40MnB钢硼含量的控制
莱钢科技 2007年12月
40M nB 钢硼含量的控制
郑桂芸 翟正龙 张 伟 戈文英
1
2
1
1
(1技术研发中心 2特殊钢厂)
摘 要:莱钢特钢厂用50t 电炉-50t (LF+VD ) 精炼炉工艺流程生产含硼钢, 钢中B 元素控制非常重要。通过分析影响硼元素收得率的因素, 对电炉及精炼炉各环节制定了严格生产工艺要点, 保证了钢中有效酸溶硼含量控制在合格范围内。
关键词:酸溶硼 收得率 生产工艺
Contro l of Boron Cont ent in 40MnB
Zheng Guiyun Zha i Zhenglong Zhang W e i Ge W eny i n g (1The Techn ica lR&DC enter ; 2The Special S tee l Plant)
Abst ract :Boron beari n g stee, l i n w hich it is very i m po rtant to contro lB ele m en, t is pr oduced by 50t E AF 50t (LF+VD) process flo w at t h e Spec ial Stee l Plan, t La i w u Stee lG roup . Through an analysis o f factors infl u encing
t h e y ield of boron, key po i n ts i n each li n k of production and techno l o gy of EAF and re fi n er y fur nace w ere estab lished, ensuri n g the effecti v e content o f aci d -so luble boron i n the stee l is contro lled w ithin an e li g ible range .
K ey w ords :ac i d -so l u ble boron ; y ield ; pr oducti o n pr ocess
之一, 在钢中能与残留的氮、氧化合形成稳定的夹
杂物而丧失其有益的作用, B 元素与N 2, O 2元素反应的标准自由能变化见表1。为保证钢中酸溶硼的含量, 应尽量减少钢中的N 2, O 2元素含量。
表1 B 元素与N 2, O 2元素反应的标准自由能
反应式
2B(s) +3/2O2(g ) =B2O3(L ) B(s) +1/2N2(g) =B 2N 3(s)
-A /Cal m ol
[1**********]
-1
1 引言
硼在钢中的淬透性效果与其他合金元素相比有其显著的特点, 其提高淬透性的能力按单位含量计算比淬透效果最强的合金元素也要高100倍以上。钢中B 元素可溶于Fe , 形成间隙式和置换式固溶体, 同时与Fe 、C 、N 、0等元素形成Fe 3(C 、B ) 、Fe 23(C 、B ) 6等Fe C B 化合物, 还能形成Fe+2(B02) 2Fe 十2FeFe 23十B05等Fe 0 B 型化合物, Fe C B 为脆性相复合化合物, 上述化合物均称B 相
[1]
B /Cal m o l K
50 4121 40
-1-1
kCa l 10 5
2 2 合金元素对硼含量的影响
在炼钢温度范围内, 溶于铁液内元素的直接氧
化标准自由能( F ! ) 见图1
。
。
只有以固溶形式存在于钢中的硼才能起到有益
的作用。在冶炼中, 控制钢液温度和钢中的氮、氧含量, 并选择合适的加入时机和加入量可以有效控制钢中的酸溶硼含量, 同时保证热加工生产顺利进行。
2 影响钢中酸溶硼含量的因素分析
2 1 钢中氮氧含量对有效硼的影响
在电炉冶炼生产锰硼钢时, 因硼是极活泼元素
作者简介:郑桂芸(1972-), 女, 1997年毕业于东北大学钢铁冶金专业。现为莱钢技术研发中心工程师, 主要从事优特钢新产品新工艺研发工作。
图1 溶于铁液内元素直接氧化的∀F 0
郑桂芸, 等:40M nB 钢硼含量的控制 从图1中可看出, 在炼钢的温度范围内, B 元素的氧化能力仅次于铝和钛元素; 氮与各金属元素形成氮化物的标准吉布斯能图见图2, 由图2可见, 钛、铝、硼与氮能形成稳定的氮化物, 并且A l N 、T i N 较B N 更稳定。因此, 为保证钢中#有效硼∃的含量, 应合理的安排各种合金料的加入顺序, 硼铁应在铝和钛之后加入, 以提高硼的回收
率。
C
S i
M n
第6期(总第132期)
个要点制定下面工艺方案:
(1) 根据各元素对钢材质量的作用, 确定钢材内控范围见表3。
表3 化学成分内控范围
P &
&S
Cr &0 15
Cu &0 20
N i &0 20
M o &0 10
A l 0 015~0 040
%
T i 0 015~0 050
0 38~0 42
0 20~0 30
1 10
~1 300 0200 015
由图1、图2制定铝和钛的控制范围来保证硼的有效控制。
(2) 入炉原料中铁水与生铁的重量占原料50%~60%。注意配料时不允许加渣钢、罐帮铁等高磷、硫废钢。
(3) 电炉熔清成分目标:熔清碳∋0 30%, 熔清磷&0 015%, 电炉终点成分控制[C ]∋0 10%、P &0 020%, 残余元素含量符合标准要求。
(4) 在LF 钢包精炼炉进行精炼, 精炼过程中在白渣下充分搅拌后, 取一次样全分析, 取一次样
图2 氮化物的∀G -T ∀G =RT l np N 2,
J /m o l N 2
前, 喂入铝线, 精炼过程保持白渣。根据一次样分析结果, 进行成分微调。出钢前控制钢中酸溶铝含
量在预定范围内并喂入硅钙线。
