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喂線法生產(chǎn)含硫鋼42CrMo-1的工藝實(shí)踐

2015-11-05 03:37:50供稿王德勇李紅梅WANGDeyongLIHongmei
金屬世界 2015年6期
關(guān)鍵詞:造渣鋼水鐵水

供稿|王德勇,李紅梅 / WANG De-yong,LI Hong-mei

易切削鋼是在鋼中含有一定數(shù)量的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等一種或幾種元素,而具有良好地被切削加工性能的一類(lèi)鋼種。易切削鋼適用于自動(dòng)切削機(jī)床加工制作大批量零件,在切削加工過(guò)程中,它同非易切削鋼相比,可以延長(zhǎng)刀具壽命,減少切削抗力,提高加工表面光潔度,容易排除切屑。硫系易切鋼由于其生產(chǎn)工藝逐漸趨于成熟,正在逐步代替其他易切鋼成為易切鋼中的主導(dǎo)產(chǎn)品。本鋼近幾年也在進(jìn)行易切鋼的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中,硫系易切削鋼中的硫在鋼中同錳和鐵形成硫化物,在連鑄澆注時(shí)富集在水口處,造成連鑄浸入式水口堵塞,發(fā)生生產(chǎn)事故。另外精煉過(guò)程造渣去夾雜與增硫操作相互矛盾,使鋼中硫不易控制,本文主要探討含硫易切削鋼42CrMo-1冶煉過(guò)程硫的控制,使鋼中硫即滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,又保證鋼水具有一定的可澆性。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表1是42CrMo-1的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

主要工藝路線及生產(chǎn)方案

生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。鐵水首先進(jìn)行脫硫扒渣操作,經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉,然后由LF+RH精煉,上矩形坯鑄機(jī)澆鑄成矩形坯,鑄坯截面規(guī)格350 mm×470 mm,經(jīng)800棒線材軋機(jī)軋制成棒材。為了降低生產(chǎn)成本,我們采用精煉前工序控硫,精煉過(guò)程根據(jù)需要增硫的方式進(jìn)行生產(chǎn)。

表1 42CrMo-1的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%

硫的控制

考慮到生產(chǎn)成本并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝實(shí)際,確定總體硫的控制方案為:根據(jù)鐵水硫的情況,預(yù)處理實(shí)行不脫硫或輕脫硫,煉鋼不脫硫,精煉根據(jù)成分需要控制脫硫并增硫的生產(chǎn)工藝。增硫劑采用的是硫鐵線,具體理化指標(biāo)如表2所示。

表2 硫鐵線的理化指標(biāo)

鐵水硫的控制

鐵水硫含量一般為0.010%~0.050%,該鋼種標(biāo)準(zhǔn)要求硫含量0.020%~0.035%,由于轉(zhuǎn)爐和精煉過(guò)程都有一定的脫硫效果,不會(huì)導(dǎo)致成品硫超標(biāo),所以為了節(jié)約生產(chǎn)成本,節(jié)約脫硫材料的消耗,鐵水預(yù)處理不進(jìn)行脫硫操作,只進(jìn)行扒渣操作。部分爐次的42CrMo-1預(yù)處理前后硫含量情況如圖2所示,入站與出站硫含量基本一致,一般兌鐵時(shí)硫含量為0.018%~0.033%。

圖2 預(yù)處理前后鐵水中硫的變化

轉(zhuǎn)爐硫的控制

由于轉(zhuǎn)爐是氧化性爐渣,根據(jù)上述脫硫反應(yīng)機(jī)理可知,煉鋼爐渣雖然堿度和溫度對(duì)脫硫有利,但高氧化性抑制了脫硫反應(yīng),因此轉(zhuǎn)爐脫硫效果一般,吹煉前后硫含量如圖3所示。從圖中可以看出大部分爐次有脫硫現(xiàn)象,平均脫硫量0.007%,主要是轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中一部分硫被氧化成SO2隨轉(zhuǎn)爐煙氣去除,另一部分在出鋼脫氧合金化過(guò)程中,爐渣氧化性急劇下降,有利于脫硫反應(yīng)進(jìn)行,因而發(fā)生脫硫反應(yīng),部分硫被去除。另外部分爐次有未脫硫或增硫現(xiàn)象,主要是廢鋼及其他原材料帶入硫過(guò)多導(dǎo)致。

