阅读说明：本技术 一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺 (Refining process for producing spring steel by electric furnace ) 是由 李小虎 高振波 龚志翔 王尚 何云龙 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺,属于钢铁冶炼技术领域。本发明步骤为：步骤一：电炉冶炼；a)以废钢和铁水为原料；b)采用偏心炉底出钢防止下渣,精炼回磷量≤0.005％；出钢温度1620℃以上；c)电炉出钢过程中全程底吹氩气搅拌；步骤二：LF炉冶炼；a)前期使用石灰、电石和硅钙钡脱氧造渣,后期使用碳化硅和电石保渣；b)精炼渣成分要求：CaO％48-55％、SiO2％23-28％、Al2O3％＜15％、MgO％5-8％、TFe+MnO％≤0.8％；步骤三：RH冶炼。本发明能够实现对精炼渣成分的精确控制,无需加入石英砂进行调渣,同时通过渣量控制、搅拌控制、过程保渣等方式能够保证钢水温度、精炼渣成分的稳定控制,减少钢水二次氧化,精炼渣脱氧能力较强,有效达到了深脱氧和深脱硫的目的。(The invention discloses a refining process for producing spring steel by an electric furnace, belonging to the technical field of steel smelting. The method comprises the following steps: the method comprises the following steps: smelting in an electric furnace; a) taking scrap steel and molten iron as raw materials; b) the eccentric furnace bottom tapping is adopted to prevent slag from falling, and the refining phosphorus return amount is less than or equal to 0.005 percent; the tapping temperature is above 1620 ℃; c) bottom blowing argon gas and stirring in the whole process of electric furnace tapping; step two: smelting in an LF furnace; a) lime, calcium carbide and silicon-calcium-barium are used for deoxidation and slagging in the early stage, and silicon carbide and calcium carbide are used for slag protection in the later stage; b) the refining slag comprises the following components: 48-55 percent of CaO, 23-28 percent of SiO2, less than 15 percent of Al2O3, 5-8 percent of MgO, and less than or equal to 0.8 percent of TFe and MnO; step three: and (4) RH smelting. The method can realize the accurate control of the components of the refining slag, does not need to add quartz sand for slag adjustment, can ensure the stable control of the temperature of the molten steel and the components of the refining slag by the modes of slag amount control, stirring control, process slag retention and the like, reduces the secondary oxidation of the molten steel, has stronger deoxidizing capacity of the refining slag, and effectively achieves the aims of deep deoxidation and deep desulfurization.)

一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺。

背景技术

弹簧钢广泛用于飞机、汽车、铁道车辆等运输工具和工程机械等各种设备中，是制造各 种螺旋簧、扭簧、板簧及其类似作用的其它形状弹簧的材料。目前主要的弹簧钢精炼渣工艺 为低碱度渣，如中国发明专利一种弹簧钢的精炼方法，与之相比，本专利不使用石英砂、镁 砂等材料，而是通过脱氧剂直接调渣，减小了二次氧化带来的风险，夹杂物控制的稳定性进 一步提高。中国发明专利公开了一种用于弹簧钢夹杂物控制的冶炼工艺，通过控制精炼渣碱 度0.7-1.4以控制夹杂物，但此碱度下脱硫困难，尤其对于初始硫含量较高的钢水，实际生产 中此碱度下精炼渣较稀，钢水温度波动不易控制，对铁水以及操作的要求较高，且同样需要 添加石英砂进行造渣。中国发明一种Cr-Mn系列弹簧钢冶炼工艺，本工艺与之相比，一方面 不需变渣，成本大幅降低，另一方面避免了由于前期铝脱氧的脱氧产物无法完全去除，存在 氧化铝脆性夹杂的风险，再一方面避免了使用石英砂造渣带来的二次氧化的风险，夹杂物控 制的稳定性进一步提高。综上所述，弹簧钢精炼渣碱度控制需实现以下目标：深脱氧脱硫以 减少非金属夹杂物的数量；低碱度渣的精确控制以稳定控制非金属夹杂物的类型；较好的可 操作性以适应现场的批量生产。因此，是弹簧钢精炼渣工艺的一大难题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，本发 明通过模型计算能够实现对精炼渣成分的精确控制，无需加入石英砂进行调渣，同时通过渣 量控制、搅拌控制、过程保渣等方式能够保证钢水温度、精炼渣成分的稳定变化，减少钢水 二次氧化。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，其步骤为：

