CN102268512B

CN102268512B - 钢中夹杂物的控制方法

Info

Publication number: CN102268512B
Application number: CN 201110191053
Authority: CN
Inventors: 陈天明; 陈永; 陈亮; 李桂军; 曾建华; 杨文中; 李清春; 寄海明
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: CN102268512A

Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及钢中夹杂物的控制方法。本发明所解决的技术问题是提供一种钢中夹杂物的控制方法，以减少夹杂物含量。该控制方法，工艺流程包括A、转炉炼钢；B、出钢渣洗；C、LF精炼；D、RH真空处理；E、连铸；影响控制夹杂物的关键步骤是：控制钢包顶渣组成，可有效的控制、减少夹杂物含量。同时配合分段式钙处理可保证钢材T[O]≤20ppm，本发明夹杂物控制方法得到钢材的夹杂评级均较低，符合相应标准。

Description

钢中夹杂物的控制方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及钢中夹杂物的控制方法。

背景技术

众所周知，钢水中夹杂物一般分为四类：①塑性夹杂物如硫化物(《GB/T10561-2005》评级标准中的A类夹杂物)及SiO₂含量较低的铁锰硅酸盐夹杂；②脆性夹杂物，如Al₂O₃、Cr₂O₃，尖晶石氧化物等；③球状(或点状)不变形夹杂物，如SiO₂及SiO₂含量很高的硅酸盐夹杂物；④半塑性夹杂物，指各种多相的铝硅酸盐夹杂物。夹杂物对钢铁力学性能和工艺性能的主要影响是降低材料的范性、韧性和疲劳极限，造成材料性能上的方向性，使冷热加工性能变坏，使零件或工具(如轧辊)的表面光洁度降低，且脆性夹杂的危害更大。采用铝脱氧，生成的Al₂O₃、及其复合物CaO·6Al₂O₃、CaO·2Al₂O₃、CaO·Al₂O₃等的熔点均较高，在钢水呈固态，连铸钢水凝固过程中会先析出，粘附于塞棒和浸入式水口上端间间隙和浸入式水口内壁及下口端面，造成水口变流发生堵塞，影响连铸生产。Al₂O₃含量较低的12CaO·7Al₂O₃、3CaO·Al₂O₃也熔点较低，因此在钢水浇注过程中为液态或出现部分液态，对钢水可浇性影响不大。所以，对钢铁材料来说，要控制夹杂物，一是需要降低有害夹杂物含量，二是应将高熔点的Al₂O₃系夹杂物控制为低熔点的塑性夹杂物或半塑性夹杂物。此外，一般来讲，钢水中夹杂物越少，全氧含量就会越低。

控制降低钢水中夹杂物的总量的方法较多，但是涉及到以含钒半钢作为初炼铁水，经过精炼，然后连铸的高硫含量易切削齿轮钢夹杂物控制的方法较少有报道。控制夹杂物有关的技术主要有以下两种方法为代表：

其一，着重控制精炼过程的硫化物夹杂控制方法，涉及转炉-精炼过程，包括转炉渣洗，LF精炼步骤中渣加入方案及钢包渣控制情况，并采用了分段式钙处理。如：中国专利申请CN101962702“一种控制钢中非金属夹杂物的方法”。

其二，着重控制钢水真空精炼处理后的钙处理方式，尤其是考虑到钢中硫含量高时钙处理对Al₂O₃的变性效果较差，因此采用了分段式钙处理工艺，即在LF及RH处理结束均进行钙处理，LF精炼结束进行钙处理主要是对Al₂O₃及其高熔点复合物变性，并实施小气量吹氩，RH真空处理结束后根据增硫量喂入不同量的Ca-Si线进行钙处理，降低硫化物夹杂(即A类夹杂物)级别。如：中国专利申请CN101492758“一种控制管线钢中非金属夹杂物的方法”。

