一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210477506.2	申请日：	2012.11.22
公开号：	CN102994871A	公开日：	2013.03.27
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):C22C 38/04变更事项:专利权人变更前:河北钢铁股份有限公司承德分公司变更后:河钢股份有限公司承德分公司变更事项:地址变更前:067002 河北省承德市双滦区滦河镇变更后:067102 河北省承德市双滦区滦河镇金融广场A座520\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/04申请日:20121122\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C38/04; C22C38/12; C21C5/30; C21C7/06; C21C7/00; C21C7/072	主分类号：	C22C38/04
申请人：	河北钢铁股份有限公司承德分公司
发明人：	国富兴; 韩春良; 孙福振; 翁玉娟; 房志琦; 王金星
地址：	067002 河北省承德市双滦区滦河镇
优先权：
专利代理机构：	石家庄冀科专利商标事务所有限公司 13108	代理人：	曹淑敏
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内容摘要

本发明涉及一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，属于冶金技术领域。技术方案是：使用含钒钛铁水作为原料，在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢一部分半钢用于转炉炼钢，称之为炼钢半钢；一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，称之为增碳半钢；转炉冶炼终点取低拉碳法出钢，在合金化过程中少增碳或不增碳，在出钢结束后根据钢水碳含量向钢水中兑入一定量增碳半钢增碳，使钢水碳成分达到合格，解决增碳剂增碳钢中碳元素分布不均、钒元素控制在0.010%以下和氮元素控制在0.0050%以下的问题。通过使用增碳半钢兑入钢液增碳的同时，增碳半钢未经过转炉冶炼直接成为合格钢液，这个过程直接节约了在转炉冶炼的熔炼成本。

权利要求书

权利要求书一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征是在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢，一部分半钢用于转炉炼钢，称之为炼钢半钢；一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，称之为增碳半钢；包含如下工艺步骤：
a．首先含钒铁水经过转炉提钒预处理工艺取得较低钒元素的半钢；其中用于增碳的半钢在转炉出钢时使用0.4‑0.6kg/t的脱氧剂用于半钢脱氧，出钢后运至转炉出钢跨备用；
b．含钒铁水提钒后得到的炼钢半钢兑入炼钢转炉进行吹炼，当终点成分重量百分符合S≤0.025%、P≤0.010%时进行出钢操作；
c．出钢过程进行脱氧合金化操作，物料的加入顺序为：增碳剂‑脱氧剂‑合金，以上物料在出钢过程均匀加入，出钢过程中进行在线吹氩，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀，通过此步骤完成钢水的脱氧合金化操作；
d．转炉出钢实施挡渣出钢，出钢后将预先制备好的增碳半钢兑入到钢水包内，兑增碳半钢过程中采取在线吹氩，通过此步骤完成钢水增碳操作；
e．完成钢水增碳后，钢水进一步进行吹氩、LF炉精炼处理，在保证成分、温度合格后上连铸浇注，然后轧制；
f．按上述方法生产的中高碳硬线用钢的化学成分重量百分比如下：C：0.40‑0.85%；Si：0.17‑0.37%；Mn：0.50‑0.80%；P≤0.025%；S≤0.010%；V≤0.010%；N≤0.0050%。
根据权利要求1所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤a中，含钒铁水提钒后取得炼钢用炼钢半钢，炼钢半钢余钒重量百分比不大于0.040%；含钒铁水提钒后取得钢水增碳用增碳半钢，增碳半钢温度大于1350度，增碳半钢成分重量百分比符合如下要求：C≥4.0%；V≤0.020%；P≤0.090%；S≤0.040%。
根据权利要求2所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤a中，在转炉出增碳半钢时，向增碳半钢中加入脱氧剂0.4‑0.6kg/吨钢，将增碳半钢的氧活度降低至10ppm以下，防止增碳半钢增加钢水氧活度；脱氧剂是硅铝钡、铝锰镁钙、硅铝铁、铝铁、硅铝钙钡中的一种或几种。
根据权利要求1或2所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤c中，增碳剂采用氮重量百分比不大于0.020%的低氮增碳剂，加入量为0.1‑2.0kg/吨钢；其加入原则为钢水脱氧合金化后，钢水碳重量百分比达到0.25‑0.30%。
根据权利要求1或2所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤d中，增碳半钢兑入钢包的量为10‑150kg/吨钢；所述的步骤c和d中，氩气的供气强度为1.2‑4L/min·t钢。

