[发明专利]一种含硫含氮钢水的冶炼和浇注方法

说明书

本发明涉及一种含硫含氮钢水的冶炼和浇注方法，包括：将废钢、生铁等原料通过电炉生产冶炼，得到初炼钢水；将初炼后的钢水经LF炉精炼，得到精炼后的钢水；将精炼后的钢水经VD炉真空脱气处理，得到真空脱气后的钢水；将真空脱气后的钢水经吹氩台进行软吹氩处理，得到软吹氩处理后的钢水；将软吹氩处理后的钢水进行连铸浇注，全程使用氩气保护浇注，防止钢水二次氧化。本发明设计将硫铁合金提前到电炉放钢时加入，提高了钢中硫控制的稳定性，精炼过程通过炉渣调整，增加入VD前钢中原始氮保留含量，并且在VD真空处理过程中以氮气代替氩气对钢水进行搅拌，一系列措施加快了MnS、AlN的形成及稳定，有利于改善含硫含氮钢坯的可浇性及铸坯表面质量。

技术领域

本发明涉及铁基钢水的冶炼，具体涉及一种含硫含氮钢水的冶炼和浇注方法。

背景技术

含硫钢因其良好的可切削性能，应用广泛，随着机械加工业朝着高精密度发展，零件切削加工的效率、精密度要求不断提高，对钢材的可切削性能提出了更高的要求。含硫钢属于特种钢铁，生产难度大，国内含硫钢的生产主要集中在特钢企业，因硫控制工艺尚不完善，只有少数钢铁企业能够做到稳定生产，此外，含硫钢钢水在连铸浇注过程时中包水口易发生结瘤现象，钢水可浇性差，无法获得表面质量稳定的铸坯。

为了满足含硫钢的部分力学性能，往往在钢中加入适量的氮，氮与钢中的[Al]、[Ti]等合金元素化合形成氮化物，这些氮化物作为析出物，钉扎在晶界能够起到抑制晶粒粗化的作用，增加钢的强韧性、耐磨度及耐腐蚀性能。

钢水冶炼的一般工艺流程：转炉或电炉初炼——LF精炼——VD真空脱气——浇注成坯。对于含硫含氮钢水的冶炼，传统的方法是在LF炉后期或VD炉喂硫线调整硫含量，VD破空后再通过大量喂入氮线调整氮含量。受钢水液面炉渣碱度及脱氧情况影响，硫线的收得率波动较大，钢水中硫含量不稳定，而大量喂入氮线同样难以保证氮的收得率，很难做到含量的精确控制，另外，在VD大量喂线补充会引起钢水的翻动剧烈，不利于得到纯净的钢水。

发明内容

本发明针对现有技术提供一种含硫含氮钢水的冶炼方法，其目的是要提高钢水中硫氮的收得率和含量的精确调整。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：本申请含硫含氮钢水的冶炼和稳定浇注涉及步骤包括：钢水初炼、LF炉精炼、VD炉真空脱气、软吹氩处理和浇注成坯。以下对这些步骤中关键技巧或技术进行详述：

(1)钢水初炼：将铁基块料和铁水混合冶炼得到铁水，采用电炉进行钢水冶炼，原料入炉前烘干，炉内留钢留渣并在炉底铺上石灰以提前造泡沫渣。初炼完成后放钢至钢包，放钢时：在放钢量未达到10吨前顺钢流加入铝块至钢包内对钢水预脱氧，在放钢量达到15吨以上时顺钢流加入钢水需要的其他元素合金、渣料，并加入硫铁合金，硫铁合金的添加量要满足钢水对其全回收的上限进行添加，即让钢水中的S达到钢水能够回收的最大值。

优选地，电炉放钢过程中确保钢包内良好的氩气搅拌，氩气流量100-160L/min。

优选地，放钢过程中添加的渣料中包括石灰、精炼渣、萤石以便进行精炼脱氧、吸附夹杂物

(2)LF炉精炼：初炼后的钢水经LF炉脱氧、升温、合金化得到精炼后的钢水，精炼过程中的关键是要利用含Si脱氧剂及萤石来降低炉渣碱度使低于3.5，提高炉渣流动性，这样能够增加钢水入VD炉之前钢水的氮保有量(即钢水冶炼时自然存在于钢水中的N)，熔体中的活性元素[％S]对氮溶解影响的动力学的研究发现，当[％S]低时，氮溶解的动力学反应特征呈表观一级，熔体中氮原子的传质为速率控制环节；当[％S]高时，氮溶解的动力学反应特征呈表观二级，界面反应为速率控制环节。较低的炉渣碱度也有利于降低精炼脱硫率，提高钢水中[S]含量的稳定性，便于对硫含量进行精确控制，因此，可以使钢水中N溶解的动力学反应呈表观二级，即界面反应为速率控制环节，在LF炉精炼时控制较高的硫含量可以降低N的流失，另外还可以进一步降低VD炉抽真空时脱氮速率提高氮的收得率，减少VD工序后氮含量的调整量，且稳定。精炼后期补加硫铁将硫含量调整至硫的目标冶炼值。