但是现有方法中通常对钢中[S](硫，[S]即是指钢中硫)要求较高，需要越低越好，这就增加了冶炼的难度。鉴于现状，本发明的发明人欲提供一种夹杂物控制方法，以减少钢中夹杂物含量。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种钢中夹杂物的控制方法，以减少夹杂物含量。

本发明钢中夹杂物的控制方法，工艺流程包括A、转炉炼钢；B、出钢渣洗；C、LF精炼；D、RH真空处理；E、连铸；影响控制夹杂物的关键步骤是：控制钢包顶渣组成实现有效控制、减少夹杂物含量。具体的处理方式是：

所述的控制钢包顶渣组成是指步骤C所述的LF精炼时，控制钢包顶渣达到下述组成；

控制LF精炼出站时钢包顶渣的组成为：CaO 50％～60％，SiO₂≤7％，Al₂O₃25～35％，CaF₂4％～7％，MgO≤8％，FeO≤0.7％，其余为微量杂质；钢水中[S]≤0.030％，[Als]0.03～0.05％(按重量百分比计)。

为了减少LF精炼的压力，可以在步骤B所述的出钢渣洗时着重控制钢包顶渣的组成，即控制出钢渣洗后的钢包顶渣的组成为：CaO 45％～55％，SiO₂≤12％，Al₂O₃15～25％，CaF₂3％～6％，MgO≤10％，FeO≤4.0％，其余为微量杂质；钢水中[S]≤0.050％，[Als]0.04％～0.07％(按重量百分比计)。

同时，为了进一步控制夹杂物的含量，还可以配合分段式钙处理实现降低夹杂物的含量的目的，保证钢材T[O]≤20ppm。具体的，分段式钙处理是指在LF精炼后进行第一次钙处理，然后在RH真空处理后进行第二次钙处理；

(1)在LF精炼后进行第一次钙处理是指：在LF处理工位使钢水温度达1615～1635℃时加入含钙合金进行钙处理，含钙合金的加入量(单位：kg/t_钢水。)如下：

下限为：(0.15+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数

上限为：(0.25+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数

(2)在RH真空处理后进行第二次钙处理是指：在RH工位钢包出站前进行第二次钙处理，即在RH处理工位，当钢水的化学成分满足要求后，在钢包出站前向钢包内加入含钙合金：含钙合金的加入量(单位：kg/t_钢水)如下：

下限为：4500×(RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数

上限为：5500×(RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数

含钙合金优选CaSi。具体的CaSi可采用包芯线，该包芯线外壳带钢厚0.35～0.40mm，芯粉单重130～150g/m，芯粉按重量百分比计含有钙24％～32％，硅55％～65％，其余为铁及不可避免的杂质。

如LF精炼后进行第一次钙处理CaSi加入量(单位：kg/t_钢水)＝(0.15～0.25+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数，其中，取0.15时表示加入量的下限，取0.25时表示加入量的上限；优选加入量为(0.2+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数；RH真空处理后进行第二次钙处理CaSi加入量(单位：kg/t_钢水)＝(4500～5500)×(RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数，其中，选4500时表示加入量的下限，取5500时表示加入量的上限；优选加入量为5000×(RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数。

按照本发明以控制钢包顶渣组分配合分段式钙处理的方法得到的连铸坯轧制成圆钢，，检测得到钢中全氧T[O]≤0.002％(20ppm)；同时利用圆钢夹杂物评级按照《GB/T10561-2005》评级方法进行评级发现本发明夹杂物控制方法得到钢材的夹杂评级均较低，表1为采用本发明控制方法得到的用圆钢夹杂物评级表，由表1可见，采用本发明夹杂物控制方法得到的圆钢夹杂物含量符合相应标准。