说明书

说明书一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法
技术领域
本发明涉及一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
目前，使用钒钛磁铁矿作为主要原料生产的钢铁企业，由于其生产的铁水中钒元素含量在0.100%‑0.500%之间，导致在炼钢工序中存在转炉铁水冶炼终点钢水含有一定量钒元素的特点。尤其是转炉终点碳含量在0.15%以上时，钢水中钒元素残余量将达到0.010%以上，所生产的高碳硬线钢钢坯由于残余钒过高会导致拉拔性能下降，严重时还会在拉拔时发生断裂问题，影响客户端使用。如果采取铁水转炉提钒处理工艺，铁水在转炉提钒消耗消耗大量热量，炼钢转炉存在热量不足的问题，冶炼终点碳含量无法控制在0.15%以上，由于中高碳硬线钢成品碳含量在0.40%以上，又会出现增碳过大导致钢中碳含量不均匀的问题，而且由于增碳量大所使用增碳剂中的氮元素会使钢水的氮含量升高至0.0050以上，严重恶化钢材的冷拔性能，钢坯难以进行深加工。。
发明内容
本发明目的是提供一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，使用含钒钛铁水作为原料，在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢，一部分半钢用于转炉炼钢，一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，使钢水碳成分达到合格，解决增碳剂增碳钢中碳元素分布不均、钒元素控制在0.010%以下和氮元素控制在0.0050%以下的问题。
本发明的技术方案是：一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢，一部分半钢用于转炉炼钢，称之为炼钢半钢；一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，称之为增碳半钢；包含如下工艺步骤：
a．首先含钒铁水经过转炉提钒预处理工艺取得较低钒元素的半钢；其中用于增碳的半钢在转炉出钢时使用0.4‑0.6kg/t的脱氧剂用于半钢脱氧，出钢后运至转炉出钢跨备用；
b．含钒铁水提钒后得到的炼钢半钢兑入炼钢转炉进行吹炼，当终点成分重量百分符合S≤0.025%、P≤0.010%时进行出钢操作；
c．出钢过程进行脱氧合金化操作，物料的加入顺序为：增碳剂‑脱氧剂‑合金，以上物料在出钢过程均匀加入，出钢过程中进行在线吹氩，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀，通过此步骤完成钢水的脱氧合金化操作；
d．转炉出钢实施挡渣出钢，出钢后将预先制备好的增碳半钢兑入到钢水包内，兑增碳半钢过程中采取在线吹氩，通过此步骤完成钢水增碳操作；
e．完成钢水增碳后，钢水进一步进行吹氩、LF炉精炼处理，在保证成分、温度合格后上连铸浇注，然后轧制；
f．按上述方法生产的中高碳硬线用钢的化学成分重量百分比如下：C：0.40‑0.85%；Si：0.17‑0.37%；Mn：0.50‑0.80%；P≤0.025%；S≤0.010%；V≤0.010%；N≤0.0050%。
所述的步骤a中，含钒铁水提钒后取得炼钢用炼钢半钢，炼钢半钢余钒重量百分比不大于0.040%；含钒铁水提钒后取得钢水增碳用增碳半钢，增碳半钢温度大于1350度，增碳半钢成分重量百分比符合如下要求：C≥4.0%；V≤0.020%；P≤0.090%；S≤0.040%。
所述的步骤a中，在转炉出增碳半钢时，向增碳半钢中加入脱氧剂0.4‑0.6kg/吨钢，目的是将增碳半钢的氧活度降低至10ppm以下，防止增碳半钢增加钢水氧活度；脱氧剂是硅铝钡、铝锰镁钙、硅铝铁、铝铁、硅铝钙钡中的一种或几种。
所述的步骤c中，增碳剂采用氮重量百分比不大于0.020%的低氮增碳剂，加入量为0.1‑2.0kg/吨钢；其加入原则为钢水脱氧合金化后，钢水碳重量百分比达到0.25‑0.30%。
所述的步骤d中，增碳半钢兑入钢包的量为10‑150kg/吨钢。
所述的步骤c和d中，氩气的供气强度为1.2‑4L/min·t钢。
本发明的工作原理：本发明针对含钒铁水在冶炼中高碳硬线用钢时存在钢中余钒高、增碳剂用量大导致带入氮元素多、以及钢水增碳量大，分易偏析等问题，采取使用含钒铁水提钒处理后的半钢对钢水增碳的方法解决了上述问题，使含钒铁水生产中高碳硬线钢成为可能，而且提高了所生产的中高碳硬线用钢的拉拔性能，另外也大幅度降低了生产成本，避免了钒钛资源的流失，实现了企业的降本增效。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢，使钢水增碳，原理在于：以增碳半钢含碳重量百分比为4.0%为例，兑入到钢水的增碳半钢1‑150kg/吨钢对钢水增碳重量百分比为0.004‑0.60%。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢使钢水增碳对钢水温度的影响为：以增碳半钢温度1350℃，兑增碳半钢前钢水温度1560℃，兑入增碳半钢1‑150kg/吨钢为例，按照热熔计算钢水温降为0.23‑30℃。