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[摘 要]通过对合金结构钢工艺流程设计、冶炼工艺的制定、实物质量的跟踪，就合金结构钢冶炼工艺进行探讨。
[关键词]20CrMnTi；冶炼；质量
中图分类号：TF762.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0072-02
1 前言
合金结构钢20CrMnTi主要用于汽车、机械等诸多领域，本钢种质量要求严格，对钢水纯净度要求高，冶炼难度大。本文针对炼钢厂20CrMnTi冶炼实际控制情况，就20CrMnTi冶炼工艺进行探讨。
2 工艺装备及工艺路线
铁水→KR脱硫站→130t顶底复吹转炉→LF精炼炉→RH精炼炉→大方坯连铸机
3 生产实践
3.1 成分设计
3.2 夹杂物要求
由表1、表2中数据可知，20CrMnTi化学成分控制元素多，且控制范围窄。同时本钢种对材氧含量、夹杂物控制严格，本钢种冶炼控制难度大。
3.3 KR脱硫工序
冶炼本钢种要求入炉铁水必须进行脱硫处理，确保入炉铁水硫含量≤0.010%。KR脱硫工序根据铁水初始硫含量，通过向铁水包内添加石灰、铝渣、萤石球，在KR脱硫装置搅拌桨的搅拌作用下实现快速脱硫。铁水脱硫后需进行扒渣处理，防止铁水在入炉前等待过程中回硫。为LF精炼炉钢水脱硫创造了较好的条件。
3.4 转炉工序
3.4.1 装入制度
为了满足RH精炼炉钢水处理净空高度的要求，避免因钢水量不足或过满导致RH精炼炉无法正常处理钢水，转炉总装入量按145t控制，其中铁水按130t控制、废钢15t控制。
3.4.2 转炉冶炼过程控制
转炉冶炼采取冶炼前期加入石灰、轻烧白云石、萤石、矿石等造渣料，前期加入总加入量1/2左右造渣料，确保前期渣量、炉渣碱度、流动性合适，为前期脱磷创造好条件。中后期根据冶炼控制情况分批加入剩余渣料，确保终点碳温协调。冶炼过程枪位控制遵循高、低、高、低的控制原则，促进冶炼过程化渣，脱硅脱磷，确保冶炼过程稳定顺行。
3.4.3 转炉出钢及脱氧合金化控制情况
出钢过程采用滑板挡渣装置挡渣，在出钢过程通过滑板挡渣装置红外检测系统，判断出钢过程是否下渣，当滑板挡渣装置下渣指示灯显示下渣时，通过手动关闭滑板挡渣装置滑板，达到终止出钢操作，从而避免出钢过程大量下渣，减少了因操作人员判断失误而大量下渣的风险。
出钢脱氧采取通过加入铝铁、硅铝钙钡复合脱氧剂，让脱氧产物尽快形成，同时通过出钢过程底吹氩气搅拌、钢流的混冲作用促进脱氧产物碰撞、长大、聚集、上浮，实现脱氧产物快速去除的目的。
3.5 LF精炼炉工序
3.5.1 精炼过程脱氧及底吹氩气控制
LF精炼炉脱氧采取前期渣料加入，炉渣化好后通过手投渣面复合脱氧剂对炉渣进行扩散脱氧，待炉渣黄白后喂入铝丝深脱氧，确保取初样时白渣，精炼中后期通过手投碳化硅粉、硅铁粉对炉渣进行维护，确保精炼中后期全程白渣冶炼。保证LF精炼炉脱氧效果。根据相关文献介绍[1]同时结合我厂实际精炼过程底吹控制遵循先高后低的原则，即冶炼前期适当提高底吹氩气，加快前期化渣及脱氧效果，同时促进前期钢水脱硫及夹杂物的上浮去除，冶炼中后期适当调小底吹氩气，避免钢水二次氧化，特别是精炼过程等待时间。20CrMnTi精炼终渣控制情况见表3。
从表3中数据看，20CrMnTi精炼终渣控制较为合适，渣中（TFe+MnO）含量较低，满足冶炼工艺要求。
3.5.2 精炼钢水成分控制
LF精炼炉钢水成分控制采取粗调加微调的方式，冶炼过程根据初样结果粗调成分至内控下限，在根据过程样，结合过程炉渣维护情况，微调钢水成分。LF精炼过程钢水成分控制要求：碳要求控制在内控目标±0.01%以内；硅、锰等元素要求控制在内控目标±0.02%以内；出站Als要求控制在出站目标±0.005%以内。通过上述措施确保钢水成分控制在较窄范围内，避免在RH处理过程调整钢水成分。
3.6 RH工序
3.6.1 冶炼过程控制
RH精炼工序采取本处理的方式，要求高真空处理时间大于18min，纯脱气时间大于8min，真空度要求小于0.266KPa，以确保RH处理过程脱气效果。实际冶炼过程中，高真空时间及真空度完全满足冶炼工艺要求， 对RH处理结束钢液进行定[H]分析，钢液中[H]可以稳定控制在2ppm以内。真空处理效果较好。
3.6.2 钙处理及软吹工艺
