本发明涉及一种以Fe-Ti-B中间合金形式加入含硼合金钢中用于精确控制含硼合金钢硼含量的冶炼方法，属于钢铁冶金行业领域。
背景技术：
：硼是钢中常见的合金化元素，在钢中添加一定量的硼能够提高钢的淬透性，起到强化晶界等作用，显著增加钢的强度和硬度。然而，硼极其活泼，在高温熔炼过程中极易烧损，造成钢中硼含量的不宜精确控制，导致含硼钢性能的不稳定。尤其是，在硼含量超过0.5％的高硼钢中，硼往往以脆性的Fe2B、FeB金属间化合物相以网状分布于晶界，形成“硼脆”，导致强度和塑性等力学性能大幅度下降，需要精确控制硼含量，结合合理的冶炼工艺稳定控制硼在钢中的析出形貌。因此，如何精确控制钢中的硼含量是获得高性能含硼钢的关键。含硼钢传统的冶炼方法是，在合金冶炼过程中通过添加Fe-B中间合金(发明专利：CN104451030A、CN102477473A)的形式获得含硼合金钢，然而硼在铁中的溶解度极低，导致冶炼Fe-B中间合金冶炼工艺繁琐，且硼含量波动较大。因此，急需一种精确控制硼含量的冶炼方法。技术实现要素：为了解决含硼合金钢冶炼过程中硼含量不易精确控制的不足，本发明的目的是提供一种精确控制含硼合金钢硼含量的冶炼方法。实现本发明目的的技术方案是，一种精确控制含硼合金钢硼含量的冶炼方法，包括以下步骤：(1)装炉按目标合金成分设计合金加料方式，其中，Ti、Cr、B、C先冶炼成Fe-Cr-C和Fe-Ti-B中间合金，在MgO坩埚中依次加入40-50wt.％的Fe、全部Mo、全部Co、全部Fe-Cr-C和剩余Fe；在加料槽中分隔装入其余Al、Fe-Ti-B中间合金；(2)合金熔炼与精炼采用真空感应熔炼炉进行熔炼，当真空感应熔炼炉真空度达8-12Pa时，给小电流烘埚排除附着气体；当真空度达0.05-0.2Pa时，增加功率，以45-55℃/分钟的升温速率升温至炉料完全熔化，加入加料槽中的全部Al，在1550-1600℃下精炼5-10分钟，精炼过程中对合金熔体进行底部吹氩，吹氩的流量为3-4L/min，精炼结束后，停电冷凝10-15分钟；(3)二次加料冷凝处理结束后，抽真空至真空度达到0.05-0.2Pa时，以45-55℃/分钟的升温速率升温至1550-1600℃熔化合金，熔体冲开氧化膜后加入加料槽中的全部Fe-Ti-B中间合金后保温3～5分钟；(4)停电浇注二次加料结束后，在1540-1560℃保温5-10分钟后停电冷凝，在1500-1550℃浇铸成母合金铸锭。本发明与现有技术相比，具有如下优点：(1)本发明中间合金熔炼采用水冷铜坩埚在高纯氩气保护下化料，可有效控制合金熔化过程中的污染，降低Ti、B等合金元素的烧损。(2)本发明精炼过程中加入Al，可减少Al元素的烧损，有利于Al的脱氧。(3)本发明精炼过程中加入Fe-Ti-B中间合金，可促进B元素的溶解与含量的精确控制。附图说明图1是本发明含硼合金钢熔炼流程图。具体实施方式下面结合实施例和附图详述本发明。实施例1本实施例成分见表1表1合金元素CrCoMoAlCBFe含量102110.50.1平衡余量纯度/％99.099.899.599.999.999.9(1)装炉按目标合金成分设计合金加料方式，其中Ti、Cr、B、C先冶炼成Fe-Cr-C和Fe-Ti-B中间合金，在MgO坩埚中依次加入40wt.％的Fe、全部Mo、全部Co、全部Fe-Cr-C和剩余Fe；在加料槽中分隔装入其余Al、Fe-Ti-B中间合金。(2)合金熔炼与精炼采用真空感应熔炼炉进行熔炼，当真空感应熔炼炉真空度达10Pa时，给小电流烘埚排除附着气体；当真空度达0.1Pa时，增加功率，以50℃/分钟的升温速率升温至炉料完全熔化，加入全部Al在1550℃精炼5分钟，精炼过程中对合金熔体进行底部吹氩，吹氩的流量为3L/min，精炼结束后，停电冷凝10分钟。