钢水的温度损失可以LF精炼升温弥补。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢能够保证钒重量百分比不大于0.010%的原因在于，按钢水中兑入150kg/吨钢、含钒重量百分比为0.020%的增碳半钢，钢水增钒为0.003%。实践证明转炉使用钒重量百分比小于0.040%的炼钢半钢冶炼，冶炼终点钒重量百分比会降低至0.002‑0.005%，最终钢水成分钒重量百分比可控制在0.010%以下。在转炉出钢脱氧合金化时钢水中加入0‑2.0kg/吨钢含氮重量百分比不大于0.100%增碳剂和1‑150kg/吨钢增碳半钢，能够保证钢水氮重量百分比不大于0.0050%的原因在于，按钢水中加入2.0kg/吨钢增碳剂，钢水增氮重量百分比为0.0002%。增碳半钢的氮含量为0.0040%以下兑入150kg/吨钢半钢钢水增氮为0.0003%以下。半钢炼钢由于冶炼终点含碳低出钢时钢水含氮重量百分比均在0.0020以下，LF精炼炉精炼增氮重量百分比0.0010%，连铸机浇注过程钢水增氮重量百分比0.0010%。最终连铸坯氮重量百分比含量可控制在重量百分比0.0050%以下。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢能够保证磷重量百分比不大于0.010%的原因在于：以增碳半钢含磷重量百分比为0.08%为例，兑入到钢水的增碳半钢对钢水增磷重量百分比为0.0015%以内。能够保证铸坯磷成分重量百分比小于0.025%。
本发明的优点和效果：提供一种使用含钒钛铁水中高碳硬线用钢可行而且经济的冶炼方法，在生产中高碳硬线用钢的同时，未影响钒钛铁水中的贵重金属钒、钛提炼，节约矿产资源，解决了当终点碳含量较低(碳≤0.1％)时，通过加入增碳半钢的方法对钢水增碳，经过吹氩、LF炉精炼吹氩处理能够快速的使碳成分均匀，在同样底吹流量下LF精炼的处理时间缩短，降低了精炼作业难度；通过使用增碳半钢兑入钢液增碳的同时，增碳半钢未经过转炉冶炼直接成为合格钢液，这个过程直接节约了在转炉冶炼的熔炼成本。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施例用于以冶炼含钒铁水为主采用提钒‑炼钢双联生产工艺的钢铁企业。本实施为100吨转炉系统，炼钢车间在转炉跨内布置三座转炉，其中一座用于提钒，另外两座用于炼钢，所生产的中高碳硬线用钢的化学成分重量百分比如下：C：0.40‑0.85%；Si：0.17‑0.37%；Mn：0.50‑0.80%；P≤0.025%；S≤0.010%；V≤0.010%；N≤0.0050%。使用增碳半钢增碳量为：增碳半钢兑入量为10‑150kg/吨钢，其增碳量重量百分比控制在0.04%‑0.60%（即碳进入钢水中的C元素重量与钢水重量的比值）。
实施例的工艺步骤：
a．提钒转炉利用含钒铁水制备增碳半钢，所取得的增碳半钢，温度应不低于1350℃，成分重量百分比符合如下要求：C≥4.0%；V≤0.020%；P≤0.090%；S≤0.040%。提钒转炉出钢时加入脱氧剂0.5kg/吨钢，出钢后半钢定氧氧度应不大于10ppm，其中脱氧剂是硅铝钡、铝锰镁钙、硅铝铁、铝铁硅铝钙钡中的一种或多种。然后将半钢运至转炉出钢跨备用；
b．提钒转炉利用含钒铁水制备炼钢用炼钢半钢，所取得的炼钢半钢，含钒重量百分比为0.036%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比符合为S≤0.025%、P≤0.010%时进行出钢操作。
c．出钢过程中按增碳剂‑脱氧剂‑合金顺序加入物料，增碳剂应使用氮重量百分比不大于0.020%的低氮增碳剂，使用增碳剂增碳量为：增碳剂加入量为0.1‑2.0kg/吨钢，其增碳量重量百分比控制在0.01%‑0.20%（即碳进入钢水中的C元素重量与钢水重量的比值）。出钢过程中进行在线吹氩，氩气的供气强度为1.2‑4L/min·t钢，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀，通过此步骤完成钢水的脱氧合金化操作；
d．转炉实施挡渣出钢，出钢后将计算好的增碳半钢倒入钢包内，所使用为提钒转炉利用含钒铁水制备的增碳半钢，其温度应不低于1350℃，成分重量百分比符合如下要求：C≥4.0%；V≤0.020%；P≤0.090%；S≤0.040%。使用增碳半钢增碳量为：半钢兑入量为10‑150kg/吨钢，其增碳量重量百分比控制在0.04%‑0.60%（即碳进入钢水中的C元素重量与钢水重量的比值）。兑铁过程中钢包实施在线吹氩气，氩气的供气强度为1.2‑4L/min·t钢。通过此步骤完成将钢水含碳量增至钢种要求范围内。
e．然后运至LF炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注，然后进行轧制。
实施例一：
