一种加氮磨球钢及其生产方法与流程

本发明涉及钢铁冶金，特别是涉及一种加氮磨球钢及其生产方法。

背景技术：

1、氮对钢材性能的影响具有两面性。一方面氮元素会降低钢材的塑韧性和可焊性，加剧钢材的冷脆特性；另一方面氮元素在固氮元素(al、ti或v等)的配合下，能够显著提高钢材的强度和硬度，同时降低或消除因氮引起的时效倾向。因此，在固氮元素的作用下，氮元素可以作为合金元素使用。

2、随着市场竞争的激烈化和产品同质化加剧，经济高效的磨球钢生产方式逐渐成为一种趋势。氮作为一种储量丰富且经济的合金元素加入到磨球钢中，既可以提高磨球钢的硬度和耐磨性，又可以降低炼钢过程的生产成本，符合市场和企业的发展需求。

3、目前，世面上针对磨球钢中加氮的方法普遍为喂入氮化铬包芯线或者氮化锰包芯线合金软化后进行加氮操作，但是这种加氮操作不但容易产生二次氧化现象，破坏磨球钢原有冶金质量，而且成本过高，不利于大规模使用。

4、因此，如何提供质量和稳定性更好的一种加氮磨球钢及一种成本更低、加氮效果更好的加氮磨球钢的生产方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：在不破坏磨球钢原有冶金质量的条件下，通过更改加氮的方式来降低生产成本，既保证了磨球钢钢水的冶金质量，又降低了生产成本。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种加氮磨球钢的生产方法，本发明的技术方案如下：

3、一种加氮磨球钢的生产方法，包括以下步骤：

4、s1：将铁水和废钢混合并加入添加剂进行高拉碳冶炼并造渣产生钢水；

5、s2：将所述钢水转入lf精炼炉，经扩散脱氧、前钙处理，得中间物a，取所述中间物a成分样并检测所述中间物a的含氮量；

6、s3：将所述中间物a转入vd炉进行真空脱气，破空后切换为底吹氮气进行增氮，氮气流量和时间根据所述s2中中间物a的含氮量来确定，增氮结束后切换为氩气进行软吹，得中间物b；

7、s4：对所述中间物b进行电磁搅拌，保持恒拉速浇注，得连铸方坯；

8、s5：将所述连铸方坯进行加热、高压水除磷后，轧制得到磨球钢圆钢。

9、优选的，所述s1中废钢占所述铁水和废钢总量的15％－20％；

10、进一步优选的，所述添加剂包括：铝饼、增碳剂、硅铁、高碳锰铁、高碳铬铁；

11、进一步优选的，增碳剂5－7kg/t、铝饼0.5－1.0kg/t、硅铁1－1.5kg/t、高碳锰铁10－15kg/t、高碳铬铁2.5－12kg/t、铝酸钙5－10kg/t、石灰3－7kg/t；同时出钢留2－3吨钢水，防止下渣导致磷高。

12、优选的，所述造渣中使用的造渣剂包括铝酸钙和石灰。

13、优选的，所述s2扩散脱氧处理为：加入铝豆0.2－0.6kg/t、碳化硅1.5－2.5kg/t作为还原剂进行扩散脱氧形成白渣并且白渣保持时间≥20min；

14、进一步优选的，所述前钙处理为喂入纯钙线0.12－0.22kg/t。

15、进一步优选的，在扩散脱氧处理前加入0－2kg/t石灰调整炉渣流动性。

16、优选的，所述s3中真空阶段直到破空皆为氩气，破空后切换为氮气，vd炉罐盖保持封闭状态，根据中间物a的氮含量进行增氮，吹氮时间为2－5min，氮气的流量为1200－1800nm3/min。

17、进一步优选的，中间物a的含氮量保持在40－55ppm；

18、优选的，所述s3中还包括：软吹4－6min后进行取样，根据取样结果补加0－0.5kg/t氮化铬线。

19、优选的，所述s4中电磁搅拌包括结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，所述结晶器电磁搅拌频率2hz，所述末端电磁搅拌频率10hz，拉速为0.90－0.95m/min。

