入量为每吨钢2.0～3.0kg。
其中，上述方法步骤b中渣料的主要成分的重量百分含量应控制在Al2O340.0％～50.0％、SiO213.0％～19.0％，余量为CaO。要求其发气量为200～260L/kg。
其中，上述方法步骤b中渣料的加入量为每吨钢7.0～11.0kg。
其中，上述方法步骤d中加铝进行深脱氧的方式为喂铝线。
其中，上述方法步骤d中铝的加入量为每吨钢0.20～0.25kg。
本发明的生产方法的简要工艺流程为转炉冶炼→钢包预脱氧和精炼、钢包终脱氧→LF炉精炼、深脱氧、合金化→连铸。
本发明方法可以按下述方式实施1)在转炉内冶炼钢水，转炉出钢到钢包的过程中每吨钢加入2.0～3.0k的复合脱氧剂进行预脱氧，脱氧剂的主要理化指标为重量百分比CaC260％～70％、Si 13％～20％、余量为铁，残碳指标为1％～3％、发气量180～210L/kg；同时，随出钢过程每吨钢加入7.0～11.0kg的精炼渣料对钢水进行精炼，加入精炼渣料的主要理化指标为Al2O340.0％～50.0％、SiO213.0％～19.0％、余量为CaO、发气量200～260L/kg，并将钢液中酸溶铝含量控制在0.02％～0.04％。
2)然后将钢包运到LF炉再进行精炼，精炼结束确保渣中FeO和MnO的总量≤2.0％，钢液的氧活度(即α[O])值小于10×10-6。
3)精炼完成后进行硼的合金化过程首先再次向钢包内加铝进行深脱氧，加完铝后，按钢种成分要求加入钛铁，最后按要求加入硼铁，连铸，即得。
实施本发明方法应注意的是，步骤a中预脱氧和终脱氧均在钢包内完成，但有顺序的区别，预脱氧在从转炉出钢的过程中边出钢边加脱氧剂进行，终脱氧则在出钢完成初次精炼后进行。脱氧剂中CaC2为脱氧的有效成分，本发明中脱氧剂的残碳指标是指采用CaC2+H2O-Ca(OH)2+C2H2反应后剩余的碳的量，该指标越低越好，说明脱氧剂的有效成分越高。
本领域中，硼的收得率为(出钢量×钢中硼含量)/硼加入量×100％；本领域公知，冶炼硼钢的过程中，如果硼的收得率低，则钢中硼的氧化物和氮化物含量会增高，这些物质的大量存在将严重影响钢的淬透性；收得率高，还可降低合金加入量，降低成本，节约资源，便于工艺参数的稳定控制；本发明的有益效果在于，采用本发明生产含硼钢具有钢液氧含量低(氧活度α[O]≤10×10-6，而现有技术普遍为20×10-6以上)，硼收得率高且收得率稳定等明显的优点。采用本发明方法对转炉钢水进行脱氧及精炼生产硼钢，能使硼收得率为69.4％～91.8％，而现有转炉工艺硼的收得率较高的仅在60％左右，大大优于现有技术。并且，本发明方法步骤简单，原料易得，充分利用了现有工艺流程和设备，不需要对设备进行添加或改造，具有很好的应用前景。
图1为本发明方法的简要流程图以下通过具体实施方式
，结合附图对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为是对本发明的限制。
具体实施例方式实施例一使用本发明方法冶炼硼钢使用本发明方法冶炼含硼量0.0005％～0.0030％的硼钢顶底复转炉内加入铁水135.2吨，初炼成钢水。
转炉出钢，出钢过程加入脱氧剂360kg(每吨钢约2.7kg)进行预脱氧，脱氧剂主要成分为CaC262.3％、Si 17.5％；出钢过程同时加入精炼渣料980kg(每吨钢约7.4kg)，渣料主要理化指标为Al2O343.2％、SiO217.5％、发气量240L/kg；用喂线机喂铝线300m(计60kg)进行终脱氧，分析钢液酸溶铝为0.022％。
喂完铝线后，钢包运到LF炉进行精炼，精炼完毕，分析渣样为FeO 1.05％，MnO 0.62％，在线测定钢液α[O]为7×10-6；精炼完毕向钢包加铝33kg(吨钢约0.25kg)，加铝后加入钛铁130kg(Ti 40％)，最后加入硼铁16kg(B 23.0％)，连铸，即得。
加硼前，取样分析钢中硼含量为0.0001％，成品钢分析硼含量为0.0019％，硼的收得率为69.4％。
实施例二使用本发明方法冶炼硼钢使用本发明方法冶炼含硼量0.0005％～0.0030％的硼钢向顶底复转炉内加入铁水140.5吨，初炼成钢水。
转炉出钢，出钢过程加入脱氧剂400kg(每吨钢约2.8kg)进行预脱氧，脱氧剂主要成分为CaC268.4％、Si 13.9％；出钢过程同时加入精炼渣料1000kg(每吨钢约7.1kg)，渣料主要理化指标为Al2O345.8％、SiO216.2％、发气量260L/kg；用喂线机喂铝线300m(计60kg)进行终脱氧，分析钢液酸溶铝为0.029％。
喂完铝线后，钢包运到LF炉进行精炼，精炼完毕，分析渣样为FeO0.79％、MnO0.23％，在线测定钢液的α[O]为5×10-6；精炼完毕向钢包加铝30kg(每吨钢约0.21kg)，加铝后加入钛铁130kg(Ti 40％)，最后加入硼铁16kg(B 23.0％)，连铸，即得。