冶炼45#硬线用钢，铸坯的化学成分重量百分比要求如下： C：0.42‑0.50%；Si：0.17‑0.37%；Mn：0.50‑0.80%；P≤0.025%；S≤0.010%；V≤0.010%；N≤0.0050%。首先制备增碳半钢，增碳半钢温度为1413℃，增碳半钢成分重量百分比为C：4.06%； P：0.080%； V：0.018%；N：0.0038%。提钒转炉出钢时加入硅铝钡脱氧剂0.5kg/吨钢，出钢后定氧为7.8ppm。运至转炉出钢跨备用；提钒转炉制备炼钢半钢，炼钢半钢含钒重量百分比为0.036%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比为C：0.10%；P：0.009%；S：0.023%；V：0.004%。符合出钢要求进行出钢。出钢过程中按增碳剂‑脱氧剂‑合金顺序加入物料，出钢过程中进行在线吹氩，供气强度为1.2L/min·吨钢，增碳剂使用量为1.0kg/吨钢，脱氧剂使用硅钙钡，加入量为0.8kg/吨钢，合金使用硅锰合金，使用量为9.7kg/吨钢。出钢后钢水取样成分重量百分比为C：0.21%；Si：0.25%；Mn：0.59%；P：0.015%；S：0.022%；V：0.004%；N：0.0018%，钢水温度为1579℃。兑入增碳半钢50kg/吨钢，兑增碳半钢过程进行钢包吹氩供气强度为1.2L/min·吨钢，兑入增碳半钢后测温钢水温度为1563℃。然后运至LF炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注铸坯取样成分重量百分比为C：0.43%；Si：0.23%；Mn：0.59%；P≤0.018%；S≤0.009%；V≤0.006%；N≤0.0039%。
实施例二：
冶炼55#硬线用钢铸坯的化学成分重量百分比要求如下： C：0.52‑0.60%；Si：0.17‑0.37%；Mn：0.50‑0.80%；P≤0.025%；S≤0.010%；V≤0.010%；N≤0.0050%。首先制备增碳半钢，增碳半钢温度为1405℃，增碳半钢成分重量百分比为C：4.11%； P：0.085%； V：0.019%；N：0.0030%。提钒转炉出钢时加入硅铝钡脱氧剂0.5kg/吨钢，出钢后定氧为6.3ppm。运至转炉出钢跨备用；提钒转炉制备炼钢半钢，炼钢半钢含钒重量百分比为0.033%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比为C：0.06%；P：0.007%；S：0.021%；V：0.002%。符合出钢要求进行出钢。出钢过程中按增碳剂‑脱氧剂‑合金顺序加入物料，出钢过程中进行在线吹氩，供气强度为1.25L/min·吨钢，增碳剂使用量为1.4kg/吨钢，脱氧剂使用硅钙钡，加入量为0.9kg/吨钢，合金使用硅锰合金，使用量为1.0kg/吨钢。出钢后钢水取样成分重量百分比为C：0.22%；Si：0.27%；Mn：0.61%；P：0.012%；S：0.018%；V：0.004%；N：0.0020%，钢水温度为1575℃。兑入增碳半钢76kg/吨钢，兑增碳半钢过程进行钢包吹氩供气强度为1.2L/min·吨钢，兑入增碳半钢后测温钢水温度为1559℃。然后运至LF炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注铸坯取样成分重量百分比为C：0.55%；Si：0.25%；Mn：0.62%；P≤0.020%；S≤0.005%；V≤0.005%；N≤0.0042%。
实施例三：
冶炼65#硬线用钢铸坯的化学成分重量百分比要求如下： C：0.62‑0.70%；Si：0.17‑0.37%；Mn：0.50‑0.80%；P≤0.025%；S≤0.010%；V≤0.010%；N≤0.0050%。首先制备增碳半钢，增碳半钢温度为1415℃，增碳半钢成分重量百分比为C：4.5%； P：0.080%； V：0.018%；N：0.0036%。提钒转炉出钢时加入硅铝钡脱氧剂0.4kg/吨钢，出钢后定氧为5.6ppm。运至转炉出钢跨备用；提钒转炉制备炼钢半钢，炼钢半钢含钒重量百分比为0.026%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比为C：0.12%；P：0.008%；S：0.025%；V：0.004%。符合出钢要求进行出钢。出钢过程中按增碳剂‑脱氧剂‑合金顺序加入物料，出钢过程中进行在线吹氩，供气强度为1.3L/min·吨钢，增碳剂使用量为2.0kg/吨钢，脱氧剂使用硅钙钡，加入量为0.8kg/吨钢，合金使用硅锰合金，使用量为1.0kg/吨钢。出钢后钢水取样成分重量百分比为C：0.29%；Si：0.28%；Mn：0.62%；P：0.012%；S：0.022%；V：0.005%；N：0.0016%，钢水温度为1572℃。兑入增碳半钢85kg/吨钢，兑增碳半钢过程进行钢包吹氩供气强度为1.3L/min·吨钢，兑入增碳半钢后测温钢水温度为1552℃。然后运至LF炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注铸坯取样成分重量百分比为C：0.65%；Si：0.27%；Mn：0.63%；P≤0.021%；S≤0.003%；V≤0.005%；N≤0.0043%。