表1 圆钢夹杂物评级表

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

本发明钢中夹杂物的控制方法中，冶炼工艺流程为：A、转炉炼钢；B、出钢渣洗；C、LF精炼；D、RH真空处理；E、连铸。影响控制夹杂物的关键步骤是：(1)通过出钢进行渣洗，选用适合的精炼渣控制钢包渣组成；(2)配合分段式钙处理；进而达到有效的控制、减少夹杂物含量的目的，保证钢材T[O]≤20ppm。具体控制方法如下：

A、转炉炼钢：

按常规方法冶炼；着重控制转炉冶炼出钢终点：碳含量控制在0.05％～0.08％，氧活度(a[O])控制在300～500ppm；控制出钢终点碳含量和a[O]的目的是尽量减少钢水脱氧产物。

为控制a[O]可进行脱氧处理，具体的可加入铝铁脱氧；如，可根据钢水碳含量加入适量的铝铁进行脱氧；铝铁是在出钢20％～30％的过程加入，其主要成分为：Al：35％～45％，Fe：55％～65％，其余为不可避免的杂质。由于实际生产一般是根据终点碳含量加入脱氧剂(铝铁)，本控制方法为了保证脱氧及夹杂物控制效果，铝铁加入量较一般更多，故控制铝铁加入量为3.0～5.0kg/t_钢水。

用于步骤A转炉冶炼的进行初炼的铁水可以是各种类型的铁水。如可以是半钢，也可以是铁水。若是铁水，则夹杂物、T[O]更好控制，发明人所在企业是将提钒后的铁水在转炉中冶炼，即半钢作为转炉冶炼的原料。

(2)合金化：铝铁加完后，可按照钢种成分要求，加入所需要的合金。

B、出钢渣洗

在出钢30％～50％时，向钢包内第一次加入5～7kg/t_钢水的精炼渣进行渣洗，出完钢后立即加入改性剂2～4kg/t_钢水，吹氩精炼6～14min，此时，钢包顶渣的组成为：CaO 45％～55％，SiO₂≤12％，Al₂O₃15～25％，CaF₂3％～6％，MgO≤10％，FeO≤4.0％，其余为微量杂质；钢水中[S]≤0.050％，[Als]0.04％～0.07％。

所述改性剂主要用于调整钢包渣中Al₂O₃的含量，并可脱除钢包渣中的氧(即对钢水起扩散脱氧的作用)，在本发明方法中没有特别的限定，可以为各种常规的、Al₂O₃含量较高的原料配加一定量的Al(铝)，铝的配加量需大于10％。改性剂宜采用含有以下述重量百分比计含有：Al₂O₃≥30％、CaO≤50％、Al≥10％。然而，为了达到更好的改性效果和扩散脱氧效果，从而提高脱氧效率和降低制得的钢坯的总氧含量，优选改性剂成分以下述重量百分比计含有：Al₂O₃35～45％、CaO40～50％、Al≥10％。

C、LF精炼

LF处理工位，向钢包第二次加入3～5kg/t_钢水的精炼渣和0.3～0.8kg/t_钢水的铝粒炼进行加热精炼。

其中：(1)铝粒按照常规方法加入即可，本发明控制方法采用的是：铝粒分2～3批加入，其中第一批铝粒在加完第二次精炼渣后立即加入，加入量为其总加入量的40-60％，然后将剩余铝粒按任意比例加入分次，按加热精炼时间5～10min的间隔加入。铝粒需要在规定时间内加完，而分批加入的扩散脱氧效果、降低钢中氧化度的精炼效果较好，所以通常分成2-3次加入。

