[发明专利]一种高铝合金结构圆钢的高效生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢的生产方法，具体来说涉及一种高铝合金结构圆钢的高效生产工艺。

背景技术

高铝合金结构钢的铝含量极高，高达0.70-1.20％，通常属于含铝氮化钢类别，经渗氮处理后，钢的氮化层中形成氮化铝层，依据氮化铝的弥散硬化作用可以提高钢材的表面硬度和强度，从而获得坚硬、耐磨、抗腐蚀的性能，广泛应用于航空工业、常规武器及机械制造业上的管坯发动机气钢套，注塑机的螺杆和套筒等特殊要求的零部件。仅注塑机行业的国内外年需求量已高达20万吨以上，随着近年来国家对军工行业的大力扶持，其需求量还将进一步增加。

现场多年的生产实践表明，当常规钢种的铝含量达到0.025％以上时，连续浇铸过程中容易堵塞水口，而高铝合金结构钢的铝含量为常规冷镦钢的40倍左右，是目前最难连铸的钢种之一，由于铝具有极易氧化、熔点低(660℃)、比重小(2.68g/cm³)等特点，造成高铝合金结构钢在冶炼时铝不易加入、收得率很不稳定；同时，高铝合金钢在生产过程中，渣中氧化硅易于还原，钢液中铝易于氧化，硅、铝成份波动较大，成份控制较为困难，并且钢液容易发生二次氧化，有一部分氧化物未能上浮而滞留在钢水中，从而造成水口堵塞，造成絮流，对连浇和钢的质量造成很大的危害。

21世纪以来，国内通常采用电炉→模铸工艺生产高铝合金结构钢，部分厂家甚至采用电渣重熔的工艺技术，劳动生产率和成材率相对较低，产品质量相对较差。近期，国内相关生产厂家开始逐步采用电炉→LF炉外精炼→RH真空精炼→连铸工艺代替电炉→模铸工艺生产，但铝的吸收率和连浇炉数均没达到理想状况，尚未达到高效批量生产阶段，仍存在一些难以突破的技术难题：①连浇过程容易出现结瘤现象，连浇炉数多为5炉左右；②铝的收得率不稳定，通常铝的收得率仅为75％左右；③盘条的纯净度不高，非金属夹杂物的含量和种类、气体含量等出现超标现象；④硅、铝成份波动较大，成份控制较为困难；⑤表面质量不理想，造成质量极不稳定，因此，这些技术难题大大困扰着高铝合金结构钢生产厂家。

发明内容

本发明的目的在于针对以上技术难题，通过合理选择工艺路线、合理设计工艺参数和合理选择铝的加入时机等手段，提供了一种高铝合金结构圆钢的高效生产工艺，成本低廉，操作简单，并且能够确保铝的吸收率高，达到95％以上；钢的纯净度极高；可浇性好，不需要进行钙处理，可连浇12～15炉，大大提高了生产效率，圆钢的表面质量良好，且质量稳定，完全满足国内外高铝合金结构圆钢客户的需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高铝合金结构圆钢的高效生产工艺，包括转炉冶炼工序、LF精炼工序、VD真空精炼工序、大方坯连铸工序和轧制工序步骤，具体操作如下：

(1)转炉冶炼采用优质铁水，终点[C]控制在0.20％～0.30％，终点[P]≤0.010％，出钢过程采用滑板挡渣操作，严禁下渣出钢，出钢时间为3～5min，

由碳氧浓度积可知，出钢碳较高，钢水中的自由氧含量将大大降低，减轻了后续脱氧压力，大大减少了脱氧产物的生成，

作为优选，步骤(1)的采用优质铁水作为炼钢原料，要求[Si]:0.30％～0.70％、[P]≤0.10％、[S]≤0.020％，温度T≥1310℃，出钢温度为1630～1670℃；

作为优选，出钢1/4时随钢液依次加入脱氧剂电石和铝块，其中加入量为：电石90～120Kg/炉、铝块160～200Kg/炉；

加入电石和铝块进行预脱氧，可降低钢液中的氧含量，先加入电石，减少了脱氧产物氧化铝的生成量，进而减轻了后续氧化产物上浮的压力；

(2)LF精炼炉密封良好，确保炉内还原性气氛，精炼加入适量电石和铝粒进行钢渣界面脱氧，前期、中期进行底吹大氩气量搅拌，精炼后期、末期底吹适当调小氩气量，喂铝线调铝至0.09％-0.11％，硅按中下限控制，防止真空高铝渣回硅，精炼完成后迅速转入VD炉真空精炼工序，

步骤(2)中所述电石的加入量为50～70kg/炉，铝粒加入量为40～60kg/炉；所述精炼前期、中期底吹大氩气量搅拌压力1.1～1.3MPa，流量350～450NL/min，精炼后期、末期底吹大氩气量搅拌压力0.9～1.1MPa，流量250～350NL/min，所述喂铝线量为350～400m/炉。

步骤(2)中加入铝粒的目的是为了对钢水进行深脱氧，且脱氧产物在大氩气量的搅拌下，可有效促进脱氧产物上浮，

加电石的目的是为了进行钢渣界面脱氧，电石中的钙与钢液中的氧、氧化产物生成复合脱氧产物经氩气搅拌进入渣面，