考虑到本钢种成品Als含量控制范围在0.015%～0.025%以内，Als含量不是特别高，不宜采取重钙处理，在实际冶炼过程中，保证钙处理后钢水中钙含量控制在15～25ppm即可，即钙铝比控制在0.07～0.10左右即可。在钙处理后要求软吹时间大于15min，连铸第1炉适当延长软吹时间。软吹过程要求渣面微微波动，以钢水不裸露为原则。
4 连铸工序
4.1 连铸保护浇注
连铸浇注过程采取大包长水口氩封、中间包开浇前氩气吹扫、使用整体式侵入水口、中包添加覆盖剂及碳化稻壳的方式做好保护浇注工作，防止钢水二次氧化，避免因保护浇注效果差给水质量控制带来影响。统计冶炼炉次20CrMnTi钢RH出站至中包钢水Als损失情况（见图1）。
由图1中数据看，RH出站至中包Als损失绝大部分可以控制在0.005%以内，少部分炉次因为开浇第1炉，铸机保护浇注效果相对连浇炉次差，RH出站至中包Als损失相对偏大，总体来说铸机保护浇注效果较好。
4.2 铸机中包过热度控制情况
铸机中包过热度严格按照液相线+15℃～35℃控制，为铸机正常浇注创造较好的条件，减轻因钢水过热度不合适，给铸坯质量控制带来的不利影响。
5 实践结果
5.1 钢水成分控制
由表4中数据分析可知，成品碳含量均控制在内控目标±0.01%以内，硅、锰、铬基本上可以控制在内控目标±0.02%以内，
钢水成分控制效果较好。
5.2 20CrMnTi钢中氧、氮含量及夹杂物控制情况
5.2.1 钢中氧、氮含量
由表5中数据分析可知，材样氧含量控制较好，均控制在20ppm以内，氮含量最高49ppm，满足质量要求。
5.2.2 钢中夹杂物控制情况见表6
由表6中数据可知，20CrMnTi夹杂物完全满足冶炼工艺要求。钢水洁净度控制效果较好。
6 结语
（1）冶炼20CrMnTi钢，采取KR脱硫，转炉冶炼，LF及RH精炼炉精炼，大方坯连铸机生产20CrMnTi的工艺流程，能满足钢种质量要求。
（2）通过对20CrMnTi实物质量跟踪，钢水成分均能控制在较窄范围内，氧、氮及夹杂物控制效果较好，钢水纯净度高，完全满足冶炼工艺控制要求。
（3）试生产表明韶钢炼钢厂钢产线具备大规模生产20CrMnTi的能力。
参考文献
[1] 李晶.LF精炼技术.北京：冶金工业出版社，2009（1）：30-40.
[关键词]20CrMnTi；冶炼；质量
中图分类号：TF762.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0072-02
1 前言
合金结构钢20CrMnTi主要用于汽车、机械等诸多领域，本钢种质量要求严格，对钢水纯净度要求高，冶炼难度大。本文针对炼钢厂20CrMnTi冶炼实际控制情况，就20CrMnTi冶炼工艺进行探讨。
2 工艺装备及工艺路线
铁水→KR脱硫站→130t顶底复吹转炉→LF精炼炉→RH精炼炉→大方坯连铸机
3 生产实践
3.1 成分设计
3.2 夹杂物要求
由表1、表2中数据可知，20CrMnTi化学成分控制元素多，且控制范围窄。同时本钢种对材氧含量、夹杂物控制严格，本钢种冶炼控制难度大。
3.3 KR脱硫工序
冶炼本钢种要求入炉铁水必须进行脱硫处理，确保入炉铁水硫含量≤0.010%。KR脱硫工序根据铁水初始硫含量，通过向铁水包内添加石灰、铝渣、萤石球，在KR脱硫装置搅拌桨的搅拌作用下实现快速脱硫。铁水脱硫后需进行扒渣处理，防止铁水在入炉前等待过程中回硫。为LF精炼炉钢水脱硫创造了较好的条件。
3.4 转炉工序
3.4.1 装入制度
为了满足RH精炼炉钢水处理净空高度的要求，避免因钢水量不足或过满导致RH精炼炉无法正常处理钢水，转炉总装入量按145t控制，其中铁水按130t控制、废钢15t控制。
3.4.2 转炉冶炼过程控制
转炉冶炼采取冶炼前期加入石灰、轻烧白云石、萤石、矿石等造渣料，前期加入总加入量1/2左右造渣料，确保前期渣量、炉渣碱度、流动性合适，为前期脱磷创造好条件。中后期根据冶炼控制情况分批加入剩余渣料，确保终点碳温协调。冶炼过程枪位控制遵循高、低、高、低的控制原则，促进冶炼过程化渣，脱硅脱磷，确保冶炼过程稳定顺行。
3.4.3 转炉出钢及脱氧合金化控制情况
出钢过程采用滑板挡渣装置挡渣，在出钢过程通过滑板挡渣装置红外检测系统，判断出钢过程是否下渣，当滑板挡渣装置下渣指示灯显示下渣时，通过手动关闭滑板挡渣装置滑板，达到终止出钢操作，从而避免出钢过程大量下渣，减少了因操作人员判断失误而大量下渣的风险。