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1、(10)申请公布号 CN 102994871 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102994871 A *CN102994871A* (21)申请号 201210477506.2 (22)申请日 2012.11.22 C22C 38/04(2006.01) C22C 38/12(2006.01) C21C 5/30(2006.01) C21C 7/06(2006.01) C21C 7/00(2006.01) C21C 7/072(2006.01) (71)申请人河北钢铁股份有限公司承德分公司地址 067002 河北省承德市双滦区滦河镇 (72)发明人国富兴韩春良孙福。

2、振翁玉娟房志琦王金星 (74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司 13108 代理人曹淑敏 (54) 发明名称一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法 (57) 摘要本发明涉及一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，属于冶金技术领域。技术方案是：使用含钒钛铁水作为原料，在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢一部分半钢用于转炉炼钢，称之为炼钢半钢；一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，称之为增碳半钢；转炉冶炼终点取低拉碳法出钢，在合金化过程中少增碳或不增碳，在出钢结束后根据钢水碳含量向钢水中兑入一定量增碳。

3、半钢增碳，使钢水碳成分达到合格，解决增碳剂增碳钢中碳元素分布不均、钒元素控制在 0.010% 以下和氮元素控制在 0.0050% 以下的问题。通过使用增碳半钢兑入钢液增碳的同时，增碳半钢未经过转炉冶炼直接成为合格钢液，这个过程直接节约了在转炉冶炼的熔炼成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征是在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢，一部分半钢用于转炉炼钢，。

4、称之为炼钢半钢；一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，称之为增碳半钢；包含如下工艺步骤： a 首先含钒铁水经过转炉提钒预处理工艺取得较低钒元素的半钢；其中用于增碳的半钢在转炉出钢时使用 0.4-0.6kg/t 的脱氧剂用于半钢脱氧，出钢后运至转炉出钢跨备用； b 含钒铁水提钒后得到的炼钢半钢兑入炼钢转炉进行吹炼，当终点成分重量百分符合 S 0.025%、 P 0.010% 时进行出钢操作； c出钢过程进行脱氧合金化操作，物料的加入顺序为：增碳剂 - 脱氧剂 - 合金，以上物料在出钢过程均匀加入，出钢过程中进行在线吹氩，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀。

5、，通过此步骤完成钢水的脱氧合金化操作； d转炉出钢实施挡渣出钢，出钢后将预先制备好的增碳半钢兑入到钢水包内，兑增碳半钢过程中采取在线吹氩，通过此步骤完成钢水增碳操作； e完成钢水增碳后，钢水进一步进行吹氩、 LF 炉精炼处理，在保证成分、温度合格后上连铸浇注，然后轧制； f按上述方法生产的中高碳硬线用钢的化学成分重量百分比如下： C ： 0.40-0.85% ； Si ： 0.17-0.37% ； Mn ： 0.50-0.80% ； P 0.025% ； S 0.010% ； V 0.010% ； N 0.0050%。 2. 根据权利要求 1 所述的一种使用含钒钛铁。

6、水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤 a 中，含钒铁水提钒后取得炼钢用炼钢半钢，炼钢半钢余钒重量百分比不大于 0.040% ；含钒铁水提钒后取得钢水增碳用增碳半钢，增碳半钢温度大于 1350 度，增碳半钢成分重量百分比符合如下要求： C 4.0% ； V 0.020% ； P 0.090% ； S 0.040%。 3. 根据权利要求 2 所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤a中，在转炉出增碳半钢时，向增碳半钢中加入脱氧剂0.4-0.6kg/吨钢，将增碳半钢的氧活度降低至 10ppm 以下，防止增碳半钢增加钢水氧活度。

7、；脱氧剂是硅铝钡、铝锰镁钙、硅铝铁、铝铁、硅铝钙钡中的一种或几种。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤 c 中，增碳剂采用氮重量百分比不大于 0.020% 的低氮增碳剂，加入量为 0.1-2.0kg/ 吨钢；其加入原则为钢水脱氧合金化后，钢水碳重量百分比达到 0.25-0.30%。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，其特征在于所述的步骤 d 中，增碳半钢兑入钢包的量为 10-150kg/ 吨钢；所述的步骤 c 和 d 中，氩气的供气强度为。

8、1.2-4L/mint 钢。权利要求书 CN 102994871 A 2 1/4 页 3 一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法技术领域 0001 本发明涉及一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，属于冶金技术领域。背景技术 0002 目前，使用钒钛磁铁矿作为主要原料生产的钢铁企业，由于其生产的铁水中钒元素含量在 0.100%-0.500% 之间，导致在炼钢工序中存在转炉铁水冶炼终点钢水含有一定量钒元素的特点。尤其是转炉终点碳含量在 0.15% 以上时，钢水中钒元素残余量将达到 0.010% 以上，所生产的高碳硬线钢钢坯由于残余钒过高会导致拉拔性能下降，。

9、严重时还会在拉拔时发生断裂问题，影响客户端使用。如果采取铁水转炉提钒处理工艺，铁水在转炉提钒消耗消耗大量热量，炼钢转炉存在热量不足的问题，冶炼终点碳含量无法控制在 0.15% 以上，由于中高碳硬线钢成品碳含量在 0.40% 以上，又会出现增碳过大导致钢中碳含量不均匀的问题，而且由于增碳量大所使用增碳剂中的氮元素会使钢水的氮含量升高至 0.0050 以上，严重恶化钢材的冷拔性能，钢坯难以进行深加工。。发明内容 0003 本发明目的是提供一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，使用含钒钛铁水作为原料，在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢，。

10、一部分半钢用于转炉炼钢，一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，使钢水碳成分达到合格，解决增碳剂增碳钢中碳元素分布不均、钒元素控制在0.010%以下和氮元素控制在0.0050%以下的问题。 0004 本发明的技术方案是：一种使用含钒钛铁水冶炼中高碳硬线用钢的方法，在转炉炼钢工序采取铁水提钒预处理工艺，制备两部分半钢，一部分半钢用于转炉炼钢，称之为炼钢半钢；一部分半钢用于对炼钢转炉生产的钢水增碳，称之为增碳半钢；包含如下工艺步骤： a 首先含钒铁水经过转炉提钒预处理工艺取得较低钒元素的半钢；其中用于增碳的半钢在转炉出钢时使用 0.4-0.6kg/。

