[發明專利]一種高質量低磷硫高合金鋼的混煉方法

有效

• 申請號: 200710052539.1
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101328555A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 文武;柳學勝;陳長西;劉文德
• 申請（專利權）人: 大冶特殊鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21B5/00;C21C7/04
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所
• 代理人: 饒建華

(一)技術領域：本發明涉及冶金工業，是一種高質量低磷硫高合金鋼的混煉方法。

(二)背景技術：高合金鋼主要指工模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、葉片鋼、閥門鋼、高速工具鋼、高溫合金及其新產品等。這些鋼、合金或其電渣母材的冶煉通常采取下列四種方法：

第一種方法：非真空感應爐或真空感應爐。

第二種方法：非真空感應爐或真空感應爐+爐外精練(LF、VD、VOD、RH統稱為鋼包精煉爐，其操作稱二次冶煉或鋼包精煉；LF：精煉時鋼包底部吹氬氣，上部采用三相電極加熱；VD：精煉時鋼包底部吹氬氣，再采用蒸汽噴射泵抽真空，稱鋼包真空處理；VOD：精煉時鋼包底部吹氬氣，在真空狀態下上部吹氧降碳，可完成真空氧化、真空還原操作；RH：精煉時快速循環的鋼液經過真空室達到去氣去夾雜的目的)。

第三種方法：電弧爐氧化法、返回吹氧法和裝入法。

第四種方法：電弧爐+爐外精練(LF、VD、VOD、RH)。

隨著高合金鋼的反復使用，高合金鋼中的磷(P)、硫(S)、銅(Cu)、錫(Sn)、鉛(Pb)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)等微量有害元素愈來愈高，以致于超過國家標準，嚴重影響到鋼材質量和使用壽命，無論采取上述四種方法種的哪一種，要同時降低鋼中磷、硫、五害和微量有害元素的含量，技術難度較大，生產成本高，唯一的手段就是電弧爐采用氧化法冶煉，這種冶煉方式只是對磷具有強效作用，對除去鋼中微量有害元素及五害元素的作用并不明顯，且合金元素的收得率、返回料的利用率、連續生產的作業率、合金元素回收率的穩定性都較低；冶煉成本、操作難度、勞動強度均比電弧爐返回吹氧法和裝入法要高。采用返回吹氧法、裝入法或感應爐冶煉，雖然返回料的利用率、連續生產的作業率較高，但鋼中磷、銅及五害元素都無法去除，由于電弧爐的返回吹氧法和裝入法以及感應爐本身功能上的缺陷，鋼中磷、銅及五害元素含量的多少取決于返回料及各種鐵合金，通過工藝手段是無法控制和降低的，問題的關鍵恰好這些返回料在反復使用過程中磷、銅、五害元素及有害微量元素的累積越來越高，加上高合金鋼中加入的各種鐵合金較多，而常用的鐵合金中的磷普遍較高，如60％低碳鉻鐵中最低的磷含量為0.030％，最高為0.060％；60％高碳鉻鐵中磷為0.040％-0.060％；65％鉬鐵為0.05％；30％鈦鐵為0.05％；40％釩鐵為0.10％-0.20％；60％鈮鐵為0.05％-0.30％；80％鎢鐵為0.030-0.05％。顯然按照上述目前常用的四種冶煉方法生產高合金鋼，其鋼中磷、五害元素、微量有害元素等處于一種無法控制狀態，唯一能控制磷含量的氧化法則是一種低產出、高能耗、勞動強度大、生產成本高且不能連續作業的落后方式。要達到同時降低鋼中磷、硫、五害及有害微量元素的高合金鋼，取代進口材料，必須采用新的冶煉方法。

(三)發明內容：本發明的目的就是要解決目前常用的四種冶煉方法生產高合金鋼，其中磷、五害元素、微量有害元素無法控制的問題，提供一種高質量低磷硫高合金鋼的混煉方法。

資料報告顯示：當鋼中磷含量在0.015％以下時，冷作模具鋼的力學性能和使用壽命提高近一倍；鋼中硫含量控制在0.005％以下，化工用304L、316L不銹鋼的休氏試驗合格率能達到90％以上；制管用H11芯棒，其Sn+Sb+As≤0.035％、Cu≤0.07％、H+O≤22×10^-6作為材料的重要驗收指標；高壓鍋爐管用T91、T92管坯，對鋼中微量元素的要求極為嚴格，五害要求As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035％、H+O≤0.008％、Cu≤0.16％、P+S≤0.030％，這些我國主要依賴進口的材料，采用目前常用的四種高合金鋼冶煉方法是難以滿足要求的。“一種高質量低磷硫高合金鋼的混煉方法”冶煉高合金鋼的主要任務是主控元素(C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、W、Nb、Ti等)符合國家標準、行業標準、國際標準的要求；充分降低標準中有明確要求的微量元素(如P、S、Cu等)、標準中未作具體要求的五害元素(Sn、Sb、As、Pb、Bi)及微量有害元素(如Al、Ti等)和氣體元素(N、H、O)在鋼中的含量，以便提高鋼或合金的綜合力學性能、材料的等向性和使用壽命。

本發明的具體方案是：首先選用礦石裝入高爐冶煉，再將高爐煉出的鐵水或生鐵裝入電爐或轉爐進行連續氧化法冶煉，其特征是：同時在另一感應爐或電爐中裝入鐵合金或返回料進行連續裝入法冶煉；將前述電爐或轉爐煉出的鐵水和感應爐或電爐煉出的鐵合金在鋼包混合進行爐外精煉，鋼錠模澆注。