加硼前取样分析钢中硼含量为＜0.0001％，成品钢分析硼含量为0.0020％，硼的收得率为75.7％。
实施例三使用本发明方法冶炼硼钢使用本发明方法冶炼含硼量0.0005％～0.0030％的硼钢在顶底复转炉内加入铁水145.0吨，初炼成钢水。
转炉出钢，出钢过程加入脱氧剂420kg(每吨钢约2.9kg)进行预脱氧，脱氧剂主要成分为CaC265.3％、Si 14.6％；出钢过程加入精炼渣料1200kg(每吨钢约8.2kg)，渣料主要理化指标为Al2O345.4％、SiO216.4％、发气量240L/kg；用喂线机喂Al线400m(计80kg)进行终脱氧，取钢样分析酸溶铝为0.035％。
喂完铝线后，钢包运到LF炉进行精炼，精炼完毕，分析渣样为FeO0.55％、MnO0.31％，在线检测钢液的α[O]为3×10-6；精炼完毕向钢包加铝30kg(吨钢约0.21kg)，加铝后加入钛铁130kg(Ti 40％)，最后加入硼铁16kg(B 23.0％)，连铸，即得。
加硼前，取样分析钢中硼含量为＜0.0001％，成品钢分析硼含量为0.0023％，硼的收得率为91.3％。
上述实例表明，采用本发明生产含硼钢，钢液氧含量大大低于现有技术，等明显的优点。能使硼收得率为69.4％～91.8％，且收得率稳定，也大大优于现有的转炉工艺。并且，本发明方法充分利用了现有工艺流程和设备，不需要对设备进行添加或改造，并且步骤简单，原料易得，具有很好的应用前景。
权利要求
1.一种转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征是采用转炉冶炼→钢包脱氧、精炼→硼合金化的工艺生产含硼钢，其特征在于包括以下步骤a、在转炉内初炼钢水；b、在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行预脱氧，并随出钢过程按每吨钢加入7.0～11.0kg的精炼渣料对钢水进行精炼，然后加铝对钢液进行终脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02％～0.04％；c、然后将钢包运到LF炉进行再次精炼，精炼结束确保渣中FeO和MnO的总量≤2.0％，钢液的α[O]≤10×10-6；d、再次向钢包内加铝进行深脱氧，加完铝后，按钢种要求加入钛铁，最后按要求加入硼铁，连铸，即得。
2.根据权利要求1所述的转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征在于步骤b所述的脱氧剂的理化指标为按重量含有CaC260％～70％、Si 13％～20％、余量为铁元素。
3.根据权利要求1所述的转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征在于步骤b所述的脱氧剂的加入量为每吨钢2.0～3.0kg。
4.根据权利要求1所述的转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征在于步骤b中所述的渣料的主要成分的重量百分含量应控制在Al2O340.0％～50.0％、SiO213.0％～19.0％、余量为CaO。
5.根据权利要求1所述的转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征在于步骤b中所述的精炼渣料的加入量为每吨钢7.0～11.0kg。
6.根据权利要求1所述的转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征在于步骤b中所述的加铝进行深脱氧的方式为喂铝线。
7.根据权利要求1所述的转炉冶炼生产硼钢的方法，其特征在于步骤c中所述的铝的加入量为每吨钢0.20～0.25kg。
全文摘要
本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种转炉冶炼生产硼钢的方法。该方法是采用转炉冶炼→钢包脱氧、精炼→硼合金化的工艺生产硼钢。采用本发明生产硼钢，精炼结束后的钢液氧含量低，所得含硼钢的收得率高，为69.4％～91.8％，具有很好的应用前景。
文档编号C21C7/06GK101045948SQ20071004900
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者陈小龙, 刘明, 邓通武, 刘建华 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院, 攀枝花新钢钒股份有限公司