步骤一：电炉冶炼；

a)以废钢和铁水为原料，铁水S≤0.060％，无需经过铁水预处理，电炉前期利用低温条 件流渣脱磷，确保成品磷满足产品要求；

b)采用偏心炉底出钢防止下渣，精炼回磷量≤0.005％；出钢温度1620℃以上；

c)电炉出钢过程中全程底吹氩气搅拌，出钢量达到20吨以上时开始加料，先加脱氧剂， 脱氧剂采用低碳低钛硅铁或硅铁，再加合金和渣料，出钢结束前全部加完；

步骤二：LF炉冶炼；

a)严格控制精炼过程底吹搅拌强度，前期脱硫使用大氩气强搅，中后期保渣使用中搅， 控制钢水亮面直径300-600mm，在保证钢渣界面反应动力学条件的同时，减少钢水过分裸露 造成的二次吸氧以及渣中夹杂物再次进入钢水；

b)前期升温至目标温度，中后期保渣过程中避免钢水温度大幅波动造成的钢水以及顶渣 吸氧；

c)前期使用石灰、电石和硅钙钡脱氧造渣，石灰用量7.0-8.5公斤/吨钢，电石0.5-1.0公 斤/吨钢，硅钙钡1.0-1.5公斤/吨钢；

d)升温及保渣过程中使用碳化硅和电石保渣，分批次少量加入，每5-10分钟加入10-20 公斤，根据精炼渣碱度控制碳化硅和电石的比例以对精炼渣的碱度进行微调，目标碱度 1.8-2.2；

步骤三：RH冶炼。

进一步地，所述的步骤三：采用深真空处理，真空度100Pa以下保持10分钟以上，[H]≤1.5ppm，同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹。

进一步地，所述的步骤一：渣料为石灰，石灰加入量为3.0-4.0公斤/吨钢，以定氧值200ppm 为基准，每超100ppm，石灰增加0.4公斤/吨钢。

进一步地，所述的步骤一：低碳低钛硅铁或硅铁的加入量：通过LF进站Si含量要求， 采用公式计算低碳低钛硅铁或硅铁的用量的目标值。

进一步地，所述的步骤二：精炼渣成分要求：CaO％48-55％、SiO2％23-28％、Al2O3％＜ 15％、MgO％5-8％、TFe+MnO％≤0.8％。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明生产过程控制较为稳定，电炉出钢脱氧合金化成分稳定，带来渣中SiO2含量的稳 定；电炉回磷量控制避免了电炉氧化性渣进入LF炉冶炼工序；精炼渣碱度稳定控制在1.8-2.2， 同时TFe+MnO％均未超过1.0％，精炼渣还原性保持良好；从成品的S以及全氧来看，精炼 渣脱氧能力较强，达到了深脱氧和深脱硫的目的，且RH的夹杂物上浮以及连铸的保护浇铸 非常有效，本发明通过模型计算能够实现对精炼渣成分的精确控制，无需加入石英砂进行调 渣，同时通过渣量控制、搅拌控制、过程保渣等方式能够保证钢水温度、精炼渣成分的稳定 变化，减少钢水二次氧化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

本实施例的一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，其步骤为：

步骤一：电炉冶炼；

a)以废钢和铁水为原料，铁水S≤0.060％，无需经过铁水预处理，电炉前期利用低温条 件流渣脱磷，确保成品磷满足产品要求；

b)采用偏心炉底出钢防止下渣，精炼回磷量≤0.005％；出钢温度1620℃以上以保证LF 进站顶渣的流动性，未对电炉终点碳提出较高要求，便于电炉操作，为现场批量生产、稳定 生产节奏创造良好条件，同时能够增加渣中SiO2的含量，为精炼过程中不使用石英砂调渣打 下了基础；

c)电炉出钢过程中全程底吹氩气搅拌，出钢量达到20吨以上时开始加料，先加脱氧剂， 脱氧剂采用低碳低钛硅铁或硅铁，再加合金和渣料，出钢结束前全部加完，利用电炉出钢良 好的动力学条件充分化渣，并均匀合金成分，降低LF炉处理压力；

d)渣料为石灰，石灰加入量为3.0-4.0公斤/吨钢，以定氧值200ppm为基准，每超100ppm， 石灰增加0.4公斤/吨钢，通过LF进站Si含量要求，采用公式计算低碳低钛硅铁或硅铁的用 量的目标值，精确计算加入量以稳定LF进站的渣况以及Si含量的控制；