11、t 的脱氧剂用于半钢脱氧，出钢后运至转炉出钢跨备用； b 含钒铁水提钒后得到的炼钢半钢兑入炼钢转炉进行吹炼，当终点成分重量百分符合 S 0.025%、 P 0.010% 时进行出钢操作； c出钢过程进行脱氧合金化操作，物料的加入顺序为：增碳剂 - 脱氧剂 - 合金，以上物料在出钢过程均匀加入，出钢过程中进行在线吹氩，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀，通过此步骤完成钢水的脱氧合金化操作； d转炉出钢实施挡渣出钢，出钢后将预先制备好的增碳半钢兑入到钢水包内，兑增碳半钢过程中采取在线吹氩，通过此步骤完成钢水增碳操作； e完成钢水增碳后，钢水进一步进行吹氩、 LF。

12、炉精炼处理，在保证成分、温度合格后上连铸浇注，然后轧制；说明书 CN 102994871 A 3 2/4 页 4 f按上述方法生产的中高碳硬线用钢的化学成分重量百分比如下： C ： 0.40-0.85% ； Si ： 0.17-0.37% ； Mn ： 0.50-0.80% ； P 0.025% ； S 0.010% ； V 0.010% ； N 0.0050%。 0005 所述的步骤 a 中，含钒铁水提钒后取得炼钢用炼钢半钢，炼钢半钢余钒重量百分比不大于 0.040% ；含钒铁水提钒后取得钢水增碳用增碳半钢，增碳半钢温度大于 1350 度，增碳半钢成分重量百分。

13、比符合如下要求： C 4.0% ； V 0.020% ； P 0.090% ； S 0.040%。 0006 所述的步骤 a 中，在转炉出增碳半钢时，向增碳半钢中加入脱氧剂 0.4-0.6kg/ 吨钢，目的是将增碳半钢的氧活度降低至 10ppm 以下，防止增碳半钢增加钢水氧活度；脱氧剂是硅铝钡、铝锰镁钙、硅铝铁、铝铁、硅铝钙钡中的一种或几种。 0007 所述的步骤 c 中，增碳剂采用氮重量百分比不大于 0.020% 的低氮增碳剂，加入量为 0.1-2.0kg/ 吨钢；其加入原则为钢水脱氧合金化后，钢水碳重量百分比达到 0.25-0.30%。 0008 所述。

14、的步骤 d 中，增碳半钢兑入钢包的量为 10-150kg/ 吨钢。 0009 所述的步骤 c 和 d 中，氩气的供气强度为 1.2-4L/mint 钢。 0010 本发明的工作原理：本发明针对含钒铁水在冶炼中高碳硬线用钢时存在钢中余钒高、增碳剂用量大导致带入氮元素多、以及钢水增碳量大，分易偏析等问题，采取使用含钒铁水提钒处理后的半钢对钢水增碳的方法解决了上述问题，使含钒铁水生产中高碳硬线钢成为可能，而且提高了所生产的中高碳硬线用钢的拉拔性能，另外也大幅度降低了生产成本，避免了钒钛资源的流失，实现了企业的降本增效。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢，。

15、使钢水增碳，原理在于：以增碳半钢含碳重量百分比为 4.0% 为例，兑入到钢水的增碳半钢 1-150kg/ 吨钢对钢水增碳重量百分比为 0.004-0.60%。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢使钢水增碳对钢水温度的影响为：以增碳半钢温度 1350，兑增碳半钢前钢水温度 1560，兑入增碳半钢 1-150kg/ 吨钢为例，按照热熔计算钢水温降为 0.23-30。钢水的温度损失可以 LF 精炼升温弥补。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢能够保证钒重量百分比不大于 0.010% 的原因在于，按钢水中兑入 150kg/ 吨钢、含钒重量百分比为 0.020%。

16、的增碳半钢，钢水增钒为 0.003%。实践证明转炉使用钒重量百分比小于 0.040% 的炼钢半钢冶炼，冶炼终点钒重量百分比会降低至 0.002-0.005%，最终钢水成分钒重量百分比可控制在 0.010% 以下。在转炉出钢脱氧合金化时钢水中加入 0-2.0kg/ 吨钢含氮重量百分比不大于 0.100% 增碳剂和 1-150kg/ 吨钢增碳半钢，能够保证钢水氮重量百分比不大于 0.0050% 的原因在于，按钢水中加入 2.0kg/ 吨钢增碳剂，钢水增氮重量百分比为 0.0002%。增碳半钢的氮含量为 0.0040% 以下兑入 150kg/ 吨钢半钢钢水增氮为 0.0003%。