20、优选的，所述s5加热包括：预热段温度≤860℃，加热一段温度950－1050℃，加热二段温度1150－1230℃，均热段温度1160－1220℃，总加热时间为240－340min，其中高温段1180－1200℃扩散时间至少保持100min；所述高温段包括加热二段和均热段。

21、优选的，所述s5高压水除磷中水压为20－25mpa。

22、上述生产方法所生产的所述加氮磨球钢包括以下重量百分比的成分：

23、c：0.95－1.05％，mn：0.95－1.05％，si：0.25－0.40％，cr：0.30－0.60％，p≤0.025％，s≤0.035％，ni≤0.25％，cu≤0.25％，mo≤0.10％，al：0.015－0.035％，ti：0.015－0.035％，v≤0.03％，[o]≤0.0012％，[n]：0.007－0.012％。

24、本发明实施例一种加氮磨球钢的生产方法与现有技术相比，其有益效果在于：

25、(1)通过底吹氮气替代添加氮化铬包芯线或氮化锰包芯线合金的方式进行加氮，最终实现了通过底吹氮气完成钢水加氮，每吨钢降低生产成本25元左右；

26、(2)相对于传统的添加氮化铬包芯线或氮化锰包芯线合金，底吹氮气加氮不会产生二次氧化现象，未破坏磨球钢原有冶金质量；

27、(3)对炼钢生产节奏的影响较少，且氮含量可控；

28、(4)利用固氮元素的作用，增强了磨球钢的硬度和强度，提高了磨球钢的耐磨性和使用性。

技术特征：

1.一种加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s1中废钢占所述铁水和废钢总量的15％－20％；

3.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s2扩散脱氧处理为：加入铝豆0.2－0.6kg/t、碳化硅1.5－2.5kg/t作为还原剂进行扩散脱氧形成白渣并且白渣保持时间≥20min；

4.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s3中真空阶段直到破空皆为氩气，破空后切换为氮气，vd炉罐盖保持封闭状态；

5.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s3中还包括：软吹4－6min后进行取样，根据取样结果补加0－0.5kg/t氮化铬线。

6.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s4中电磁搅拌包括结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，所述结晶器电磁搅拌频率2hz，所述末端电磁搅拌频率10hz，拉速为0.90－0.95m/min。

7.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s5加热包括：预热段温度≤860℃，加热一段温度950－1050℃，加热二段温度1150－1230℃，均热段温度1160－1220℃，总加热时间为240－340min，其中高温段1180－1200℃扩散时间至少保持100min；所述高温段包括加热二段和均热段。

8.根据权利要求1所述的加氮磨球钢的生产方法，其特征在于，所述s5高压水除磷中水压为20－25mpa。

9.一种权利要求1－8中任一所述方法生产的加氮磨球钢，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：

技术总结
本发明涉及钢铁冶金技术领域，公开了一种加氮磨球钢的生产方法，包括转炉冶炼工序、LF精炼工序、VD真空处理及底吹氮气加氮操作工序、连铸工序、加热轧制工序。通过底吹氮气替代添加氮化铬包芯线或氮化锰包芯线合金的方式进行加氮，最终实现了通过底吹氮气完成钢水加氮，每吨钢降低生产成本25元左右；相对于传统的添加氮化铬包芯线或氮化锰包芯线合金，底吹氮气加氮不会产生二次氧化现象，未破坏磨球钢原有冶金质量；对炼钢生产节奏的影响较少，且氮含量可控；利用固氮元素的作用，增强了磨球钢的硬度和强度，提高了磨球钢的耐磨性和使用性。

技术研发人员：杨兆全,王伟,蒲洪波,石磊,张贺
受保护的技术使用者：联峰钢铁(张家港)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14