圖3 轉(zhuǎn)爐冶煉前后鋼中硫的變化

精煉硫的控制

精煉過(guò)程硫在LF造渣階段,發(fā)生脫硫反應(yīng),硫被去除,為了滿足成品成分對(duì)硫的要求,在LF脫硫以后要根據(jù)鋼中殘余硫含量進(jìn)行增硫操作。增硫操作有兩個(gè)方案。方案一是在LF后期進(jìn)行增硫,方案二是在RH真空處理以后進(jìn)行增硫操作。兩種增硫方案都是采用硫鐵線增硫。

◆ LF增硫操作

為了有效去除鋼中夾雜物,LF需要造還原渣,渣的脫氧比較完全,所以LF精煉過(guò)程脫硫條件較好,因此LF工序鋼中原有硫損失嚴(yán)重。在預(yù)處理過(guò)程中保留下來(lái)的硫,雖然降低了預(yù)處理成本,但增加了LF過(guò)程的造渣成本,表3是LF脫硫情況。LF平均脫硫率達(dá)到了81.3%,一般造渣后硫含量被降到了0.002%~0.005%左右,因此要保證成品硫符合標(biāo)準(zhǔn)要求,就必須進(jìn)行增硫操作。

LF增硫采用的是硫鐵線喂入法,硫鐵線具體指標(biāo)如表2所示。LF增硫效果如表4所示,硫線平均收得率為78.7%。

◆ RH增硫操作

RH增硫采用的也是硫鐵線喂入法,硫鐵線具體指標(biāo)如表2所示。增硫操作是在RH真空循環(huán)以后進(jìn)行,所有喂線參數(shù)與LF相同。表5是具體增硫效果。由于RH后降低了鋼渣反應(yīng)機(jī)率,提高了硫線的收得率,使硫線的收得率達(dá)到了87.3%。

表3 LF脫硫情況

表4 LF增硫效果

表5 RH增硫效果

◆ 鋼水可澆性

在實(shí)際生產(chǎn)中,方案一由于LF增硫后,鋼水在鑄機(jī)澆注過(guò)程中出現(xiàn)絮流堵塞水口問(wèn)題,鋼水的可澆性較差,平均連澆爐數(shù)只有1.2爐,而且硫線收得率偏低。方案二大大提高了鋼水的可澆性,而且硫鐵線的收得率也比方案一高。

◆ 硫化物級(jí)別

表6是兩種方案對(duì)應(yīng)的實(shí)際檢驗(yàn)夾雜物級(jí)別。標(biāo)準(zhǔn)要求硫化物級(jí)別,粗系不大于2.0級(jí),細(xì)系不大于2.5級(jí)。從表中可以看出兩種方案的夾雜物級(jí)別都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,但方案一中的硫化物細(xì)系的級(jí)別要差一些,而方案二中的硫化物粗系級(jí)別要差一些。

圖4 兩種增硫方案的比較

表6 成品夾雜物控制水平

結(jié)論

(1) 在實(shí)際生產(chǎn)中,采用鐵水不進(jìn)行預(yù)處理的控硫工藝,節(jié)約了預(yù)處理脫硫劑的消耗,但在精煉工序增加了造渣材料的消耗,是否降低了生產(chǎn)成本,需要進(jìn)一步研究。

(2) 在RH工序進(jìn)行增硫操作,鋼水的可澆性較好,有利于連鑄澆鑄,而且硫線的收得率較高,節(jié)約生產(chǎn)成本。

(3) 不論是RH增硫還是LF增硫,兩種方案最終產(chǎn)品的硫化物級(jí)別都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1] 孫中強(qiáng),姜茂發(fā),梁連科,等.LF精煉過(guò)程中頂渣硫容量、分配比和脫硫率的確定.鋼鐵研究學(xué)報(bào),2004,16(3):23

[2] 張鐵軍,李培杰,崔學(xué)成,等.用喂線法控制增硫生產(chǎn)含硫易切削鋼技術(shù).機(jī)械工程材料,2005,29(5):30

[3] 肖金福,劉雅政,李聯(lián)生,等.低碳易切削鋼連鑄坯硫化物形態(tài)和組成.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(S1):37

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