17、以下。半钢炼钢由于冶炼终点含碳低出钢时钢水含氮重量百分比均在 0.0020 以下， LF 精炼炉精炼增氮重量百分比 0.0010%，连铸机浇注过程钢水增氮重量百分比0.0010%。最终连铸坯氮重量百分比含量可控制在重量百分比0.0050%以下。在转炉出钢脱氧合金化后向钢水中兑入增碳半钢能够保证磷重量百分比不大于 0.010% 的原因在于：以增碳半钢含磷重量百分比为 0.08% 为例，兑入到钢水的增碳半钢对钢水增磷重量百分比为 0.0015% 以内。能够保证铸坯磷成分重量百分比小于 0.025%。 0011 本发明的优点和效果：提供一种使用含钒钛铁水中高碳硬线用钢可行而且。

18、经济的冶炼方法，在生产中高碳硬线用钢的同时，未影响钒钛铁水中的贵重金属钒、钛提炼，节约矿产资源，解决了当终点碳含量较低 ( 碳 0.1 ) 时，通过加入增碳半钢的方法对钢水增说明书 CN 102994871 A 4 3/4 页 5 碳，经过吹氩、 LF 炉精炼吹氩处理能够快速的使碳成分均匀，在同样底吹流量下 LF 精炼的处理时间缩短，降低了精炼作业难度；通过使用增碳半钢兑入钢液增碳的同时，增碳半钢未经过转炉冶炼直接成为合格钢液，这个过程直接节约了在转炉冶炼的熔炼成本。具体实施方式 0012 以下通过实施例对本发明做进一步说明。 0013 本发明实施例用。

19、于以冶炼含钒铁水为主采用提钒 - 炼钢双联生产工艺的钢铁企业。本实施为 100 吨转炉系统，炼钢车间在转炉跨内布置三座转炉，其中一座用于提钒，另外两座用于炼钢，所生产的中高碳硬线用钢的化学成分重量百分比如下： C ： 0.40-0.85% ； Si ： 0.17-0.37% ； Mn ： 0.50-0.80% ； P 0.025% ； S 0.010% ； V 0.010% ； N 0.0050%。使用增碳半钢增碳量为：增碳半钢兑入量为 10-150kg/ 吨钢，其增碳量重量百分比控制在 0.04%-0.60%（即碳进入钢水中的 C 元素重量与钢水重量的比值）。 001。

20、4 实施例的工艺步骤： a 提钒转炉利用含钒铁水制备增碳半钢，所取得的增碳半钢，温度应不低于1350，成分重量百分比符合如下要求： C 4.0% ； V 0.020% ； P 0.090% ； S 0.040%。提钒转炉出钢时加入脱氧剂 0.5kg/ 吨钢，出钢后半钢定氧氧度应不大于 10ppm，其中脱氧剂是硅铝钡、铝锰镁钙、硅铝铁、铝铁硅铝钙钡中的一种或多种。然后将半钢运至转炉出钢跨备用； b提钒转炉利用含钒铁水制备炼钢用炼钢半钢，所取得的炼钢半钢，含钒重量百分比为 0.036%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比符合为 S 0.025%、。

21、P 0.010% 时进行出钢操作。 0015 c出钢过程中按增碳剂 - 脱氧剂 - 合金顺序加入物料，增碳剂应使用氮重量百分比不大于 0.020% 的低氮增碳剂，使用增碳剂增碳量为：增碳剂加入量为 0.1-2.0kg/ 吨钢，其增碳量重量百分比控制在 0.01%-0.20%（即碳进入钢水中的 C 元素重量与钢水重量的比值）。出钢过程中进行在线吹氩，氩气的供气强度为 1.2-4L/mint 钢，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀，通过此步骤完成钢水的脱氧合金化操作； d转炉实施挡渣出钢，出钢后将计算好的增碳半钢倒入钢包内，所使用为提钒转炉利用含钒铁水制备的增碳半钢，。

22、其温度应不低于 1350，成分重量百分比符合如下要求： C 4.0% ； V 0.020% ； P 0.090% ； S 0.040%。使用增碳半钢增碳量为：半钢兑入量为 10-150kg/ 吨钢，其增碳量重量百分比控制在 0.04%-0.60%（即碳进入钢水中的 C 元素重量与钢水重量的比值）。兑铁过程中钢包实施在线吹氩气，氩气的供气强度为 1.2-4L/mint 钢。通过此步骤完成将钢水含碳量增至钢种要求范围内。 0016 e然后运至 LF 炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注，然后进行轧制。 0017 实施例一：冶炼 45# 硬线用钢，铸坯的化学成分重量百。

23、分比要求如下： C ： 0.42-0.50% ； Si ： 0.17-0.37% ； Mn ： 0.50-0.80% ； P 0.025% ； S 0.010% ； V 0.010% ； N 0.0050%。首先制备增碳半钢，增碳半钢温度为 1413，增碳半钢成分重量百分比为 C ： 4.06% ； P ： 0.080% ； V ： 0.018% ； N ： 0.0038%。提钒转炉出钢时加入硅铝钡脱氧剂 0.5kg/ 吨钢，出钢后定氧为 7.8ppm。运至转炉出钢跨备用；提钒转炉制备炼钢半钢，炼钢半钢含钒重量百分比为 0.036%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成。