(2)精炼渣和铝粒的加入量是根据LF到站钢水[S]含量来确定的，目的是确保LF出站钢水中[S]≤0.030％，[Als]0.03～0.05％。

在LF精炼后进行第一次钙处理，即：在LF精炼40～60min并且钢水温度满足要求，达到1615～1635℃后，根据钢水中酸溶铝含量情况向钢包内加入含钙合金：含钙合金的加入量(单位：kg/t_钢水)：下限为(0.15+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数，上限为(0.25+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数，优选(0.2+钢水酸溶铝质量百分数×1000)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数。然后小气量吹氩5～10min后出站；钢水出站温度为1630～1650℃。上述喂入CaSi线进行钙处理的主要目的是为了使钢水中的高熔点的夹杂物Al₂O₃系夹杂物进行变性为低熔点的Al₂O₃系夹杂物(半塑性夹杂物)，并对硫化物也有变性作用。LF出站钢包顶渣组成控制为：CaO：50％～60％，SiO₂≤7％，Al₂O₃25～35％，CaF₂：4％～7％，MgO≤8％，FeO≤0.7％，其余为微量杂质。钢水内[S]≤0.003％，[Als]0.03～0.05％。

D、RH真空处理

将钢包精炼后的钢包送到RH工位进行真空脱气处理，保持真空度小于3mbar(300Pa)的处理时间≥12min，真空处理≥8min后根据RH进站钢水成分补加钢种成分所需合金然后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.018％～0.030％，更优的选择硫0.022％～0.028％；让钢水在真空室内循环流动≥5min，使成分均匀，破真空。

在RH工位钢包出站前进行第二次钙处理，即钢包出站前向钢包内加入含钙合金：含钙合金的加入量(单位：kg/t_钢水)：下限为：4500×(RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数，上限为：5500×(RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数，优选5000×(RH出站硫质量分数-RH进站硫质量分数)×0.29/含钙合金中钙的质量百分数。然后小气量吹氩≥8min出站，出站温度1560～1580℃。上述加入含钙合金的主要目的是对钢水中的硫化物夹杂进行变性处理，以保证轧成圆钢后A类夹杂物评级满足要求。

步骤B的出钢渣洗和步骤C的LF精炼所采用的两批精炼渣的成分相同，精炼渣可选择两种组分配比关系：其一是各化学成分按重量百分比计：CaO 65％～85％，SiO₂≤5％，Al₂O₃≤3％，Na₂O 3％～5％，CaF₂7％～15％，MgO≤6％；该精炼渣是由常规方法制得，即将活性石灰、萤石和工业纯碱进行均匀混合制得，需满足上述组分要求。其二是各化学成分按重量百分比计：CaO 65％～85％，SiO₂≤5％，Al₂O₃≤3％，CaF₂7％～15％，MgO≤6％；该精炼渣是是采用以下述重量百分比的原料直接混合制成：活性石灰80％～85％、萤石15％～20％；在冶炼过程直接加入钢水中即可。第一种精炼渣与第二种精炼渣的夹杂物控制效果相当，第一种精炼渣因含有纯碱，精炼渣的化渣效果较好，但考虑到成本问问题，发明人采用了第二种同样能实现有效控制夹杂物含量的精炼渣。

第一次钙处理和第二次钙处理中：(1)所采用的CaSi线为包芯线，外壳带钢厚0.35～0.40mm，芯粉单重130～150g/m，其中芯粉含钙按重量百分比为24％～32％，硅55％～65％，其余为铁及不可避免的杂质。(2)RH真空处理：采用的含硫合金按重量百分比为：硫26％～32％，碳≤0.5％，硅≤0.5％，磷≤0.05％，余量为铁。(3)小气量吹氩指将吹入钢水中的氩气的吹氩强度控制为0.6～1.5L/(min·t_钢水)。

E、RH处理结束钢水送往连铸，连铸可采用保护浇注。

本发明控制方法中有三次吹氩的处理过程：

其一，是在出钢完成后至LF精炼前一次吹氩，其作用是有助于脱氧等产物上浮去除和脱硫，吹氩量适当，使得钢水不能大面积暴露。

其二，是在两次钙处理后吹氩，一是有利于保证钙处理效果，二是促进夹杂物上浮。

上述方法即为本发明夹杂物控制方法及关键控制点。

本发明控制方法可应用的钢种主要为含硫铝镇静钢，要求硫含量在0.008～0.1％以内，如含硫易切削齿轮钢，该钢要求硫含量为0.015％～0.030％，全氧(T[O])要求≤0.0020％；又如含硫非调质钢48MnV，该钢要求硫含量为0.008％～0.035％。

