專利名稱：一種硬線鋼絲鋼冶煉碳的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)應(yīng)力鋼絲用鋼的冶煉，尤其針對(duì)82B的用鋼，對(duì)電爐冶煉終點(diǎn)碳的控制，能有效保障鋼產(chǎn)量與質(zhì)量。
背景技術(shù)：
預(yù)應(yīng)力鋼絲用鋼(82B)屬高碳鋼系列，是生產(chǎn)高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)用鋼絲和鋼絞線的主要原料，經(jīng)深加工后的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、石油化工和鐵路等工程領(lǐng)域，屬于高科技含量、高附加值的硬線產(chǎn)品。對(duì)高碳鋼來(lái)說(shuō)，由于碳的熔點(diǎn)低，鋼在凝固過程中發(fā)生的選分結(jié)晶，極易產(chǎn)生C偏析，如果在冶煉后期向鋼中大量增碳既加劇了碳的偏析程度又引入夾雜物，降低了鋼水的純凈度，在軋制過程中易產(chǎn)生網(wǎng)狀滲C體、馬氏體等影響拉拔的異常組織或?qū)е萝埐闹袏A 雜物級(jí)別高，造成鋼材在拉拔過程中脆斷，這是預(yù)應(yīng)力鋼材所忌之處。文獻(xiàn)檢索披露目前預(yù)應(yīng)力鋼絲用鋼(82B)常規(guī)的生產(chǎn)狀況是一般在電爐冶煉過程中為脫除有害元素磷、硫、進(jìn)行強(qiáng)供氧操作，先將有害元素氧化，但氧化有害元素的同時(shí)碳也在被氧化，當(dāng)磷、硫能滿足要求時(shí)，鋼水的含碳量?jī)H剩微量；為了滿足高碳鋼的碳含量要求，在精煉過程中投入大量增碳劑(如碳粉等)予以補(bǔ)充，致使碳的擴(kuò)散的時(shí)間相對(duì)縮短，鋼水的均勻性受到影響且引入大量夾雜物，導(dǎo)致碳偏析加大。本發(fā)明提供的對(duì)82B鋼的冶煉方法，保證鋼水的高留碳量，即留碳量控制在O. 60-0. 70% ;，在LF精煉過程中不增碳或少增碳，以達(dá)到既不改變冶煉周期，又有充足的時(shí)間及溫度保證鋼水中碳的擴(kuò)散均勻以及解決因加增碳劑而帶入的夾雜物問題，以減少碳的偏析，保證鋼材的深加工性能的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供硬線鋼絲鋼的冶煉及碳的控制方法，使電爐冶煉保證鋼水的高留碳量在O. 60-0. 75%，減少碳的偏析，保證鋼材的深加工性能滿足要求。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種硬線鋼絲鋼冶煉碳的控制方法，以70t噸直流電弧爐冶煉82B鋼為例；冶煉初期保持電流強(qiáng)度為70-90kA ;供氧強(qiáng)度為I. 0-1. 2m3/t. min ；溶化期用2檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，待造渣起泡后換用3檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，以形成自流排渣；持續(xù)造渣排渣，待鋼水中P含量< O. 012%時(shí)，進(jìn)入氧化期，保持3檔噴吹碳粉，泡沫渣起泡后減為I檔或2檔噴吹碳粉，在氧化期后期，當(dāng)溫度達(dá)到1620°C以上，碳達(dá)到O. 60-0. 75%時(shí)，即可出鋼；
按計(jì)算公式投料
Q生=Q配(C配一C返)+ Q雜(C返一C雜)/( C生一C返)
Q生生鐵kg;
Q配配料80-90t;
Q雜雜鐵10-15t;C配配料的碳含量I. 60-1. 70%;
C返廢鋼的碳含量O. 25-0. 30%;
C雜雜鐵的碳含量O. 10-0. 15%;
C生鐵水或鐵塊碳含量3. 0-3. 5% ；
上述電爐的總裝量為80-90噸，其中添加鐵水40噸，石灰6500kg，白云石1800kg，在第一藍(lán)料中加入；
上述電爐噴吹碳粉量分為3個(gè)檔位1檔為15-18kg/min，2檔為30_35kg/min，3檔為50_60kg/min ；
上述電爐的造渣所用碳粉，采用炭化爐技術(shù)生產(chǎn)，含固定碳大于86%、粒度小于3mm。 所述的控制方法，控制爐渣堿度為2. 5-3. 2，渣中MgO含量彡10%。所述的控制方法，原材料的選用均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明的理論依據(jù)根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)學(xué)一布朗運(yùn)動(dòng)理論在膠體介質(zhì)中粒子做不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的速度取決于粒子的大小、溫度以及介質(zhì)的黏度，其運(yùn)動(dòng)的結(jié)果必然在膠體介質(zhì)中表現(xiàn)出擴(kuò)散現(xiàn)象，即粒子能自發(fā)地從濃度高處向濃度低處擴(kuò)散，粒子在t時(shí)間內(nèi)的平均位移S和擴(kuò)散系數(shù)之間可滿足如下關(guān)系S2=2k*t ;其中k為擴(kuò)散系數(shù)K= (R/6N0* Ji * n*r) *T ;R為介質(zhì)的熱力學(xué)常數(shù),Ntl為阿弗加得羅常數(shù)，η為介質(zhì)的黏度常數(shù)，r為粒子半徑，T為介質(zhì)溫度。