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石钢转炉流程冶炼高品质钢实践
关闭窗口】【浏览次数: 】【发布日期:2017-11-29 11:16】【编辑:w88win手机版登录_m.w88.win_w88优德手机中文版有限公司】【来源:】
1 引言
        石钢公司年产钢能力 200 多万吨,目前已成为国内最主要的特殊钢棒材生产企业之一,生产品种主要为工程机械、汽车、弹簧、轴承等行业涉及多个品种系列。近几年,随着石钢公司产品质量的稳步提升和产品结构调整的深化,石钢进军高端产品市场的步伐加快,其中高品质工程机械和汽车用钢为石钢近年来着重开拓的领域,以达到日资、德资等高端企业用钢要求,代替部分进口材料。石钢综合考虑钢中残余元素含量低、洁净度高、质量稳定性好、生产成本低等因素,充分发挥转炉长流程对于电炉短流程的优势,采用转炉流程“转炉→LF→VD→CC→连轧线→探伤” 进行高品质钢的生产。
2 技术要求与难度
        高品质工程机械和汽车用钢对钢的洁净度要求严格(石钢代表钢种 K35),检测非金属夹杂物级别要求符高:细系:A≤2.0、B≤1.5、D≤1.0,粗系:A≤1.5、B≤1.0、D≤1.0,钢材进行塔形发纹检验,并且要求 100%经过超声探伤,同时要求抽样进行高频探伤检测合格。检测设定精度高于其它钢种,因此对钢的洁净度较其它钢种提出了更高要求。
3 高品质钢冶炼工艺
3.1 转炉低氧势控制技术
        钢水终点碳氧积是衡量钢中氧势的重要依据,理想的终点碳氧积对降低合金消耗、减少氧化性夹杂物、改善终渣性质,都有着重要意义。石钢在2013年对转炉进行了改造,由之前的单一顶吹改造为顶底复吹,石钢公司炼钢厂结合现场实际情况制定了转炉复吹工艺的底吹供气模式、控制合适的底吹强度。改造后碳氧积明显降低,由顶吹条件下[%C]·[%O]=0.0033降低到 [%C]·[%O]<0.0028,则在同样终点碳含量条件下,氧含量可降低0.01%~0.025%。转炉终点在碳含量一定的条件下,碳氧积越低标志着溶解氧含量越低,有利于降低合金消耗和提高氧化物夹杂的控制能力。同时,为了减少铝脱氧时大量Al 2 O 3 夹杂物的生成,脱氧用的铝在添加完增碳剂后再加入,其加入量根据碳含量确定,减少脱氧初期Al 2 O 3 夹杂物的生成量。则可以减少脱氧用铝量,减少Al 2 O 3 夹杂物的生成量。
        终点枪位高低也影响着碳氧积,通过控制合理的吹炼枪位,进行分阶段变枪位操作,结合转炉复吹工艺,转炉流程冶炼实现了低氧势终点控制,中低碳钢碳氧积稳定在0.0028%以下。吹炼终点成分和温度的控制命中率高达90%,避免由于终点控制不好,多次补吹造成的钢水氧含量的增加;出钢碳含量越高,氧含量越低,则脱氧剂加入量越少,对应的产生夹杂物总量越少,对钢的洁净度有利,减轻了后期夹杂物去除的负担。基于此理论,转炉冶炼高品质钢时尽量提高终点碳含量,将[%C]控制在0.08%~0.20%之间,降低钢中氧含量。
        采用改进型挡渣塞,较以前使用挡渣球成功率和挡渣效果显著提高,有效控制了出钢过程下渣,控制下渣量≤5kg/吨钢。LF进站炉渣(FeO+MnO)≤2%,炉渣氧化性降低,大大减轻了精炼变渣负担。
3.2 精炼炉渣、精炼复合脱氧与底吹氩控制技术
        在高效精炼生产模式下,只有使精炼前期快速成渣,才能充分发挥炉渣脱氧、脱硫、去夹杂作用。因此,在转炉出钢即实施了预成渣控制工艺,在出钢过程加入专用预熔炉渣改质剂吨钢约5 kg对炉渣实行强改质处理,通过炉渣改质工艺的实施达到了以下目的和效果:
        1)炉渣成渣速度快,前期即具有较好的流动性,加快了钢包顶渣与钢水的反应能力;
        2)使碱度达到4以上,提高了炉渣碱度,提高了精炼过程脱氧、脱硫效率;
        3)同时高碱度渣具有较强的吸附Al 2 O 3 类夹杂物能力。
        为了降低钢中氧含量,在精炼过程中通过喂铝线强化对钢水的沉淀脱氧和渣面散加碳化硅扩散脱氧的复合脱氧模式,确保精炼过程实行全程埋弧和白渣操作。通过精炼过程物料定量和操作规范化,实施炉渣目标成分控制技术,稳定了精炼终渣成分,提高了炉渣吸附夹杂物能力,获得了理想的精炼效果。精炼终点的炉渣成分范围。
        为充分发挥底吹氩去除夹杂物的效果,进行了不同底吹气量下 LF 钢包内流场矢量模拟,调整底吹搅拌模式,将之前的 LF 过程恒流量吹氩工艺改为变流量吹氩工艺,通过分析计算、收集分析生产数据,根据精炼不同阶段的冶金需求,确定精炼过程变流量底吹氩控制模型(如图 1):精炼前期化渣目标氩气流量为 330NL/min,送电提温目标氩气流量为 250NL/min,成分调整目标氩气流量为 350NL/min,精炼后期目标氩气流量为 150NL/min 终点软吹目标氩气流量为 60NL/min,同时控制合理软吹时间,使钢液和炉渣充分均匀化和反应,钢中的夹杂物充分上浮并被炉渣吸收。
3.3 连铸保护浇注控制技术
        连铸过程中最大的增氮主要发生在中间包和钢包注流到中间包环节。开浇前往中间包内部进行氩气填充排空,并采用中间包覆盖剂覆盖钢水,实现中间包的保护;此外,自主研发了应用大包保护浇注密封垫专利技术,在钢包与中间包之间采用长水口,同时在钢包水口与长水口联结处采用氩气保护和纤维密封。通过采用连铸浇钢过程中 “长水口+密封垫+氩气保护+高档中包整体侵入式水口”组合模式的保护浇注,改善了大包、中包到中包水口的全程保护的效果,使浇钢过程增氮量由原来 3~15×10-4 %降低到 5×10 -4 %以下,钢液增氮量明显降低。针对高端钢种改性引流剂保证大包水口自开,禁止烧氧引流。通过以上措施有效抑制了钢水在浇注过程二次氧化生成 Al 2 O 3 夹杂。
4 高品质钢关键指标检测结果
        钢材非金属夹杂物检测符合用户指标要求,如表 2。检测钢中全氧含量控制在 15×10-4 %以下,钢材塔形发纹检验合格,UT 探伤合格率 95%以上,取样经高频探伤检测合格,钢的洁净度达到了用户要求。
5 结语
        石钢采用转炉流程洁净钢冶炼工艺技术,生产出氧含量低、洁净度高、夹杂物级别低、探伤合格率高的高品质产品过万吨,实现了向日资、德资等高端制造商稳定供钢,提升了石钢公司在高端产品市场的占有率和竞争力。

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