将现有的用于控制夹杂物方法与本发明夹杂物控制方法进行对比可见：(1)中国专利申请，公开号为CN101962702A，一种控制钢中非金属夹杂物的方法的专利文献，描述的是一种控制钢中非金属夹杂物的方法，属于炼钢精炼控制领域。该方法描述的是着重描述的是精炼过程的硫化物夹杂控制方法，该专利文献所描述的包括转炉-精炼结束过程的夹杂物控制方案，包括转炉渣洗，LF精炼过程渣加入方案，钢包渣控制情况；虽然该专利文献所描述的钙处理方案为分段式钙处理，但其钙处理方案与本发明方法所提供方案存在本质区别，本发明方法在第一阶段实施的钙处理，即LF处理后是在硫含量很低的情况下进行，目的是为了减少钢水中氧化物夹杂；而第二阶段钙处理则是在[S]含量较高的情况下进行，目的是为了减少硫化物夹杂，如硫化锰，同时还要确保钙处理不会影响到[S]的成分合格率，保证[S]含量上下限的要求。同时，为更好的控制夹杂物的数量，本发明方法还对过程钢包渣以及LF精炼渣使用具有一定的要求，上述专利文献与本发明方法所述钢包渣组成控制有所不同。(2)中国专利申请，公开号为CN101492758A，一种控制管线钢中非金属夹杂物的方法描述的专利文献，描述的是一种控制管线钢中非金属夹杂物的方法，属于炼钢精炼控制领域。该方法描述的为钢水真空精炼处理后进行钙处理的方法。而本发明方法考虑到钢中硫含量高时钙处理对Al₂O₃的变性效果较差，因此采用了分段式钙处理工艺，即在LF及RH处理结束均进行钙处理，LF精炼结束进行钙处理主要是对Al₂O₃及其高熔点复合物变性，并实施小气量吹氩，RH真空处理结束后根据增硫量喂入不同量的Ca-Si线进行钙处理，降低硫化物夹杂(即A类夹杂物)级别。该专利文献中对钢中[S]要求为越低越好，而本发明控制方法只需要钢中[S]含量范围为：0.015％～0.030％。

以下通过对本发明具体制备例证明本发明控制方法的有益效果。

说明：

[Als]表示钢中酸溶铝，其含量用百分数表示。

[S]表示钢中硫，其含量用百分数表示；[C]、[Si]等表示钢中对应的元素或化合物，其含量用百分数表示。

a[O]表示氧活度。

实施例1

以半钢为转炉冶炼的原料，钢成分的质量百分比为：C：3.5％，Mn：0.05％，Cr：0.04％，P：0.07％，S：0.06％，V：0.029％，Ti：0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

转炉冶炼后出钢终点碳含量为0.05％，氧活度(a[O])为480ppm。在出钢至20％时根据钢水碳含量加入适量的铝铁进行脱氧，铝铁加入量为4.7kg/t_钢水。所述铝铁主要成分为：Al：35％～45％，Fe：55％～65％，其余为不可避免的杂质。铝铁加完后，按照钢种成分要求，加入所需要的合金；在出钢至30％时向钢包内加入第一批6.5kg/吨钢的精炼渣进行渣洗，出完钢后立即加入改性剂3.5Kg/t_钢水，吹氩精炼8min后，钢包顶渣的组成为：CaO：47.5％，SiO₂：10.2％，Al₂O₃：23％，CaF₂：4.2％，MgO：6.4％，FeO：3.85％，其余为微量杂质；钢水中[S]：0.022％，[Als]：0.05％。