本發(fā)明方法在保證磷、硫的有效脫除的前提下保持較高的留碳量，精煉期通過合金加入，在不加或少加碳粉的基礎(chǔ)上對(duì)鋼水的含碳量進(jìn)行微調(diào)，保證了擴(kuò)散時(shí)間，從而達(dá)到既不改變冶煉周期，又有充足的時(shí)間及溫度保證鋼水中碳的擴(kuò)散均勻之目的。另外，在電爐冶煉過程中，鋼液脫氧和增氧過程同時(shí)存在，而脫氧主要是依靠C 一O反應(yīng)生成CO氣泡，以此將鋼液中的[O]帶出而達(dá)到脫氧的目的；在脫氧過程中，鋼液脫碳速度與脫氧速度成正比，因此鋼液中碳含量高時(shí)，碳氧反應(yīng)強(qiáng)烈，熔池產(chǎn)生大量的CO氣泡將鋼液中的氧脫除，要想有效降低鋼水的氧含量，這就要求爐料要高配碳，以便有更多的C-O反應(yīng)產(chǎn)生，從而有效降低鋼水中的氧含量。本發(fā)明構(gòu)思科學(xué)合理，配料方法有獨(dú)到之處，作為82B高碳盤條生產(chǎn)工藝可滿足
①鑄坯C偏析小，鋼材組織均勻、性能的穩(wěn)定； 成品盤條的0/N含量< 50/80PPm ；@夾雜
低；即使在LF精煉過程中不增碳或少增碳，以達(dá)到既不改變冶煉周期，又有充足的時(shí)間及溫度保證鋼水中碳的擴(kuò)散均勻以及解決因加增碳劑而帶入的夾雜物問題，以減少碳偏析并有效降低鋼水中的氧含量，其生產(chǎn)示范效果極佳，彰顯技術(shù)進(jìn)步。


本發(fā)明對(duì)照附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。附圖I為電爐留碳量與鋼材索氏體比例對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線 如圖所示留碳量與鋼材索氏體比例呈正向線性關(guān)系。附圖2為電爐留碳量與鋼材氧含量對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線 如圖所示留碳量與鋼材氧含量呈反向線性關(guān)系。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明對(duì)照實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例電爐工序以70t噸直流電弧爐為例在電爐冶煉工序中，電爐配料中配加40噸的鐵水(若鐵水不足部分可適當(dāng)補(bǔ)加鐵塊)，計(jì)算公式如下
Q生=Q配(C配一C返)+ Q雜(C返一C雜)/( C生一C返)
例I.電爐的總裝量在80噸，配碳含量為I. 60%，雜鐵配加量10t，雜鐵中的碳含量為O. 10%，返回廢鋼選用輕重搭配、雜質(zhì)含量少的清潔廢鋼，返回廢鋼中的碳含量為O. 25%，鐵水或鐵塊碳含量為3. 0% ;則石灰加入量為6300kg，白云石加入量1600kg，在第一藍(lán)料中加A ；
Q 生(t)=80 X (I. 60% — O. 25%)+ 10 x (O. 25% — O. 10%)]/( 3. 0% — O. 25%) =39. 8
⑴
即鐵水(若鐵水不足部分可適當(dāng)補(bǔ)加鐵塊)配加量為39. 8噸。例2.電爐的總裝量在85噸，配碳含量為I. 65%，雜鐵配加量10t，雜鐵中的碳含量為O. 15%，返回廢鋼選用輕重搭配、雜質(zhì)含量少的清潔廢鋼，返回廢鋼中的碳含量為O. 3%，鐵水或鐵塊碳含量為3. 25% ;則石灰加入量為6500kg，白云石加入量1800kg，在第一藍(lán)料中加入；
Q 生(t) =85 X (I. 65% — O. 3%)+ 10 x (O. 30% — O. 15%)]/( 3. 25% — O. 3%) =36. 5 ⑴
即鐵水(若鐵水不足部分可適當(dāng)補(bǔ)加鐵塊)配加量為36. 5噸。例3.電爐的總裝量在90噸，配碳含量為I. 70%,雜鐵配加量15t，雜鐵中的碳含量為O. 15%，返回廢鋼選用輕重搭配、雜質(zhì)含量少的清潔廢鋼，返回廢鋼中的碳含量為O. 3%，鐵水或鐵塊碳含量為3. 5% ;則石灰加入量為6700kg，白云石加入量2000kg，在第一藍(lán)料中加入；
Q 生(t)=90 X (I. 70% — O. 3%)+ 15 x (O. 30% — O. 15%)]/( 3. 5% — O. 3%) =40. 08
⑴
