总第302期
2021年第2期HEBEI METALLURGY
Total No. 302 2021 , Number 2
郑福生，付强，何新，戴栋
(唐山钢铁集团重机装备有限公司，河北唐山063306)
摘要：介绍了唐钢重机公司采用E A F-L F-V D冶炼流程，通过全流程综合工艺控制以及双V D工艺优 化生产17C N iM〇6的过程。经检验，所生产的17C rN iM〇6钢锭P、S和氢氧含量达到了高纯净钢的控制 要求，非金属夹杂物D S类评级$1.5，满足了下游用户锻造需求。 关键词：17C rN iM o6 ;E A F- L F- V D工艺；双V D优化；非金属夹杂物
中图分类号：TG142.41 文献标识码：B 文章编号：1006 -5008(2021)02-0061-03
d o i：10. 13630/j. cnki. 13 -1172.2021.0213
PRODUCTION PROCESS
OPTIMIZATION OF 17CrNiMo6 HIGH PURITY INGOT
Z h e n g F u s h e n g，F u Q ia n g，H e X i n，D a i D o n g
(Tangsteel Group Heavy M achinery Equipm ent C o.，L t d.，Tangshan，H e b e i，063306)
A bstract：The EA F -LF-V D smelting process adopted by Tangsteel Heavy M achinery is introduced. The production process o f 17C rN iM o6 is optim ized by comprehensive process control and double V D process. The results show that the P，S , hydrogen and oxygen contents o f 17C rN iM o6 ingot meet the control requirements o f high p urity steel，and the DS grade o f non -m etallic inclusion is less than or equal to 1.5, w hich meets the forging requirements o f downstream users.
Key W ords ： 17C rN iM o6 ；EA F - L F- V D process ；double V D optim ization ；non m etallic inclusions
水封井0引言
伴随着科学技术和机械装备制造产业的不断进步与升级，市场对钢锭产品的质量级别要求越来越高。
为获得优异的综合机械性能，下游锻造工序客户要求钢锭产品须满足低P、低S、低氢氧含量且非金属夹杂物评级小于1.5的技术要求。利用唐山钢铁集团重机装备有限公司现有的40t电弧炉、45 t L F炉和45 t V D冶炼生产高纯净度钢锭，工艺过程控制存在一定难度。参考低氮氧含量钢种的冶炼经验[1-3]，采用E A F-L F-V D流程，进行双V D工艺优化，冶炼生产的17C r N iM〇6钢种质量满足了下游用要。
1成分要求及工艺设计
11成分要求
针对17C r N iM o6钢种下游锻造工序客户提出
收稿日期：2020 -09-30
作者简介：郑福生（1983 -)，男，硕士，2019年毕业于重庆大学冶金 工程专业，现在唐山钢铁集团重机装备有限公司主要从事生产组织 管理、品种钢冶炼和开发工作，E - mail: zhengfushengl2@126. com 的主要化学成分及气体含量要求，设计的内控和目标成分见表1。同时客户要求钢中非金属夹杂物A 类、B类、C类、D类评级小于1.5。
表117C rN iM o6钢的化学成分机控网
Tab. 1Chemical composition of 17CrNiMo6 steel
i亊
化学成分/%
兀1系
C Mn S P Si C
内控0.17 〜0.190.65 -0.90彡0010$0.010$0.30 1.60-1.80目标0.17 〜0.180.65 -0.70$0.006$0.006 0.18-0.23 1.60-1.65
化学成分/%气体含量/ppm 兀系
Ni Mo Cu Al H〇N 内控 1.50 〜1.700.28 -0.35$0.150.015 -0.040$1．2$15$70标 1.50 〜1.550.28 -0.29$0100.020 - 0.025$1．2$15$70 12设备与冶炼工艺设计
产线冶炼设备概况见表2。
考虑实际生产操作和产品性能要求，拟定17C r N iM〇6高纯净钢锭的生产工艺流程为：全废钢E A F
冶炼—L F精炼—双V D脱气—模铸。
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表2冶炼设备及参数
Tab. 2 Smelting equipment and parameters
设备名称主要参数
E B T炉容量40 t，平均出钢量45 t，功率16 000 k W，电极O 450 mm
L F炉容量45 t，变压器功率9 000 k W，电极O 350 mm
VD 0 5 000 m m，高度5 900 m m，抽气能力言81 000 m3/h，工作真空度67 Pa
生产过程工艺操作秉持全流程综合工艺控制，明确每道工序主要冶炼任务的同时，积极采取措施 为终端产品质量控制创造有利条件。通过电弧炉冶 炼，控制钢水磷含量，注重过程操作，控制夹杂物和 气体含量，得到易于处理的粗钢水；L F对钢水进行 成分调整、温度控制外，重点进行脱硫脱氧操作；
优 化V D处理工艺，进行双V D钢水真空处理，保证气 体含量及夹杂物控制满足设计要求。
