喂线法生产含硫钢42CrMo-1的工艺实践

2015-11-05供稿王德勇李红梅WANGDeyongLIHongmei

金属世界 2015年6期

供稿|王德勇，李红梅 / WANG De-yong，LI Hong-mei

易切削钢是在钢中含有一定数量的硫、磷、铅、钙、硒、碲等一种或几种元素，而具有良好地被切削加工性能的一类钢种。易切削钢适用于自动切削机床加工制作大批量零件，在切削加工过程中，它同非易切削钢相比，可以延长刀具寿命，减少切削抗力，提高加工表面光洁度，容易排除切屑。硫系易切钢由于其生产工艺逐渐趋于成熟，正在逐步代替其他易切钢成为易切钢中的主导产品。本钢近几年也在进行易切钢的生产实践活动。在实际生产中，硫系易切削钢中的硫在钢中同锰和铁形成硫化物，在连铸浇注时富集在水口处，造成连铸浸入式水口堵塞，发生生产事故。另外精炼过程造渣去夹杂与增硫操作相互矛盾，使钢中硫不易控制，本文主要探讨含硫易切削钢42CrMo-1冶炼过程硫的控制，使钢中硫即满足标准要求，又保证钢水具有一定的可浇性。

技术标准

表1是42CrMo-1的技术标准。

主要工艺路线及生产方案

生产工艺流程如图1所示。铁水首先进行脱硫扒渣操作，经转炉吹炼，然后由LF+RH精炼，上矩形坯铸机浇铸成矩形坯，铸坯截面规格350 mm×470 mm，经800棒线材轧机轧制成棒材。为了降低生产成本，我们采用精炼前工序控硫，精炼过程根据需要增硫的方式进行生产。

表1 42CrMo-1的技术标准(质量分数)%

硫的控制

考虑到生产成本并结合现场生产工艺实际，确定总体硫的控制方案为：根据铁水硫的情况，预处理实行不脱硫或轻脱硫，炼钢不脱硫，精炼根据成分需要控制脱硫并增硫的生产工艺。增硫剂采用的是硫铁线，具体理化指标如表2所示。

表2 硫铁线的理化指标

铁水硫的控制

铁水硫含量一般为0.010%~0.050%，该钢种标准要求硫含量0.020%~0.035%，由于转炉和精炼过程都有一定的脱硫效果，不会导致成品硫超标，所以为了节约生产成本，节约脱硫材料的消耗，铁水预处理不进行脱硫操作，只进行扒渣操作。部分炉次的42CrMo-1预处理前后硫含量情况如图2所示，入站与出站硫含量基本一致，一般兑铁时硫含量为0.018%~0.033%。

图2 预处理前后铁水中硫的变化

转炉硫的控制

由于转炉是氧化性炉渣，根据上述脱硫反应机理可知，炼钢炉渣虽然碱度和温度对脱硫有利，但高氧化性抑制了脱硫反应，因此转炉脱硫效果一般，吹炼前后硫含量如图3所示。从图中可以看出大部分炉次有脱硫现象，平均脱硫量0.007%，主要是转炉吹炼过程中一部分硫被氧化成SO2随转炉烟气去除，另一部分在出钢脱氧合金化过程中，炉渣氧化性急剧下降，有利于脱硫反应进行，因而发生脱硫反应，部分硫被去除。另外部分炉次有未脱硫或增硫现象，主要是废钢及其他原材料带入硫过多导致。

图3 转炉冶炼前后钢中硫的变化

精炼硫的控制

精炼过程硫在LF造渣阶段，发生脱硫反应，硫被去除，为了满足成品成分对硫的要求，在LF脱硫以后要根据钢中残余硫含量进行增硫操作。增硫操作有两个方案。方案一是在LF后期进行增硫，方案二是在RH真空处理以后进行增硫操作。两种增硫方案都是采用硫铁线增硫。

◆ LF增硫操作

为了有效去除钢中夹杂物，LF需要造还原渣，渣的脱氧比较完全，所以LF精炼过程脱硫条件较好，因此LF工序钢中原有硫损失严重。在预处理过程中保留下来的硫，虽然降低了预处理成本，但增加了LF过程的造渣成本，表3是LF脱硫情况。LF平均脱硫率达到了81.3%，一般造渣后硫含量被降到了0.002%~0.005%左右，因此要保证成品硫符合标准要求，就必须进行增硫操作。

LF增硫采用的是硫铁线喂入法，硫铁线具体指标如表2所示。LF增硫效果如表4所示，硫线平均收得率为78.7%。

◆ RH增硫操作

RH增硫采用的也是硫铁线喂入法，硫铁线具体指标如表2所示。增硫操作是在RH真空循环以后进行，所有喂线参数与LF相同。表5是具体增硫效果。由于RH后降低了钢渣反应机率，提高了硫线的收得率，使硫线的收得率达到了87.3%。