出钢脱氧采取通过加入铝铁、硅铝钙钡复合脱氧剂，让脱氧产物尽快形成，同时通过出钢过程底吹氩气搅拌、钢流的混冲作用促进脱氧产物碰撞、长大、聚集、上浮，实现脱氧产物快速去除的目的。
3.5 LF精炼炉工序
3.5.1 精炼过程脱氧及底吹氩气控制
LF精炼炉脱氧采取前期渣料加入，炉渣化好后通过手投渣面复合脱氧剂对炉渣进行扩散脱氧，待炉渣黄白后喂入铝丝深脱氧，确保取初样时白渣，精炼中后期通过手投碳化硅粉、硅铁粉对炉渣进行维护，确保精炼中后期全程白渣冶炼。保证LF精炼炉脱氧效果。根据相关文献介绍[1]同时结合我厂实际精炼过程底吹控制遵循先高后低的原则，即冶炼前期适当提高底吹氩气，加快前期化渣及脱氧效果，同时促进前期钢水脱硫及夹杂物的上浮去除，冶炼中后期适当调小底吹氩气，避免钢水二次氧化，特别是精炼过程等待时间。20CrMnTi精炼终渣控制情况见表3。
从表3中数据看，20CrMnTi精炼终渣控制较为合适，渣中（TFe+MnO）含量较低，满足冶炼工艺要求。
3.5.2 精炼钢水成分控制
LF精炼炉钢水成分控制采取粗调加微调的方式，冶炼过程根据初样结果粗调成分至内控下限，在根据过程样，结合过程炉渣维护情况，微调钢水成分。LF精炼过程钢水成分控制要求：碳要求控制在内控目标±0.01%以内；硅、锰等元素要求控制在内控目标±0.02%以内；出站Als要求控制在出站目标±0.005%以内。通过上述措施确保钢水成分控制在较窄范围内，避免在RH处理过程调整钢水成分。
3.6 RH工序
3.6.1 冶炼过程控制
RH精炼工序采取本处理的方式，要求高真空处理时间大于18min，纯脱气时间大于8min，真空度要求小于0.266KPa，以确保RH处理过程脱气效果。实际冶炼过程中，高真空时间及真空度完全满足冶炼工艺要求， 对RH处理结束钢液进行定[H]分析，钢液中[H]可以稳定控制在2ppm以内。真空处理效果较好。
3.6.2 钙处理及软吹工艺
考虑到本钢种成品Als含量控制范围在0.015%～0.025%以内，Als含量不是特别高，不宜采取重钙处理，在实际冶炼过程中，保证钙处理后钢水中钙含量控制在15～25ppm即可，即钙铝比控制在0.07～0.10左右即可。在钙处理后要求软吹时间大于15min，连铸第1炉适当延长软吹时间。软吹过程要求渣面微微波动，以钢水不裸露为原则。
4 连铸工序
4.1 连铸保护浇注
连铸浇注过程采取大包长水口氩封、中间包开浇前氩气吹扫、使用整体式侵入水口、中包添加覆盖剂及碳化稻壳的方式做好保护浇注工作，防止钢水二次氧化，避免因保护浇注效果差给水质量控制带来影响。统计冶炼炉次20CrMnTi钢RH出站至中包钢水Als损失情况（见图1）。
由图1中数据看，RH出站至中包Als损失绝大部分可以控制在0.005%以内，少部分炉次因为开浇第1炉，铸机保护浇注效果相对连浇炉次差，RH出站至中包Als损失相对偏大，总体来说铸机保护浇注效果较好。
4.2 铸机中包过热度控制情况
铸机中包过热度严格按照液相线+15℃～35℃控制，为铸机正常浇注创造较好的条件，减轻因钢水过热度不合适，给铸坯质量控制带来的不利影响。
5 实践结果
5.1 钢水成分控制
由表4中数据分析可知，成品碳含量均控制在内控目标±0.01%以内，硅、锰、铬基本上可以控制在内控目标±0.02%以内，
钢水成分控制效果较好。
5.2 20CrMnTi钢中氧、氮含量及夹杂物控制情况
5.2.1 钢中氧、氮含量
由表5中数据分析可知，材样氧含量控制较好，均控制在20ppm以内，氮含量最高49ppm，满足质量要求。
5.2.2 钢中夹杂物控制情况见表6
由表6中数据可知，20CrMnTi夹杂物完全满足冶炼工艺要求。钢水洁净度控制效果较好。
6 结语
（1）冶炼20CrMnTi钢，采取KR脱硫，转炉冶炼，LF及RH精炼炉精炼，大方坯连铸机生产20CrMnTi的工艺流程，能满足钢种质量要求。
（2）通过对20CrMnTi实物质量跟踪，钢水成分均能控制在较窄范围内，氧、氮及夹杂物控制效果较好，钢水纯净度高，完全满足冶炼工艺控制要求。
（3）试生产表明韶钢炼钢厂钢产线具备大规模生产20CrMnTi的能力。
参考文献
[1] 李晶.LF精炼技术.北京：冶金工业出版社，2009（1）：30-40.