38CrMoAI钢铝的成分控制_孙国宇

铝量对脱氧状态的影响:
响铝的收得率。由(5)式的计算结果可以看出,与
责任编辑：魏玉新
－5－
3.1 氧化期采用矿氧综合法。先加矿,后吹 非常低。因此, 若还原期钢中能保持一定的残 层厚度控制在 15~20mm 之间,较薄的渣层不但
氧,加矿温度不小于 1560℃;
铝量,那么钢水脱氧效果会大大改善。
有利于减少铝的消耗, 而且也有利于铝块的熔
3.2 氧化期脱碳量不小于 0.30%, 脱碳速
5 改进后的冶炼要点统计结果
10min。加铝后,应用铁耙子向下压铝块以加速
t,造新渣。渣料化清后加电石 2~3kg/t、碳粉 1~
5.4 加铝后,不补加石灰和萤石,只加少量 其熔化。另外,应尽可能密封炉体,保持良好的还
1.5kg/t,还原期禁用含 Si 脱氧剂。
铝粉。
原气氛。
3.5 待变白渣后,搅拌取样,作两分析。要求
5.5 加铝至出钢时间控制在 7~10min 之
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38CrMoAI 钢铝的成分控制
孙国宇
（中国第一重型机械集团公司黑龙江铸锻钢制造有限公司冶金分公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000） 摘 要：冶炼 38CrMoAI 钢控制铝成分是炼钢生产的难点，着重分析了铝成分出格的原因及影响铝收得率的因素。阐述了通过改进工艺操作方 法来提高铝的收得率，保证铝成分的合格。 关 键 词 ：38C rMoAI；钢；冶炼；铝成分出格
0.015%, 扒渣量 100%。
原期钢液中残铝含量大于 0.10%。
也就在不断地氧化。加铝至出钢时间越长,铝烧
3.4 扒渣后加铝粉 1kg/t 予脱氧,按规格下
5.3 加铝前必须大量扒渣,使余渣层厚度在 损越大。因此, 加铝至出钢时间应控制在 7~
限加入锰铁(包括残锰);加 CaO:20kg/t,CaF2:5kg/ 15~20mm 之间。
6.2 铝的收得率大幅度提高。原工艺操作
到 100%扒渣, 有少部分氧化渣仍留在炉内,再 加上氧化期炉壁上粘附的氧化渣在还原期滴落 下来,这样在还原期 SiO2 就被还原,使钢中硅含
4.1 AI 成分出格率高, 铝收得率低且不稳 方法铝平均收得率 64%, 改进工艺操作方法后 量增高,铝收得率降低。因此,应采用铁皮和氧气
良,铝易氧化造成的,因此要加强脱氧。还原期的 23 个百分点。
分合格率达 90%以上。从 2006 年至今,38Cr－
残铝均<0.01%,并且禁用含硅脱氧剂,这样脱氧
7 改进后的冶炼工艺分析
MoAI 钢成分控制一直很稳定。
状态难以控制, 下面通过热力学计算来说明残
7.1 强化了脱氧程度。脱氧的好坏直接影
加铝到出钢时间为 7~13min。2/3 的铝锭在炉内 达 55.55%。2006 年至 2008 年共冶炼 10 炉,出 SiO2 含量升高,在实际操作中,氧化末不可能达
加入,1/3 在包中加入。 4 原冶炼工艺中存在的问题及改进操作
的依据
格 1 炉,出格率 10%,化学成分合格率由 44.45% 提高到 90%。
2 38CrMoAI 钢化学ห้องสมุดไป่ตู้分及冶炼设备
0.00073
7.2 控制加铝前的渣量。在还原期的白渣
38CrMoAI 钢的化学成分(见表 1)
当 〔%AI〕=0.05 时, 与之平衡的 〔%O〕= 条件下, 渣中锰的氧化物和铬的氧化物含量很
所有主要设备为 10t 、20t 三相碱性电弧 0.00025
低,但有一定量的 SiO2。SiO2 绝对含量与渣量成
1 概述 38CrMoAI 钢应用在汽缸套、齿轮、高压阀
2〔AI〕+3〔O〕=AI2O3(s)
(1)
△G1°=-291300+94.2T
(2)
表 1 38CrMoAI 钢的化学成分（%）
门、蜗杆和磨床主轴等有特殊要求的零部件上,
△G1 = △G1° +RTIn {aAI203/(a2
范围广,作用大。38CrMoAI 钢中的主要成分是 〔AI〕.a 〔3 O〕)}
