转炉冶炼特殊钢工艺技术的研究.docx

转炉冶炼特殊钢工艺技术的研究
传统特殊钢生产一般采用电炉工艺。随着炉外精炼技术的发展，目前国外大量采用转炉冶炼轴承钢、齿轮钢、弹簧钢等特殊钢。如日本转炉冶炼的特殊钢己占全部特殊钢产量的75%以上。在国内，由于废钢紧缺，电价较高，采用转炉冶炼特殊钢具有更明显的成本优势，而且有利于提高产品质量。因此，近两年许多转炉钢厂开始研究采用转炉生产特殊钢的工艺技术。
本文介绍了本溪钢铁集团公司(以下简称本钢)利用转炉生产特殊钢的工艺技术，并对3年来的试验研究结果和产品质量进行分析。
1转炉冶炼特殊钢的基本条件
本钢粗钢生产能力为500万t/a，其中转炉钢450万t/a，电炉钢50万t/a，转炉钢的主要品种为：石油管线钢、汽车用钢、结构钢、冷轧深冲板钢、压力容器钢、耐候钢、链条钢和热镀锌板钢等八大系列产品。电炉钢的主要品种为：齿轮钢、车辆轴坯钢和军工用钢等500多个钢号。
2001年末，普钢生产线经过全面的技术改造，新建了铁水预处理、炉外精炼LF/RH等设备，实现了全连铸，转炉采用顶底复合吹炼工艺和终点动态控制技术。在此基础上研究开发纯净钢生产工艺，使产品质量得到明显提高。特钢生产线的800mm×650mm大型轧机，适宜生产大规格特殊钢产品。但因废钢短缺、电价上涨等原因使电炉炼钢生产成本偏高，产品缺乏市场竞争力。因此，在普钢实现了全连铸后，利用连铸机检修时的过剩铁水，研究开发转炉冶炼特殊钢的生产技术，组织特殊钢生产，有利于发挥本钢普特结合的技术优势，降低生产成本，提高特殊钢产量。
2试验情况与试验结果
从2002年开始进行转炉生产特殊钢的试验研究，采用转炉冶炼、模铸工艺，经过800mm/650mm轧机轧制成Φ20mm×280mm不同规格的棒(方)型材。经过两年多的试验生产，到目前为止共计炼钢25万t，形成四大品种系列：军工钢系列以炮弹钢为主，专用钢系列以火车轴坯钢LZ50，石油钻铤4145H为主，合金钢系列以20CrMnTiH齿轮钢、42CrMo汽车前桥钢为主，优质碳结钢系列以45汽车曲轴钢为主。经用户检验，使用性能均满足用户的技术要求。利用转炉生产的特殊钢产品性能指标己超过电炉钢，如：车辆轴坯钢LZ50、压力容器钢34Mn2V和石油钻铤钢4145H等特殊用途的专用钢。炮弹钢系列9260钢种经国家经贸委、兵器工业总公司鉴定验收。LZ50钢的生产工艺及产品经铁科院辽宁省科技厅、辽宁省经贸委鉴定验收，正式投入大批量生产；在齿轮用钢生产方面，己成为全国该类钢的主要生产基地。转炉生产特殊钢的成本也在大幅度降低，按2002年度废钢、电、矿石等大宗原料成本价格计算，转炉生产特殊钢比电炉生产成本降低280元/t，试验的情况见表1，试验中研究开发的新钢种如下。
表1试验生产情况
年份
生产
炉数
合格钢水量/t
合格钢锭量/t
生产
品种/个
特殊钢
品种/个
成分
合格率/%
成材率/%
2002
750
104990.900
99103.038
23
16
99.73
84.69
2003
699
95733.424
91869.386
26
18
99.81
83.56
2004
(1~10月)
429
60461.384
56730.550
13
10
100
84.92

军工钢：9260、D60、58SiMn、35CrMnSiA、823、40Mn2Si。专用钢：20CrMnTiH(0-5)、LZ50、LZ40、45(曲轴用)、42CrMoA、GCr15。合金钢：20CrH、40Cr、40Mn2、P20、34Mn2V、12Mn2VB。优质碳结钢：20、35、45H、Q235B、Q235D、Q235DT、55、50Mn。
3转炉生产特殊钢工艺
3.1工艺流程
和普钢相比，特殊钢要求保证钢材的综合力学性能，因此，要求对钢水实现窄成分控制，以提高钢材的淬透性能。提高钢水洁净度，严格控制钢中气体含量，以保证钢材具有较高的强度和疲劳性能。根据本钢的具体条件，为满足特殊钢的质量要求，决定采用以下工艺路线：高炉铁水→铁水脱硫预处理→复吹转炉冶炼→炉外精炼(LF/RH)→模铸→800mm/650mm轧机轧制成材。
3.2铁水预处理
铁水全部进行脱硫预处理，处理后的[S]含量按钢种[S]含量的控制要求确定。通常，对于RH真空处理的钢种，铁水预处理后、(w[S])≤0.005%；经LF处理的钢种，铁水预处理后w([S])60.01%即可满足工艺要求。
3.3复吹转炉炼钢
(1)造渣制度：正常采用单渣法不留渣操作，特殊要求[P]低的钢种有时也采用双渣法冶炼。
(2)供氧制度：氧枪工作压力设定在0.8~0.9MPa，供氧流量设定为33000~35000m3/h。
(3)温度制度：终点降温时可根据情况使用不同冷却剂。降温值大于10℃时采用铁矿石或海绵铁降温值小于10℃时采用