[发明专利]一种SAE8620系列含氮钢的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼工艺领域，尤其是一种SAE8620系列含氮钢的冶炼方法。

背景技术

SAE8620系列钢是从美国AISI标准引进的钢种，主要应用于汽车齿轮。由于该钢种要求一定的N含量，需要在冶炼过程中进行增氮操作。目前国内普遍采用转炉冶炼—LF炉精炼—VD炉精炼—含氮合金增氮—连铸的生产工艺路线。由于添加氮化合金，造成该方法的生产成本偏高；而且氮化合金一般为氮化铬、氮化锰等合金，加入钢液后容易造成铬、锰等合金质量分数的波动。

公开号CN103146875A的中国专利公开了的一种常压下冶炼高氮钢的方法，该方法采用氮化锰合金进行增氮，氮的收得率在70%以上；但该方法的生产成本较高，且由于氮收得率的波动易造成钢中合金元素Mn的波动。公开号CN101440420A的中国专利公开了一种含氮齿轮钢生产工艺中的增氮方法，其在真空后向钢水中吹氮进行增氮，同时采用和添加氮化合金相结合的方式对钢中氮含量进行控制；该方法工艺复杂不易操作，且真空后进行通气容易造成钢水吸氢，造成钢水中氢超标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、高质量的SAE8620系列含氮钢的冶炼方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括LF炉精炼和VD炉精炼工序，所述LF炉精炼工序：转炉出钢加Al脱氧后进LF工位，然后通氩气搅拌并通电提温，再停氩气通氮气进行合金化，最后停氮气通氩气进行精炼。

本发明所述通电提温至1630℃及以上后停氩气通氮气进行合金化。

本发明所述加Al脱氧，将钢中氧含量脱至0.01～0.02wt%。

本发明所述通氮气过程中，在氮气压力控制在0.65～1.25MPa，流量控制在150～270Nl/min条件下，平均每分钟增长0.0003wt%～0.0006wt%的氮含量，通氮时间为5～15min。

本发明所述VD炉精炼工序中，真空保持时间为6～8min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明既能避免高成本氮化合金的加入造成钢中合金元素的波动，又可以保证VD真空处理后的脱气效果,VD后定H≤0.00025wt%；在节约生产成本的同时提高了氮合金化的精度。本发明通过氮气直接合金化可避免高成本氮化合金的使用，同时可提高钢种合金元素的命中率，还可以节约价格相对较高的氩气用量，综合计算降低合金成本吨钢4.6元。经试用，采用本发明共生产SAE8620系列含氮钢190多炉，可实现氮气增氮，连铸终点钢中氮含量在0.0060～0.0085wt%之间，比使用氮化合金增氮0.0050～0.0090wt%更稳定，且钢中氮质量分数命中率≥90%。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：本SAE8620系列含氮钢的冶炼方法采用下述工艺步骤。

（1）LF炉精炼工序：A、转炉出钢后首先在炉后加Al脱氧，将钢中氧含量脱除至0.015wt%；

B、钢包到达LF工位后通氩气搅拌并通电提温至1650℃；

C、停止通氩气，并改通氮气进行合金化；其中，氮气压力控制在0.8MPa，流量控制在190Nl/min，平均增氮速率为0.0005wt%/每分钟，通氮时间12min；

D、停止通氮气，并改通氩气进行精炼。

（2）VD炉精炼工序：真空精炼时间控制在6min，精炼后钢水进行连铸。

本实施例连铸终点钢中氮含量为0.0070wt%，满足含氮钢SAE8620H的要求。

实施例2：本SAE8620系列含氮钢的冶炼方法采用下述工艺步骤。

（1）LF炉精炼工序：A、转炉出钢后首先在炉后加Al脱氧，将钢中氧含量脱除至0.012wt%；

B、钢包到达LF工位后通氩气搅拌并通电提温至1640℃；

C、停止通氩气，并改通氮气进行合金化；其中，氮气压力控制在1.1MPa，流量控制在230Nl/min，平均增氮速率为0.0006wt%/每分钟，通氮时间10min；

D、停止通氮气，并改通氩气进行精炼。

（2）VD炉精炼工序：真空精炼时间控制在7min，精炼后钢水进行连铸。

本实施例连铸终点钢中氮含量为0.0085wt%，满足含氮钢SAE8620H的要求。

实施例3：本SAE8620系列含氮钢的冶炼方法采用下述工艺步骤。

（1）LF炉精炼工序：A、转炉出钢后首先在炉后加Al脱氧，将钢中氧含量脱除至0.020wt%；