令 T=1873K,将(3)式整理得:
氧量各炉次间差别还是较大。这样仅以渣色判
(2.68g/cm3 ),不易加入等原因,铝收得率很不稳
In〔( %AI〕2. 〔%O〕3)=-30.863- In(f2AI. F30) 断脱氧程度来把握铝的收得率是不准确的。当
定,造成出格率高。冶金分公司炼钢厂曾经冶炼
(3) 量比计算值高得多〔, O〕含量的微小波动,就会
高, 一般在 600~650℃时仍能保持一定的硬度,
由于生成的 AI2O3 为纯物质,因此 aAI203= 引起钢中〔AI〕含量的较大变化。在工艺改进前,
因此钢中铝成分出格必然影响钢的材质性能。 1
虽然每炉还原渣都是白渣, 但渣中和钢中的含
冶炼中由于铝及易氧化,熔点低(660℃),比重小
(4) 还原期钢中保持一定的含铝量时, 钢中的氧含
的 38CrMoAI 钢,铝成分出格率达 55.55%,是炼
而实验指出:f2AI. F30≈1(2)将(4)式整理得: 量就会大大降低,铝的收得率就会提高,并且波
钢生产中出格率最高的钢种。为了解决这些难
In〔( %AI〕2. 〔%O〕3)=-30.863
化,降低回硅量。
度:0.6~1.8%小时。
5.1 氧化期用铁皮和氧气做氧化,不用铁矿
7.3 应尽量缩短加铝至出钢时间。由于炉
3.3 扒渣条件及要求: 钢水温度稍高于出 石。
体不是密封的容器, 空气中的氧不断进入炉内,
钢温度,含碳量在规格的-0.08~+0.02%之间,p≤
5.2 予脱氧增加铝锭,加入量 5kg/t,保证还 炉气中的氧也不断地通过渣层向钢液扩散,铝
动减少。因此,钢中残铝量就是脱氧好坏的一个
题,我们进行了深入的探讨,分析总结了铝成分
〔%AI〕2〔. %O〕3=3.948×10-14
(5) 标志,可以依此预测铝的收得率。考虑到还原期
出格的原因,改进了冶炼工艺,制订了新的操作
由(5)式计算得:
钢中〔AI〕在不断地氧化,因此,钢中残铝量要保
措施。
当 〔%AI〕=0.01 时, 与之平衡的 〔%O〕= 持在 0.10%以上。
定,波动大。
平均收得率达 77%,提高了 13 个百分点。
作氧化。
4.2 成品中硅含量较高,且炉后回硅量大。
6.3 铝烧损率波动范围缩小。原工艺操作
8 结论
4.3 改进措施的依据
方法铝烧损率在 21~62%之间,改进工艺操作方
改进后的工艺操作方法, 可使铝的回收率
铝收得率低且波动大, 是由于脱氧状态不 法后,铝烧损率在 12~30%之间。波动范围减少 提高到 70~85%,并且波动减小。38CrMoAI 铝成
铝,经渗氮化学处理后,钢的氮化层中形成氮化 当反应达到平衡时,△G1=0 即:
铝(AIN),依靠 ALN 的弥散硬化作用来提高表面
-291300 +94.2T + RTIn {aAI203/(f2AI. 〔% 〔AI〕平衡的〔O〕含量特别低,实际钢液中〔O〕含
硬度和强度, 同时形成的氮化物热稳定性也很 AI〕2.f30〔. %O〕3}=0
炉。
当 〔%AI〕=0.10 时, 与之平衡的 〔%O〕= 正比,若渣量大,当调整铝成分时,由于铝的大量
3 原冶炼工艺要点及冶炼统计结果
0.00016
加入必然会造成 SiO2 的还原, 降低了铝的收得
采用氧化法冶炼
由以上计算可以看出,与〔AI〕平衡的〔O〕 率,增大了回硅量。因此加铝前必须扒渣,剩余渣
7.4 加铝调整成分后, 若电石渣已发白,不
碱度达到 2.5~3.5,(FeO)<0.4%,按规格中限加入 内。
再补加石灰、萤石,只补加少量铝粉脱氧。这样
锰铁、铬铁。
5.6 其余操作不变。
可缩短加铝至出钢时间,减少铝的氧化,并且可
3.6 钢水温度达到 1600~1610℃时扒渣 1/
6 冶炼结果比较
减少渣量,有利于硅成分的控制。
4~1/3,加铝并搅拌,铝收得率按 70%计算。补加
6.1 改进操作方法后化学成分合格率大幅
7.5 氧化期不用铁矿石作氧化。由于铁矿
石灰、萤石和少量铝粉,渣化开后立即出钢。从 度提高。2005 年共冶炼 9 炉, 出格 5 炉,出格率 石中含有一定量的 SiO2, 这样, 致使氧化渣中