24、分重量百分比为 C ： 0.10% ； P ： 0.009% ； S ：说明书 CN 102994871 A 5 4/4 页 6 0.023% ； V ： 0.004%。符合出钢要求进行出钢。出钢过程中按增碳剂 - 脱氧剂 - 合金顺序加入物料，出钢过程中进行在线吹氩，供气强度为1.2L/min 吨钢，增碳剂使用量为1.0kg/吨钢，脱氧剂使用硅钙钡，加入量为 0.8kg/ 吨钢，合金使用硅锰合金，使用量为 9.7kg/ 吨钢。出钢后钢水取样成分重量百分比为 C ： 0.21% ； Si ： 0.25% ； Mn ： 0.59% ； P ： 0.015% ； S ：。

25、0.022% ； V ： 0.004% ； N ： 0.0018%，钢水温度为 1579。兑入增碳半钢 50kg/ 吨钢，兑增碳半钢过程进行钢包吹氩供气强度为 1.2L/min 吨钢，兑入增碳半钢后测温钢水温度为 1563。然后运至 LF 炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注铸坯取样成分重量百分比为 C ： 0.43% ； Si ： 0.23% ； Mn ： 0.59% ； P 0.018% ； S 0.009% ； V 0.006% ； N 0.0039%。 0018 实施例二：冶炼 55# 硬线用钢铸坯的化学成分重量百分比要求如下： C ： 0.52-0.60% ；。

26、Si ： 0.17-0.37% ； Mn ： 0.50-0.80% ； P 0.025% ； S 0.010% ； V 0.010% ； N 0.0050%。首先制备增碳半钢，增碳半钢温度为 1405，增碳半钢成分重量百分比为 C ： 4.11% ； P ： 0.085% ； V ： 0.019% ； N ： 0.0030%。提钒转炉出钢时加入硅铝钡脱氧剂 0.5kg/ 吨钢，出钢后定氧为 6.3ppm。运至转炉出钢跨备用；提钒转炉制备炼钢半钢，炼钢半钢含钒重量百分比为 0.033%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比为 C ： 0.06% ； P ： 0.。

27、007% ； S ： 0.021% ； V ： 0.002%。符合出钢要求进行出钢。出钢过程中按增碳剂-脱氧剂-合金顺序加入物料，出钢过程中进行在线吹氩，供气强度为 1.25L/min吨钢，增碳剂使用量为 1.4kg/ 吨钢，脱氧剂使用硅钙钡，加入量为 0.9kg/ 吨钢，合金使用硅锰合金，使用量为 1.0kg/ 吨钢。出钢后钢水取样成分重量百分比为 C ： 0.22% ； Si ： 0.27% ； Mn ： 0.61% ； P ： 0.012% ； S ： 0.018% ； V ： 0.004% ； N ： 0.0020%，钢水温度为 1575。兑入增碳半钢 76k。

28、g/ 吨钢，兑增碳半钢过程进行钢包吹氩供气强度为 1.2L/min 吨钢，兑入增碳半钢后测温钢水温度为 1559。然后运至 LF 炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注铸坯取样成分重量百分比为 C ： 0.55% ； Si ： 0.25% ； Mn ： 0.62% ； P 0.020% ； S 0.005% ； V 0.005% ； N 0.0042%。 0019 实施例三：冶炼 65# 硬线用钢铸坯的化学成分重量百分比要求如下： C ： 0.62-0.70% ； Si ： 0.17-0.37% ； Mn ： 0.50-0.80% ； P 0.025% ； S 0.010% 。

29、； V 0.010% ； N 0.0050%。首先制备增碳半钢，增碳半钢温度为 1415，增碳半钢成分重量百分比为 C ： 4.5% ； P ： 0.080% ； V ： 0.018% ； N ： 0.0036%。提钒转炉出钢时加入硅铝钡脱氧剂 0.4kg/ 吨钢，出钢后定氧为 5.6ppm。运至转炉出钢跨备用；提钒转炉制备炼钢半钢，炼钢半钢含钒重量百分比为 0.026%，出钢后兑入炼钢转炉，转炉吹炼终点成分重量百分比为 C ： 0.12% ； P ： 0.008% ； S ： 0.025% ； V ： 0.004%。符合出钢要求进行出钢。出钢过程中按增碳剂 - 脱氧剂 -。

30、合金顺序加入物料，出钢过程中进行在线吹氩，供气强度为1.3L/min 吨钢，增碳剂使用量为2.0kg/吨钢，脱氧剂使用硅钙钡，加入量为 0.8kg/ 吨钢，合金使用硅锰合金，使用量为 1.0kg/ 吨钢。出钢后钢水取样成分重量百分比为 C ： 0.29% ； Si ： 0.28% ； Mn ： 0.62% ； P ： 0.012% ； S ： 0.022% ； V ： 0.005% ； N ： 0.0016%，钢水温度为 1572。兑入增碳半钢 85kg/ 吨钢，兑增碳半钢过程进行钢包吹氩供气强度为 1.3L/min 吨钢，兑入增碳半钢后测温钢水温度为 1552。然后运至 LF 炉精炼处理，成分、温度合格后上连铸浇注铸坯取样成分重量百分比为 C ： 0.65% ； Si ： 0.27% ； Mn ： 0.63% ； P 0.021% ； S 0.003% ； V 0.005% ； N 0.0043%。说明书 CN 102994871 A 6 。

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