将脱氧合金化后的钢水加入钢包中，将钢包运到LF处理工位。然后向钢包内加入第二批精炼渣和铝粒炼进行加热精炼，所述精炼渣加入量3.5kg/t_钢水，铝粒加入量0.72kg/t_钢水。第一批铝粒加入量为0.36kg/t_钢水，加热精炼时间5min后加入第二批0.18kg/t_钢水铝粒，加热精炼时间5min后加入第三批0.18kg/t_钢水铝粒。所述第一批精炼渣和所述第二批精炼渣的成分相同，所述精炼渣的组分按重量百分数为：CaO：68％，SiO₂：4.5％，Al₂O₃：3％，CaF₂：9％，MgO：4.5％。

LF精炼55min后，钢水内[S]：0.008％，酸溶铝为0.045％，并且温度为1650℃。向钢包内喂CaSi线0.7kg/t_钢水，以1.2L/(min·t_钢水)的气量吹氩8min后出站；钢水出站温度为1620℃。LF出站钢包顶渣组成控制为：CaO：51％，SiO₂：6.4％，Al₂O₃：33.1％，CaF₂：4.3％，MgO：4.2％，FeO：0.5％，其余为微量杂质。

将钢包精炼后的钢包送到RH工位进行真空脱气处理，保持真空度小于3mbar(300Pa)的处理时间13min，真空处理8min后根据RH进站钢水成分补加钢种成分所需合金，然后加入含硫合金，将硫控制为0.027％；让钢水在真空室内循环流动为6min，使成分均匀，破真空。钢包出站前向钢包内喂CaSi线0.95kg/t_钢水，以1.3L/(min·t_钢水)的气量吹氩9min后，钢水温度1578℃。

RH处理结束钢水送往200mm×200mm断面的连铸机在保护浇注条件下铸成铸坯。

将所得连铸坯轧制成Φ40mm圆钢，钢中全氧T[O]：0.0017％，圆钢夹杂物评级如表2按照《GB/T10561-2005》评级方法评级。根据以上方法制备的易切削齿轮钢的夹杂评级均较低。

表2 圆钢夹杂物评级表

实施例2

以半钢为转炉冶炼的原料，半钢的成分的质量百分比为：C：3.6％，Mn：0.06％，Cr：0.05％，P：0.065％，S：0.07％，V：0.028％，Ti：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。

转炉冶炼后出钢终点碳含量控制在0.06％，氧活度(a[O])控制在410ppm。在出钢至20％时根据钢水碳含量加入适量的铝铁进行脱氧，铝铁加入量为4.0kg/吨钢。所述铝铁主要成分为：Al：35％～45％，Fe：55％～65％，其余为不可避免的杂质。铝铁加完后，按照钢种成分要求，加入所需要的合金；在出钢至30％时向钢包内加入第一批7.0kg/t_钢水的精炼渣进行渣洗，出完钢后立即加入改性剂3.8Kg/t_钢水，吹氩精炼10min后，钢包顶渣的组成为：CaO：50.6％，SiO₂：9.5％，Al₂O₃：24.5％，CaF₂：5.0％，MgO：5.9％，FeO：2.75％，其余为微量杂质。钢水中[S]：0.027％，[Als]：0.04％。

将脱氧合金化后的钢水加入钢包中，将钢包运到LF处理工位。然后向钢包内加入第二批精炼渣和铝粒炼进行加热精炼，所述精炼渣加入量3.7kg/t_钢水，铝粒加入量0.5kg/t_钢水。第一批铝粒加入量为0.25kg/t_钢水，加热精炼时间5min后加入第二批0.15kg/t_钢水铝粒，加热精炼时间5min后加入第三批0.10kg/t_钢水铝粒。所述第一批精炼渣和所述第二批精炼渣的成分相同，所述精炼渣的组分按重量百分数为：CaO：71％，SiO₂：4.3％，Al₂O₃：3.2％，Na₂O：3.8％，CaF₂：8.2％，MgO：4.8％。