2[P]+5[F e O]+3[C a O]=影响脱磷反应的有利条件是高氧化性、高碱度 和低温（A H<0)和大渣量操作。电弧炉脱磷工艺 较为成熟，但要特别注意脱磷反应过程是可逆的，在 冶炼后期温度升高过程中有回磷现象。在实际操作 过程中采取多次扒渣操作，确保脱磷效果。从生产 情况来看，至L F精炼工序，磷含量能够稳定控制在 0.005%左右。
电弧炉熔炼过程进行强氧化脱碳去气操作，工 艺要求脱碳量保持在0.50%~ 0.65%的较高水平，有效去除熔化钢水中的夹杂物和气体。冶炼过程保 持良好的泡沫渣操作，避免钢液裸露吸氮现象，最大 限度控制钢液吸气，出钢前1m i n进行吹氧脱碳，钢液沸腾去除气体夹杂物，冶炼全过程注意留渣操 作过程 制。
出钢所使合金料烘烤至600°C以上，合金表面 变方可投人使用。电弧炉出钢前做好锰沸腾[5]，电弧炉终点碳含量大于0. 08%，吹氩5 m i n以上方 可出钢，钢水中锰含量大于0.1%，形成沉淀脱氧 条件，去除电弧炉氧化钢水中的氧，出钢过程严禁下 渣。出钢过程不采用铝脱氧，避免固氮[6]。出钢过 程全程进行钢包底吹氩气操作，防止空气与钢液接 触造成增氮。
2.2L F工艺控制
控制钢中硫含量既是客户对成分的要求，也是 后续保持良好脱气效果的关键因素，能够有效控制 非金属夹杂物含量。在V D处理过程中，钢液中的 氧、硫式表面活性物质的含量影响V D工序脱氮。
L F精炼过程脱硫反应式[7]:2生产过程控制
2.1电弧炉工艺控制
工艺流程中没有其他的脱磷手段，只能通过电弧炉氧化去磷，且电弧炉熔炼过程采用全废钢冶炼，配料选用清洁废钢，降低工艺流程中脱磷冶炼压力，同时为后期钢中含量制造利。
电弧炉脱磷过程主要在渣-钢界面进行，反应过程为[4]:
(3C a o• P2O5) +5[F e]，A H<0
3[C a O]+2[A1]+3[S]=3(C a S)+(A l2O3) -A T
通过上述反应式可知，L F精炼过程升温快有利
于脱硫反应正向进行，保持渣的还原性，实现快速脱
硫，造高碱度高A12O3渣系[8]。
精炼用石灰需要筛选后再使用，所用还原剂、增
碳剂等必须干燥，防止带人气体杂质，控制好渣的流
动性和碱度[6]。L F精炼过程另一个重要任务是脱
氧处理，也是工艺流程中的主要脱氧环节，L F精炼
过程快速成渣，且白渣保持时间长久，如渣反复变
化，表明钢液脱氧不良[9]。生产实际中，L F精炼采
吊炕
用复合铝脱氧工艺进行扩散脱氧，将钢水中氧含量
控制在较低水平，同时控制夹杂物上浮进人渣中。
L F精炼操作全过程要控制熔渣效果，保持电极
电弧埋弧效果，控制钢水增氮。精炼过程做好氩气
使用控制，改善高温钢水熔炼动力学条件，精炼全程
氩气压力控制在0.5~ 0.35M P a。做好氩气的使
用和控制，有利于增强脱氧脱氮效果。
2.3 双V D工艺控制
V D真空过程是工艺流程中脱氢脱氮的主要控
制手段，同时考虑17C r N iM〇6钢种非金属夹杂物控
制要求，优化流程工艺，进行双V D工艺控制。工艺
要求V D操作进泵时间控制在10m i n以内，一次真
空保压时间1m i n，二次真空保压时间15 m i n，真空
度小于67P a[10]。真空保压期间氩气压力0. 1 ~
0.3M P a，控制钢水裸露直径在300m m左右。V D
汽化炉真空完毕需至浇注前全过程钢水渣液覆盖，避免钢
液与空气接触吸气。二次真空破空之后进行氩气软
吹静置1m i n后吊包浇注。真空后渣中F e O及
M n O含量小于0. 5%，保持包内白渣精炼效果62
河北冶金2021年第2期
良好
自动抄表水表2.4钢锭模铸工艺控制
钢锭模铸采用氩气保护浇注，浇注前钢包充分预热，经过真空处理的钢液温降速度矣0.5 °C/m i n。锭模、底板和绝热板温度控制在60~ 80°C。底板保持水平，硇底板用砖和中注管砖需干燥处理，并清理掉毛刺，确保浇注过程外来夹杂物的控制。
3 检测结果
采用拟定的工艺流程冶炼17C r N iM〇6钢锭12 支，单支钢锭重量3.6t，终点成分控制见表3。
表3 17C rN iM o6钢终点成分
Tab. 3 Endpoint composition of 17CrNiMo6 steel
化学成分/%气体含量/ppm
C Mn S P Si Cr Ni Mo Cu A l H 0N
0.120 7950 00500060.2141709 1.5470 2950.040022 1.0 14 55
对17C r N iM〇6钢锭进行锻造加工，对每支产品践表明通过工艺优化及过程控制，17C r N iM〇6钢锭
取样进行钢中非金属夹杂物测定，结果见表4。钢达到较高的洁净度水平。
中未发现尺寸超过1.5级的各类非金属夹杂物，实
表4 17C rN iM o6钢非金属夹杂物级别
Tab. 4 Grade of non - metallic inclusions in 17CrNiMo6 steel
dst指数
A类/级B类/级C类/级D类/级指标--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------D S类矣1.5细系矣1.5 粗系矣1.5 细系矣1.5 粗
系矣1.5 细系矣1.5 粗系矣1.5 细系矣1.5 粗系矣1.5
最大值 1.0 1.5 1.0 1.5 0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 0100100010100
4结语
(1)采用E A F- L F-V D流程并进行双V D工艺优化生产17C r N iM〇6高纯净钢锭是可行的，终点
钢水成分P^0. 010%、s^0. 010%、H^1. 2p p m、
N矣70p p m、0矣15 p p m;17C r N iM o6钢锭非金属夹
杂物D S类控制评级矣1.5。
(2)贯彻全流程综合工艺控制理念，有利于高纯净度钢锭生产控制，满足下游用户需求。
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