提高S43BCH鋼硼回收率的工藝技術研究

侯海龍，龐洪亮，孫 光，李伯超

(1.黑龍江省冶金研究所，哈爾濱150040;2.北滿特鋼北興公司)

硼可以提高鋼材的淬透性，鋼中只要加入0.001%的硼就可以成倍提高鋼材的淬透性。同時硼元素是一種非常活潑的金屬元素，與氧的親和力強，冶煉過程加入時，易氧化燒損。傳統(tǒng)工藝采用投入法添加硼鐵合金(含B≥20%)，收得率非常不穩(wěn)定，回收率在30%～40%，同時鋼材合格率僅能達到65%～70%。傳統(tǒng)喂硼方式會面對兩方面問題，首先，含硼鋼中硼的質量分數(shù)非常低，一般下限控制在0.001%以內，成份控制范圍0.001%～0.0025%左右，控制范圍比較窄，冶煉操作稍有不甚，極易造成硼的質量分數(shù)超標;其次，人工加入硼鐵時，雖然成品樣中硼含量在控制范圍之內，但鋼中有效硼的質量分數(shù)不足，仍然會影響鋼材的淬透性能。所以優(yōu)化硼合金的喂入方式，才能保證含硼鋼中有效硼的質量分數(shù)。

1 生產標準要求、工藝及試驗數(shù)據

1.1 S43BCH標準要求

S43BCH鋼種B的質量分數(shù)標準要求在0.0008%～0.0030%。

S43BCH鋼種末端淬透性標準見表1。

表1 S43BCH末端淬透性標準

1.2 S43BCH含硼鋼生產工藝

1.2.1 冶煉階段BEF工藝

電爐工藝流程:原料→BEF→LF精煉→VD脫氣→加硼合金芯線→CC連鑄→連軋→精整→檢查→入庫

1.2.2 S43BCH鋼的精煉工藝

(1)電爐冶煉工藝，出鋼碳≤0.25%，P≤0.010%，出鋼溫度≥1 640℃。電爐出鋼嚴禁下渣。

(2)在線按3.0m/t喂入鋁線，精煉過程前期分批加入鋁粉與碳粉混合物，加入量1～2kg/t，調制還原渣，精煉后期使用鋁粉脫氧，白渣精煉時間大于15min。當S≤0.010%，溫度≥1 620℃時，Al≤0.020%，鋼液脫氧良好，吊包倒渣入VD爐。

(4)鋼包入VD后，調整好氬氣強度開始抽真空，當真空度達到67Pa，保持時間≥10min，盡可能開大氬流，提高鋼水攪拌強度，確保脫氣效果。

(5)破真空后取樣，將氬氣調小，加入30～50kg保溫劑，根據鋼樣情況喂入鋁線和碳線;軟吹2～3min后，按噸鋼2.5m喂入硅鈣線;再加入100～150kg覆蓋劑，軟吹2～3min后不計燒損按0.05%加入鈦鐵;軟吹2～5min后按成分喂硼線，速度設為120～130m/min，溫度在1 570℃以上;總軟吹時間≥15min。吊包溫度:1 560～1 570℃。

1.3 S43BCH加硼合金芯線工業(yè)試驗及試驗數(shù)據

共進行10爐加硼合金芯線工業(yè)試驗。試驗在100t鋼包中進行，真空后加入覆蓋劑，首先，加入鋁、硅鈣進行脫氧;其次，加入鈦進行固氮，最后向鋼液中喂入硼線，喂線時間約20s。喂硼線反應平穩(wěn)，無噴濺，喂線過程中同時軟吹氬。

試驗爐次的各化學成分均達到鋼種的要求，硼的質量分數(shù)平均0.00185%，在標準中限范圍。S43BCH鋼種的試驗收得率數(shù)據見表2。

表2 S43BCH收得率

S43BCH試驗鋼種的淬透性檢驗結果見表3。淬透性均達到質量標準。

表3 S43BCH淬透性結果

通過工業(yè)試驗數(shù)據結果證實，用硼合金芯線代替硼鐵冶煉含硼鋼，當平均喂線速度設定在120～130m/min，平均喂線溫度≥1 570℃時，鋼種S43BCH取得B的平均收得率為88.62%，加硼效果非常顯著，不但提高了B的收得率，而且硼的回收穩(wěn)定。鋼種S43BCH的B的質量分數(shù)最高為0.0020%，最低為0.0016%，平均值為0.00185%;鋼中含硼波動小，這對冶煉含B范圍窄的出口鋼種極為有利。

2 結語

通過本試驗可以看出，冶煉硼鋼，采用合金芯線技術，操作簡便，易于掌握，便于管理。將硼合金芯線技術納入生產工藝后，對硼平均喂線速度設定在120～130m/min，平均出鋼量≥95t，出鋼溫度≥1 600℃，平均喂線溫度≥1 570℃，平均喂入28.8m時，硼合金回收率由傳統(tǒng)方法的30%～40%，提高到目前的87.5%，而且合金收得率準確、穩(wěn)定，很好地解決了微硼合金鋼中硼的質量分數(shù)難控制的問題。出口微硼合金鋼的淬透性合格率由原來的65%～70%提高到98.5%以上。采用合金芯線工藝后，大幅度提高了含硼鋼中含硼的穩(wěn)定性，大幅度提高了鋼的淬透性等技術指標，提高了成品率，為企業(yè)帶來了可觀的經濟效益。