步骤二：LF炉冶炼；

a)严格控制精炼过程底吹搅拌强度，前期脱硫使用大氩气强搅，中后期保渣使用中搅， 控制钢水亮面直径300-600mm，在保证钢渣界面反应动力学条件的同时，减少钢水过分裸露 造成的二次吸氧以及渣中夹杂物再次进入钢水；

b)前期升温至目标温度，中后期保渣过程中避免钢水温度大幅波动造成的钢水以及顶渣 吸氧；

c)前期使用石灰、电石和硅钙钡脱氧造渣，石灰用量7.0-8.5公斤/吨钢，电石0.5-1.0公 斤/吨钢，硅钙钡1.0-1.5公斤/吨钢；

d)升温及保渣过程中使用碳化硅和电石保渣，分批次少量加入，每5-10分钟加入10-20 公斤，根据精炼渣碱度控制碳化硅和电石的比例以对精炼渣的碱度进行微调，目标碱度 1.8-2.2，精炼渣成分要求：CaO％48-55％、SiO2％23-28％、Al2O3％＜15％、MgO％5-8％、 TFe+MnO％≤0.8％；

步骤三：RH冶炼，采用深真空处理，真空度100Pa以下保持10分钟以上，[H]≤1.5ppm， 同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹，促进夹杂物的进一步上浮。

具体实施例1，钢种为55SiCr：步骤如下：

(1)电炉冶炼：铁水比41％，电炉出钢碳0.13％，磷0.005％，出钢温度1631℃，出钢量111吨，按照公式计算，低碳低钛硅铁理论加入量为1782公斤，实际加入量为1774公斤，LF进站硅为1.01％，磷为0.006％；

(2)LF炉冶炼：LF冶炼过程中石灰加入量为792公斤，电石合计用量为150公斤，硅钙钡150公斤，保渣期间加入碳化硅70公斤保持顶渣的还原性，白渣保持时间48分钟，终 渣成分如下表所示，碱度为1.88，TFe+MnO为0.60％；

(3)RH炉冶炼采用深真空处理，真空保持时间28分钟，最低真空度47Pa，在线定氢[H]0.7ppm，同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹，软吹时间32分钟，促进夹杂物的进一步上浮。

实施例2

本实施例的一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，其步骤为：

(1)电炉冶炼：钢种为55SiCr，铁水比41％，电炉出钢碳0.11％，磷0.006％，出钢温度1641℃，出钢量110吨，按照公式计算，低碳低钛硅铁理论加入量为1771公斤，实际加 入量为1748公斤，LF进站硅为1.02％，磷为0.008％；

(2)LF炉冶炼：LF冶炼过程中石灰加入量为809公斤，电石合计用量为140公斤，硅钙钡100公斤，保渣期间加入碳化硅60公斤保持顶渣的还原性，白渣保持时间55分钟，终 渣成分如下表所示，碱度为2.10，TFe+MnO为0.55％

(3)RH炉冶炼：采用深真空处理，真空保持时间26分钟，最低真空度53Pa，在线定氢[H]0.6ppm，同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹，软吹时间21分钟，促进夹杂物的进一步上浮。

实施例3

本实施例的一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，其步骤为：

(1)电炉冶炼：钢种为55SiCr，铁水比40％，电炉出钢碳0.13％，磷0.005％，出钢温度1635℃，出钢量110吨，按照公式计算，低碳低钛硅铁理论加入量为1766公斤，实际加 入量为1747公斤，LF进站硅为1.00％，磷为0.007％；

(2)LF炉冶炼：LF冶炼过程中石灰加入量为806公斤，电石合计用量为120公斤，硅钙钡101公斤，保渣期间加入碳化硅40公斤保持顶渣的还原性，白渣保持时间50分钟，终 渣成分如下表所示，碱度为2.18，TFe+MnO为0.45％；