(5) 钢水入真空脱气精炼炉前扒渣, 达到真空度时间保持10~15m i n 。破空后在VD 工位先喂入铝线, 再喂入钛线, 小氩气量搅拌(保持渣面微动) 1~2m in 后用铝皮包裹硼铁插入钢水中, 硼铁回收率按60%~80%计算, 加完硼铁后取样全分析。软吹A r 时间8~14m i n 。特别注意, 软吹A r 时不得裸露钢水、不得大氩气量搅拌降温。3 3 试制结果与分析
共试制6炉40M nB 钢, 各炉成分控制情况见表4。
表4 成分控制
化学成分/%
炉号
C
Si
M n
P
S
C r
N i 0 020 020 02
Cu
A l
T i
B
171819
788079
O /ppm
N /ppm
3 生产实践
3 1 工艺流程
采用UH P+LF+VD+CC 的生产工艺流程。
电弧炉公称容量50, t 采用偏心炉底出钢。LF 精炼炉采用DGN -I V B 型喂丝机在轨移动喂线, 可单流或双流将线材加入到钢包中, 喂丝速度和喂线量可调; 钢包底吹氩, 流量可控制。VD 精炼炉额定容量60, t 平均处理周期为35~40m in , 工作真空度为67Pa , 抽气能力为250kg /h(67Pa) 、230kg /h(8kPa) 。浇注采用1台3机3流全弧型连铸机浇铸, 连铸机铸坯断面260mm %300mm, 180mm %220mm, 定尺长度2 7~6 0m, 工作拉速0 57~1 20m /min 。3 2 主要工艺控制
目前所用硼铁其牌号成分见表2。
表2 硼铁牌号与化学成分
牌号
B
S i
A l
C 不大于
F eB 20C 0 5-A 19 0~21 0
2 0
0 05
0 5
0 5
0 01P
%S
49790 410 221 280 0140 0020 1149810 390 241 260 0160 0010 1149820 400 241 260 0140 0020 11
0 040 0270 0530 00250 040 0230 0320 040 0210 032
0 0020 002
49800 410 261 290 0130 0020 0749830 420 241 270 0150 0020 0749840 400 2401 250 0160 0010 06
0 020 020 02
0 050 0310 0510 040 0190 030
0 0020 002
201920
807871
为确保钢中的B 元素含量在0 0015%~0 0035%之间, 调整合适内控化学成分范围进行保硼处理; 同时尽量减少钢中氧和氮含量, 针对这两0 040 0250 0500 0018
(下转第66页)
葛 东, 等:莱钢1、2鼓风机节油改造
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第6期(总第132期)
4 技术改造
(1) 在轴承润滑系统与负压区之间有两套气封, 设计时在两套气封之间有一个DN25的平衡管, 运行过程中明显感觉到真空度大, 有负压存在, 使润滑系统油封处大量润滑油被吸入风机机体内, 造成润滑油的无功消耗。为此, 在风机机体前后气封与油封连接处各钻6个DN20的平衡孔(增大平衡面积0 0038m ) 以此降低此处的真空度, 调节负压平衡。风机机体简图见图1。
2
润滑油污染的情况, 经过充分摸索调研, 对鼓风机的后气封及油封进行更换新材料封垫, 精确维修,
改造后经过6个月验证, 后气封和油封密闭较严, 未出现漏油和润滑油被污染现象, 每月的化验全部合格, 风机安全顺行。
5 结论
(1) 措施实施后, 连续6个月以来, 鼓风机内润滑油未出现被污染的现象, 鼓风机也没有进行全面换油, 目前的风机用油为自然消耗, 运行用油的各项指标均合格。
(2) 目前每月消耗透平油50kg , 改造前每月消耗1700kg 。
(3) 改造前每3个月对鼓风机检修一次, 经改造后为8个月按计划定修一次。
经过改造后, 不仅降低了成本, 降低了劳动强度, 提高了劳动效率, 更重要的是保证了风机的安全顺行, 保证了莱钢热线生产所需原料焦炉煤气的正常输送, 为莱钢热线生产创造了巨大的潜在经济效益。
特邀编辑:张民强
最高达73 6%, 在目标要求范围之中, 控制较稳定。
图1 风机机体简图
(2) 根据实际情况将现场的放散管加大高度,
使更多的油气冷凝回流下来, 从而达到节省润滑油和改善环境的目的。
(3) 针对鼓风机的后气封及油封不严是造成
(上接第64页)
对这6炉钢硼收得率进行计算, 计算依据为: B =钢液重量(kg ) %成品硼含量/[加入硼铁(kg)
%硼铁含量(%) ],硼铁含量为20%。硼
表5 硼收得率
炉 号硼铁加入量/kg钢水量/t 收得率/%
4979953
4980855
49817 55472
498285568 75
498349847 85368
85663
4 结论
(1) 在电炉冶炼温度范围内, 对B 元素的收
得率产生影响的主要因素是钢中的氮、氧含量, 因此, 必须采取措施, 有效地控制和减少钢中氮、氧含量。
(2) 铝和钛元素的加入对硼的回收及稳定有很大作用, 通过保证钢中一定的铝和钛含量来保证硼的回收及稳定。
(3) 试生产中采取的工艺措施有效, 取得了试生产6炉全部合格且B 元素均控制在目标确定范围内的结果, 硼元素收得率稳定, 为今后批量生产打下了基础。
参考文献
[1]章守华编著 钢铁材料学[M] 北京:冶金工业出
版社,
1999
收得率情况见表5。
73 668 75
从试制结果来看:
(1) 钢中的S 、i M n 元素基本控制在中下限, 成分波动较小, 说明对炉中钢水量控制准确稳定。
(2) 钢中气体含量控制良好, 氧含量控制在20pp m 以下, 氮含量控制在80ppm 以下。(3) 钢中A l 、T i 含量控制稳定, 酸溶铝控制在0 019%~0 031%, T i 控制在0 030%~0 053%, 有效地保证了硼的收得率。
(4) B 元素的收得率在65%~75%范围内,
特邀编辑:张 婕