[发明专利]一种精确控制钢中硼含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶炼工艺技术领域，具体涉及一种冶炼含硼钢过程中精确控制钢中硼含量的方法。

背景技术

钢中加入少量硼主要是为了提高钢的淬透性。由于硼的化学性质极为活泼，很容易与钢中的氧、氮结合，使硼失去作用，而且钢中的硼含量又极少，所以在硼钢的冶炼中如何保证稳定地获得适量的酸溶硼而且均匀地分布在钢中是非常重要的。

传统冶炼含硼钢的工艺通常是在炼钢炉外精炼(LF炉、VD炉、RH炉)的中后期，通过加入铝、锆等合金充分脱氧，加钛合金充分固氮，之后再加入硼铁或含硼包芯线进行硼合金化，以消耗贵重金属钛来保证硼的收得率。

文献《特殊钢》1992年第5期“冶金因素对硼钢中B回收率的影响”中介绍了应用传统工艺冶炼含硼钢，采用脱氧固氮的合金加入方式，其最佳含量应控制在Al：0.02％～0.05％，Ti：0.03％～0.05％，加入顺序为Al-Ti-B，此种工艺硼的回收率仅为10％～65％。

专利“小方坯连铸低碳含硼钢的生产方法”(CN1309856C)中采用喂入含硼包芯线方式进行硼合金化，所不同的是在喂入含硼包芯线前先喂入Ca-Si包芯线，进行夹杂物变性处理，净化钢液，但经过该工序处理后硼的回收率仅为40％～50％，并没有得到提高，而且严格限制钢液中的Mn/S不低于13。

“一种硼铁和钛铁的复合包芯线及其应用”(CN101445855A)中介绍的包芯线可使硼回收率达到90％，但该方法仍以消耗钛铁为代价来提高硼的回收率，采用喂线方式虽能提高硼收得率，但仍存在钢液喂线的共性问题，即喂入钢液的深度、收得率、均匀性等不稳定问题，另外，制作包芯线的工艺较复杂，成本较高。

不同于上述传统冶炼工艺方法的是，专利公开号CN1296504C公开了一种“用含硼生铁直接冶炼硼钢的方法”，其含硼铁水是采用高炉分离硼铁矿提取B₂O₃时得到的一种自然含硼金属产物。但是，由于含硼铁水中硅和硫含量很高，分别为2.0％～2.5％和0.06％～0.10％，所以导致炼钢过程中产生的渣量大，使生产成本增加；另外，硼以B₂O₃形式存在，在炼钢过程中，将上浮至渣中去除，降低了硼的收得率。

以上所介绍的硼合金化方法，无论采用硼铁还是含硼包芯线都需要消耗贵重金属钛来保证硼在钢中的收得率。另外，采用这些工艺方法硼的收得率并不十分稳定，而且均匀性较差。因此，需要研究出一种新的方法来提高硼收得率和稳定性，并能降低生产成本。

发明内容

本发明提供一种精确控制钢中硼含量的方法，其目的在于提高硼的收得率和稳定性，减少固氮时金属钛的加入量，降低生产成本。

为此，本发明采取了如下解决方案：

一种精确控制钢中硼含量的方法，其特征在于：

1、转炉冶炼，出钢过程中向钢包中加入脱氧剂进行预脱氧；进入氩站吹氩时间≥3min，氩气流量为40～60Nm³/h。

2、LF炉精炼，进行成分处理及除硼合金化外的合金化处理，LF终点控制α_[O]≤0.0003％。

3、RH炉精炼，进行循环脱氮气处理，当钢液中[N]≤0.0020％时，根据冶炼钢种的硼含量要求加入含硼球体进行硼合金化，加入量为0.05～0.5kg/t钢，采用连续振动方式加入，并净循环3～5min之后出钢。

4、连铸，采取保护浇注。

所述含硼球体由外壳和芯部两部分所组成，其外壳组成wt％为：B₄C90％～95％、粘结剂5％～10％；芯部组成wt％为：B₄C20％～60％、赤铁矿10％～40％；CaCO₃10％～40％、粘结剂3％～5％。

所述粘结剂为粘土、皂土、高铝水泥、膨润土、水玻璃中的一种或任意两种混合物。

本发明的有益效果为：

本发明通过控制冶炼和精炼过程中的相关参数和工艺，并利用含硼球体代替金属钛进行固氮，不仅可减少贵重金属的使用，降低生产成本，而且可提高钢中硼的稳定性和收得率，使硼收得率达到70％～90％。因此，本发明无论从生产成本上，还是硼收得率和稳定性上都要远远优于传统硼生产工艺方法，具有很好的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

冶炼含硼量为0.0020％～0.0035％的机械用钢。