采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法

摘要

本发明涉及H13模具钢制备领域，具体为一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，解决现有技术中热作模具钢H13的全氧含量、氮含量及夹杂物含量较高的问题，有效提高H13钢的纯净度。该方法包括如下步骤：电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌。采用本发明能将钢中的全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量可控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，能够显著降低夹杂物等级。经热处理后，性能显著提高。

权利要求

1.一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌；

电炉配碳量大于1.5wt％，保证出钢前钢水中磷含量低于0.003wt％；

出钢过程加铝进行钢水深脱氧，当钢水中碳含量小于0.05wt％，每吨钢加铝2kg；当碳含量在0.05～0.08wt％之间，每吨钢加铝1.5kg/吨；当碳含量大于0.08wt％，每吨钢加铝

1kg/吨；

到钢包精炼工位迅速添加高碱度预熔渣，预熔渣中氧化铝含量在30wt％以上，电极提温后分配加入硅铁粉、Al粉、碳化硅，形成高碱度还原渣，并具有良好发泡功能；在钢包精炼工位所形成的还原渣碱度不低于3.0，其最终熔炼渣熔点不高于1550℃；

钢水真空脱气操作时，采用大氩气流量，40吨以上钢水包，氩气流量不低于120L/min；

钢水真空脱气后，溶解氧在5ppm以下，全氧含量T.O在25ppm以下，并添加稀土元素RE；

H13钢中全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，夹杂物B+D≤2.0级，A+C≤1.0级，钢水具有较高的纯净度。

2.根据权利要求1所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，入真空脱气工位前钢水中的S含量不高于0.0015wt％。

3.根据权利要求1所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，所添加的稀土元素RE氧含量不高于120ppm，采用浸入式将稀土元素RE加入到钢水中；

稀土元素RE加到钢水中的量按Ce或La占钢水重量0.03wt％～0.08wt％计算。

4.根据权利要求1或3所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，加入稀土元素RE后，采用氩气软搅拌，搅拌时间大于15min。

说明书

采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法

技术领域

[0001] 本发明涉及H13模具钢制备领域，具体为一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法。

背景技术

[0002] 热作模具钢H13国内用量较大，但其制备水平还未达到进口模具钢水平，其主要原因是钢的纯净度不高。其中，国内H13钢的全氧含量(T.O)大部分在15ppm以上，而进口模具钢在12ppm以下。国内夹杂物等级B+D≥2.5级，A+C≥1.5级，而国外夹杂物控制水平则低于该水平。另外，国外优质模具钢氮含量控制在90ppm以下，而国内大部分在90ppm以上。由于钢中纯净度的差距，使国内热作模具钢H13很难走向高端模具市场。因此，急需一种有效的纯净化冶炼方法来提高国内H13钢的纯净度。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，解决现有技术中热作模具钢H13的全氧含量、氮含量及夹杂物含量较高的问题，有效提高H13钢的纯净度。

[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0005] 一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌。

[0006] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，电炉配碳量大于1.5wt％，保证出钢前钢水中磷含量低于0.003wt％。

[0007] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，出钢过程加铝进行钢水深脱氧，当钢水中碳含量小于0.05wt％，每吨钢加铝2kg；当碳含量在0.05～0.08wt％之间，每吨钢加铝1.5kg/吨；当碳含量大于0.08wt％，每吨钢加铝1kg/吨。

[0008] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，到钢包精炼工位迅速添加高碱度预熔渣，预熔渣中氧化铝含量在30wt％以上，电极提温后分配加入硅铁粉、Al粉、碳化硅，形成高碱度还原渣，并具有良好发泡功能；在钢包精炼工位所形成的还原渣碱度不低于3.0，其最终熔炼渣熔点不高于1550℃。

[0009] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，入真空脱气工位前钢水中的S含量不高于0.0015wt％。

[0010] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，钢水真空脱气操作时，采用大氩气流量，40吨以上钢水包，氩气流量不低于120L/min。

[0011] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，钢水真空脱气后，溶解氧低于5ppm以下，全氧含量T.O低于25ppm以下，并添加稀土元素RE。

[0012] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，所添加的稀土元素RE氧含量不高于120ppm，采用浸入式将稀土元素RE加入到钢水中；稀土元素RE加到钢水中的量按Ce或La占钢水重量0.03wt％～0.08wt％计算。

[0013] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，加入稀土元素RE后，采用氩气软搅拌，搅拌时间大于15min。

