MC5冷轧工作辊冶炼浇注过程工艺控制

2014-02-21吕岩中国第一重型机械股份公司

经济技术协作信息 2014年11期

关键词：精炼炉钢包电炉

吕岩/中国第一重型机械股份公司

MC5冷轧工作辊冶炼浇注过程工艺控制

吕岩/中国第一重型机械股份公司

通过MC5冶炼过程分析及后续产品超声波探伤结果，对影响产品质量的工艺要素如钢水温度、成分、炉渣进行了分析。

MC5；冷轧工作辊；冶炼过程控制

随着国内冶金制造企业轧机生产线装机水平的日益提高，以及轧机产品的结构、品种的不断增加，冷轧工作辊的材料从原来的2%Cr系列，已发展至5%Cr系列。本文以MC5材质的锻钢冷轧工作辊作为产品科研件，从降低产品成本和优化制造流程出发，工艺路线采取“EAF＋VD＋大气保护下注”，浇注8T×2、8T×3两盘5支下注钢锭，详细介绍冶炼浇注过程脱磷、脱硫、去气、去夹杂的工艺控制，并结合产品后续探伤结果，提出相应的质量保证措施。

一、冶炼浇注方案及化学成分

1.冶炼浇注方案。从降低产品成本和优化制造流程出发，MC5冷轧工作辊采用如下工艺流程：

电炉粗炼钢水 →LF精炼炉 →Si热法造渣→ 升温→ 合金化 →精炼炉真空（VD）

微调成份 → 精炼出钢 →大气保护下注

2.化学成分控制。MC5冷轧工作辊化学成分冶炼过程控制见表1。

表1MC5冷轧工作辊化学成分规格控制%

二、冶炼浇注工艺控制

良好的精料制度是产品冶金质量得以保证的重要因素，原材料的工艺要求主要有：

（1）精选Ni、Mo废钢、一类生铁，保证残余元素；

（2）挑选精石灰、萤石，要求石灰必须烧透，储藏时间不大于24小时；

（3）各类铁合金和其它辅助材料，按工艺要求烘烤保存；

（4）各种钢水包要求无残钢残渣，浇注系统及冶金附具应做到清洁、干燥。

（5）该材质为%5Cr系列钢，由于采用的是本厂返回料，其残余元素含量低，［P］、［S］含量能够得到很好的控制，电炉出钢［P］≤0.002%，［S］≤0.008%。

2.［P］的控制。众所周知，对于炼钢过程，脱磷反应方程式为：

2［P］＋（FeO）＋4（CaO）＝（Ca4P2O5）＋［Fe］

（1）炉渣成份的变化，对钢－渣间磷分配系数的影响为：

Lg＝22350／T－16。0＋0。08×（% CaO）＋2。5lg（%FeO）（2）

因此，脱磷的最佳热力学条件是：

（1）降低反应温度，有利于脱磷反应；

（2）提高炉渣的氧化性（提高FeO含量），有利于脱磷反应；

（3）增大炉渣渣量，有利于脱磷反应；

（4）适当的碱度。

根据以上热力学条件，我们在炼钢过程中，把脱磷的任务主要放在电炉粗炼钢水中进行，即在电炉氧化期进行脱磷操作，电炉粗炼钢水冶炼工艺如下：

（1）配料：配碳量≥1。00%，石灰加入量为5%，炉底加入2～3%，余加在一次料面上或随二次料加入，为达到早期去磷，同时在一次料面上加入2%的大块氧化铁皮。

（2）冶炼：在氧化期吹氧助熔，尽快形成高碱度、高氧化铁（FeO）、低温度的炉渣，同时开始放渣，重新造高碱度、高氧化铁的新渣，以利去磷，当P≤0。008%以下时，结束氧化期操作，扒出全部氧化性炉渣，按4：1比例加入石灰、萤石造新渣。在出钢时，随钢流加入100kg 15－30mm小块石灰及萤石，另外在兑入LF精炼炉时，要求卡渣操作。

（3）提前合金化，为减少精炼炉冶炼时间，在粗炼钢水冶炼时，把Ni、Mo化学成份调整至规格中下限。

3.［S］的控制。炼钢过程中，脱硫反应，可简单地写成如下反应式：

［FeS］＋（CaO）＝［FeO］＋（CaS）△G0 ＝98474 －27。 82T J／mol

（1）

影响脱硫的热力学和动力学条件是：

（1）高温。因为钢－渣间脱硫反应是吸热反应，因此升高温度有利于脱硫反应的进行；

（2）高碱度、低氧化铁含量、大渣量，有利于脱硫反应；

（3）对熔池进行强力搅拌，在实际生产中影响脱硫的主要限制环节即脱硫速度常数（Ks），增大钢－渣的接触面积，可显著提高Ks，有利于硫的去除；

综合上述，采用LF精炼炉精炼MC5可以很好地解决了脱硫问题。由于LF钢包和炉盖是气密结构，而且钢包底部的氩气和通电加热时产生的一氧化碳气体，使炉内保持了还原性气氛。因此强还原渣容易形成，而有利于脱硫，完全达到了成分的要求（S≤0.015）。

4.脱气。采用大气下注的浇注方式冶炼MC5钢，与传统工艺相比由双真空处理变为了单真空处理，所以尽可能的降低钢液中［H］、［O］、［N］的气体含量非常重要。对此我们在工艺上要求有：

（1）各种受钢包烘烤良好，温度达到800℃以上，各种铁合金和辅助材料都要求烘烤；

（2）精炼炉真空处理，由于采用氩气底吹搅拌钢液，尤其是在真空条件下，极大地增加了气－渣接触面积，提高了气－渣的传质系数；