(3)RH炉冶炼：采用深真空处理，真空保持时间25分钟，最低真空度41Pa，在线定氢[H]0.5ppm，同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹，软吹时间17分钟，促进夹杂物的进一步上浮。

实施例4

本实施例的一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，其步骤为：

(1)电炉冶炼：铁水比41％，电炉出钢碳0.14％，磷0.005％，出钢温度1633℃，出钢量110吨，按照公式计算，低碳低钛硅铁理论加入量为1764公斤，实际加入量为1739公斤，LF进站硅为1.05％，磷为0.005％；

(2)LF炉冶炼：LF冶炼过程中石灰加入量为801公斤，电石合计用量为130公斤，硅钙钡102公斤，保渣期间加入碳化硅50公斤保持顶渣的还原性，白渣保持时间34分钟，终 渣成分如下表所示，碱度为2.19，TFe+MnO为0.35％；

(3)RH炉冶炼：采用深真空处理，真空保持时间25分钟，最低真空度41Pa，在线定氢[H]0.8ppm，同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹，软吹时间20分钟，促进夹杂物的进一步上浮。

实施例5

本实施例的一种电炉生产弹簧钢的精炼工艺，其步骤为：

(1)电炉冶炼：铁水比40％，电炉出钢碳0.11％，磷0.004％，出钢温度1631℃，出钢量 110吨，按照公式计算，低碳低钛硅铁理论加入量为1771公斤，实际加入量为1739公斤，LF进站硅为1.02％，磷为0.005％；

(2)LF炉冶炼：LF冶炼过程中石灰加入量为799公斤，电石合计用量为140公斤，硅钙钡100公斤，保渣期间加入碳化硅60公斤保持顶渣的还原性，白渣保持时间48分钟，终 渣成分如下表所示，碱度为2.15，TFe+MnO为0.57％；

(3)RH炉冶炼：采用深真空处理，真空保持时间25分钟，最低真空度41Pa，在线定氢[H]0.8ppm，同时促进夹杂物的进一步去除，真空后软吹，软吹时间19分钟，促进夹杂物的进一步上浮。

对比可知，过程控制较为稳定，电炉出国脱氧合金化成分稳定，带来渣中SiO2含量的稳 定；电炉回磷量控制避免了电炉氧化性渣进入LF炉冶炼工序；精炼渣碱度稳定控制在1.8-2.2， 同时TFe+MnO％均未超过0.60％，精炼渣还原性保持良好；从成品的S以及全氧来看，精炼 渣脱氧能力较强，达到了深脱氧和深脱硫的目的，且RH的夹杂物上浮以及连铸的保护浇铸 非常有效。具体指标如下表所示：

从夹杂物的控制结果来看，夹杂物控制非常稳定，A类为0级，B细最大为0.5级，C类为0级，D类最大为0.5级，DS为0级，具体如下表所示：

	A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	DS	D粗	D细
										实施例1	0	0	0	0.5	0	0	0	0.5	0.5
实施例2	0	0	0	0	0	0	0	0.5	0.5
										实施例3	0	0	0	0.5	0	0	0	0	0.5
实施例4	0	0	0	0.5	0	0	0	0.5	0.5
										实施例5	0	0	0	0.5	0	0	0	0.5	0.5

本发明生产过程控制较为稳定，电炉出钢脱氧合金化成分稳定，带来渣中SiO2含量的稳 定；电炉回磷量控制避免了电炉氧化性渣进入LF炉冶炼工序；精炼渣碱度稳定控制在1.8-2.2， 同时TFe+MnO％均未超过1.0％，精炼渣还原性保持良好；从成品的S以及全氧来看，精炼 渣脱氧能力较强，达到了深脱氧和深脱硫的目的，且RH的夹杂物上浮以及连铸的保护浇铸 非常有效，从夹杂物的控制结果来看，夹杂物控制非常稳定，A类为0级，B细最大为0.5 级，C类为0级，D类最大为0.5级，DS为0级。

本发明通过模型计算能够实现对精炼渣成分的精确控制，无需加入石英砂进行调渣，同 时通过渣量控制、搅拌控制、过程保渣等方式能够保证钢水温度、精炼渣成分的稳定变化， 减少钢水二次氧化。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也 只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员 受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结 构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。