[0014] 所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，H13钢中全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，夹杂物B+D≤2.0级，A+C≤1.0级，钢水具有较高的纯净度。

[0015] 本发明的优点及有益效果是：

[0016] 1、本发明采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢，该方法能将钢中的全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量可控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，能够显著降低夹杂物等级。经热处理后，性能显著提高。

[0017] 2、本发明是通过一种可操作脱氧工艺，实现了H13模具钢纯净化生产，缩短了与进口模具钢在纯净度方面的差距。

[0018] 3、本纯净化制备H13钢工艺能广泛在特钢企业使用。

具体实施方式

[0019] 在具体实施过程中，本发明采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，首先电炉出钢控制溶解氧；出钢过程采用铝深脱氧；到钢包精炼工位迅速造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土处理；浇注前采用弱氩气搅拌，具体步骤如下：

[0020] (1)电炉配碳量要求大于1.5wt％(优选为1.8～3.0wt％)，保证出钢前钢水中磷含量低于0.003wt％，避免氧化脱磷钢水过氧化。

[0021] (2)出钢过程加铝进行钢水深脱氧，当钢水中碳含量小于0.05wt％，每吨钢加铝2kg；当碳含量在0.05～0.08wt％之间，每吨钢加铝1.5kg/吨；当碳含量大于0.08wt％，每吨钢加铝1kg/吨。

[0022] (3)到钢包精炼工位迅速添加高碱度预熔渣(预熔渣中氧化铝含量在30wt％以上，优选为35～45wt％)，电极提温后分配加入硅铁粉、Al粉、碳化硅等，形成高碱度还原渣(还原渣碱度R＝CaO/SiO2，还原渣碱度不低于3.0)，并具有良好发泡功能，防止钢水吸气。

[0023] (4)在钢包精炼工位所形成的碱度不低于3.0(优选为3.0～5.0)，其最终熔炼渣熔点不得高于1550℃(优选为1490～1550℃)，避免后期结壳；

[0024] (5)入真空脱气工位前钢水中的S含量不应高于0.0015wt％。

[0025] (6)钢水真空脱气操作时，采用大氩气流量，40吨以上钢水包，氩气流量不得低于120L/min(优选为150～300L/min)。

[0026] (7)钢水真空脱气操作后，溶解氧低于5ppm以下，T.O低于25ppm以下，添加稀土元素RE；

[0027] (8)所添加的稀土元素RE氧含量不得高于120ppm，采用浸入式将稀土元素RE加入到钢水中。稀土元素RE加到钢水中的量，按Ce或La占钢水重量0.03wt％～0.08wt％计算。

[0028] (9)加入稀土元素RE后，采用氩气软搅拌，搅拌时间大于15min，最佳区间为15～20min。

[0029] 运用以上手段控制，H13钢中T.O控制在12ppm以下，硫含量可控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，夹杂物B+D≤2.0级，A+C≤1.0级，钢水具有较高的纯净度。

[0030] 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例中，电炉70吨，配碳量为2.5wt％。出钢时，钢水中的磷含量为0.003wt％，碳含量为0.08wt％。出钢加铝1.5kg/吨，加高氧化铝预熔渣(预熔渣中氧化铝含量为35wt％)，精炼过程加20kg碳化钙，精炼渣泡沫化良好，真空脱气前，钢中硫含量为
0.001wt％，进真空脱气处理工位后，氩气流量为165L/min，真空脱气后测溶解氧为4ppm，T.O为25ppm，添加0.05wt％稀土元素Ce，采用氩气软搅拌(弱搅拌)20min。锻后坯料测试结果显示：T.O＝10ppm，S＝0.0008wt％，N＝83ppm。夹杂物：B+D≤2.0级，A+C≤0.5级。

[0033] 实施例2

[0034] 本实施例中，电炉40吨，配碳量为1.8wt％。出钢时，钢水中的磷含量为0.002wt％，碳含量为0.05wt％。出钢加铝2kg/吨，加高氧化铝预熔渣(预熔渣中氧化铝含量为40wt％)，精炼过程加20kg碳化硅，精炼渣泡沫化良好，真空脱气前，钢中硫含量为0.0015wt％，进真空脱气处理工位后，氩气流量为150L/min，真空脱气后测溶解氧为4ppm，T.O为25ppm，添加0.05wt％稀土元素La，采用氩气软搅拌(弱搅拌)20min。锻后坯料测试结果显示：T.O＝
12ppm，S＝0.0009wt％，N＝80ppm。夹杂物：B+D≤1.5级，A+C≤0.5级。