(3)二次加料冷凝处理结束后，抽真空至真空度达到0.1Pa时，以50℃/分钟的升温速率升温至1600℃熔化合金，熔体冲开氧化膜后加入全部中间合金Fe-Ti-B后保温3分钟。(4)停电浇注二次加料结束后，在1550℃保温5-10分钟后停电冷凝，在1500℃浇铸成母合金铸锭。采用以上方法冶炼的含硼合金钢硼含量获得了精确控制，杂质含量明显降低，表2为采用传统工艺和本发明方法冶炼含硼合金钢的合金成分。表2实施例2本实施例成分见表3表3合金元素CrCoMoAlCBFe含量51.50.50.60.30.05平衡余量纯度/％99.099.899.599.999.999.9(1)装炉按目标合金成分设计合金加料方式，其中Ti、Cr、B、C先冶炼成Fe-Cr-C和Fe-Ti-B中间合金，在MgO坩埚中依次加入45wt.％的Fe、全部Mo、全部Co、全部Fe-Cr-C和剩余Fe；在加料槽中分隔装入其余Al、Fe-Ti-B中间合金。(2)合金熔炼与精炼采用真空感应熔炼炉进行熔炼，当真空感应熔炼炉真空度达10Pa时，给小电流烘埚排除附着气体；当真空度达0.1Pa时，增加功率，以50℃/分钟的升温速率升温至炉料完全熔化，加入全部Al在1575℃精炼7.5分钟，精炼过程中对合金熔体进行底部吹氩，吹氩的流量为3.5L/min，精炼结束后，停电冷凝12.5分钟。(3)二次加料冷凝处理结束后，抽真空至真空度达到0.1Pa时，以50℃/分钟的升温速率升温至1600℃熔化合金，熔体冲开氧化膜后加入全部中间合金Fe-Ti-B后保温4分钟。(4)停电浇注二次加料结束后，在1550℃保温7.5分钟后停电冷凝，在1525℃浇铸成母合金铸锭。采用以上方法冶炼的含硼合金钢硼含量获得了精确控制，杂质含量明显降低，表4为采用传统工艺和本发明方法冶炼含硼合金钢的合金成分。表4实施例3本实施例合金成分见表1。(1)装炉按目标合金成分设计合金加料方式，其中Ti、Cr、B、C先冶炼成Fe-Cr-C和Fe-Ti-B中间合金，在MgO坩埚中依次加入50wt.％的Fe、全部Mo、全部Co、全部Fe-Cr-C和剩余Fe；在加料槽中分隔装入其余Al、Fe-Ti-B中间合金。(2)合金熔炼与精炼采用真空感应熔炼炉进行熔炼，当真空感应熔炼炉真空度达10Pa时，给小电流烘埚排除附着气体；当真空度达0.1Pa时，增加功率，以50℃/分钟的升温速率升温至炉料完全熔化，加入全部Al在1600℃精炼5～10分钟，精炼过程中对合金熔体进行底部吹氩，吹氩的流量为4L/min，精炼结束后，停电冷凝15分钟。(3)二次加料冷凝处理结束后，抽真空至真空度达到0.1Pa时，以50℃/分钟的升温速率升温至1600℃熔化合金，熔体冲开氧化膜后加入全部中间合金Fe-Ti-B后保温5分钟。(4)停电浇注二次加料结束后，在1550℃保温10分钟后停电冷凝，在1550℃浇铸成母合金铸锭。表5为采用传统工艺和本发明方法冶炼含硼合金钢的合金成分。表5实施例4本实施例合金成分见表1，采用与实施例2相同的冶炼方法冶炼母合金。表6为采用传统工艺和本发明方法冶炼含硼合金钢的合金成分。表6实施例5本实施例合金成分见表2，采用与实施例1相同的冶炼方法冶炼母合金。表7为采用传统工艺和本发明方法冶炼含硼合金钢的合金成分。表7实施例6本实施例合金成分见表2，采用与实施例3相同的冶炼方法冶炼母合金。表8为采用传统工艺和本发明方法冶炼含硼合金钢的合金成分。表8当前第1页1 2 3