即鐵水(若鐵水不足部分可適當(dāng)補(bǔ)加鐵塊)配加量為40. 08噸。冶煉初期采用高檔位送電，保持其電流強(qiáng)度為85kA ;其供氧強(qiáng)度為I. 2m3/t. min ；溶化期用2檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，待造渣起泡后換用3檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，(噴碳流量檔位設(shè)3檔1檔為18kg/min,2檔為35kg/min,3檔為60kg/min)進(jìn)行噴吹碳粉造泡沫洛(碳粉要求采用炭化爐技術(shù)生產(chǎn)，含固定碳大于86%、粒度小于3mm);根據(jù)泡沫渣的粘度確定造渣狀況，理論上泡沫渣堿度(R=Ca0/Si02)—般控制在3. 2，以便將FeO對(duì)泡沫渣的影響程度減至最小，且要求渣中MgO含量> 10%,以減輕對(duì)耐材的侵蝕(若渣中MgO含量過低，降低爐渣流動(dòng)性，無(wú)法形成泡沫渣，過高，渣子干，也無(wú)法形成泡沫渣)；調(diào)整泡沫渣保持較好的流動(dòng)性，便于自流排渣；持續(xù)造渣排渣，待鋼水中P含量< O. 012%后，進(jìn)入氧化期，保持泡沫渣，測(cè)溫取樣后，保持3檔噴碳，泡沫渣起泡后減為I檔或2檔噴吹碳粉，這樣可有效的去
權(quán)利要求
1.一種硬線鋼絲鋼冶煉碳的控制方法，其特征在于以70t噸直流電弧爐冶煉82B鋼為例；冶煉初期保持電流強(qiáng)度為70-90kA ;供氧強(qiáng)度為I. 0-1. 2m3/t. min ;溶化期用2檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，待造渣起泡后換用3檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，以形成自流排渣；持續(xù)造渣排渣，待鋼水中P含量< 0. 012%時(shí)，進(jìn)入氧化期，保持3檔噴吹碳粉，泡沫渣起泡后減為I檔或2檔噴吹碳粉，在氧化期后期，當(dāng)溫度達(dá)到1620°C以上，碳達(dá)到0. 60-0. 75%時(shí)，即可出鋼； 按計(jì)算公式投料 Q生=Q配(C配一C返)+ Q雜(C返一C雜)/( C生一C返) Q生生鐵kg; Q配配料80-90t; Q雜雜鐵10-15t; C配配料的碳含量I. 60-1. 70%; C返廢鋼的碳含量0. 25-0. 30%; C雜雜鐵的碳含量0. 10-0. 15%; C生鐵水或鐵塊碳含量3. 0-3. 5% ； 上述電爐的總裝量為80-90噸，其中添加鐵水40噸，石灰6500kg，白云石1800kg，在第一藍(lán)料中加入； 上述電爐噴吹碳粉量分為3個(gè)檔位1檔為15-18kg/min，2檔為30_35kg/min，3檔為50_60kg/min ； 上述電爐的造渣所用碳粉，采用炭化爐技術(shù)生產(chǎn)，含固定碳大于86%、粒度小于3mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于控制爐渣堿度為2.5-3. 2，渣中MgO含量彡10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于原材料的選用均為市售產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種硬線鋼絲鋼冶煉碳的控制方法，以70t噸直流電弧爐冶煉82B鋼為例；冶煉初期保持電流強(qiáng)度為70-90kA；供氧強(qiáng)度為1.0-1.2m3/t.min；溶化期用2檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，待造渣起泡后換用3檔位向爐內(nèi)噴吹碳粉，以形成自流排渣；持續(xù)造渣排渣，待鋼水中P含量≤0.012%時(shí)，進(jìn)入氧化期，保持3檔噴吹碳粉，泡沫渣起泡后減為1檔或2檔噴吹碳粉，在氧化期后期，當(dāng)溫度達(dá)到1620℃以上，碳達(dá)到0.60-0.75%時(shí)即可出鋼。電爐按公式投料Q生/kg＝Q配/t(C配/%－C返/%)＋Q雜/t(C返/%－C雜/%)/(C生/%－C返/%)；總裝量為80-90噸，其中添加鐵水40噸，石灰6500kg，白云石1800kg；電爐噴吹碳粉量分為3個(gè)檔位1檔為15-18kg/min，2檔為30-35kg/min，3檔為50-60kg/min；控制爐渣堿度為2.5-3.2，渣中MgO含量≥10%。
文檔編號(hào)C21C5/52GK102776320SQ20111012387
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者張建新, 李鴻鋼, 陳海軍 申請(qǐng)人:寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司