LF精炼48min后，钢水内[S]：0.012％，酸溶铝为0.038％，并且温度为1648℃，向钢包内喂CaSi线0.6kg/t_钢水，以0.9L/(min·t_钢水)的气量吹氩9min后出站；钢水出站温度为1618℃。LF出站钢包顶渣组成控制为：CaO：55.3％，SiO₂：3.9％，Al₂O₃：28.7％，CaF₂：5.1％，MgO：5.3％，FeO：0.4％，其余为微量杂质。钢水[S]≤0.015％，[Als]0.03～0.05％。

将钢包精炼后的钢包送到RH工位进行真空脱气处理，保持真空度小于3mbar(300Pa)的处理时间14min，真空处理9min后根据RH进站钢水成分补加钢种成分所需合金然后加入含硫合金，将硫控制为0.028％；让钢水在真空室内循环流动为7min，使成分均匀，破真空。钢包出站前向钢包内喂CaSi线0.75kg/t_钢水，以0.8L/(min·t_钢水)的气量吹氩10min后，钢水出站温度1569℃。

将所得连铸坯轧制成50mm圆钢，钢中全氧T[O]：0.0014％，圆钢夹杂物评级如表3，按照《GB/T10561-2005》评级方法评级。根据以上方法制备的易切削齿轮钢的夹杂评级均较低。

表3 圆钢夹杂物评级表

实施例3

以半钢为转炉冶炼的原料，半钢的成分的质量百分比为：C：3.8％，Mn：0.08％，Cr：0.06％，P：0.075％，S：0.080％，V：0.0285％，Ti：0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质。

转炉冶炼后出钢终点碳含量为0.08％，氧活度(a[O])为320ppm。在出钢过程中根据钢水碳含量加入适量的铝铁进行脱氧，铝铁加入量为3.5kg/吨钢。所述铝铁主要成分为：Al：35％～45％，Fe：55％～65％，其余为不可避免的杂质。铝铁加完后，按照钢种成分要求，加入所需要的合金；在出钢至30％时向钢包内加入第一批7.5kg/t_钢水的精炼渣进行渣洗，出完钢后立即加入改性剂4.0Kg/t_钢水，吹氩精炼10min后，钢包顶渣的组成为：CaO：53.4％，SiO₂：5.2％，Al₂O₃：20.1％，CaF₂：5.7％，MgO：5.1％，FeO：2.1％，其余为微量杂质。钢水中[S]：0.028％，[Als]：0.042％。

将脱氧合金化后的钢水加入钢包中，将钢包运到LF处理工位。然后向钢包内加入第二批精炼渣和铝粒炼进行加热精炼，所述精炼渣加入量4.0kg/t_钢水，铝粒加入量0.55kg/t_钢水。第一批铝粒加入量为0.25kg/t_钢水，加热精炼时间5min后加入第二批0.15kg/t_钢水铝粒，加热精炼时间5min后加入第三批0.15kg/t_钢水铝粒。所述第一批精炼渣和所述第二批精炼渣的成分相同，所述精炼渣的组分按重量百分数为：CaO：72％，SiO₂：4.5％，Al₂O₃：3.3％，Na₂O：3.2％，CaF₂：8.8％，MgO：4.9％。

LF精炼42min后，钢水内[S]：0.010％，酸溶铝为0.045％，温度为1650℃。向钢包内喂CaSi线0.8kg/t_钢水，以0.7L/(min·t_钢水)的气量吹氩10min后出站；钢水出站温度为1622℃。LF出站钢包顶渣组成控制为：CaO：58.1％，SiO₂：2.5％，Al₂O₃：25.4％，CaF₂：6.0％，MgO：7.1％，FeO：0.35％，其余为微量杂质。

将钢包精炼后的钢包送到RH工位进行真空脱气处理，保持真空度小于3mbar(300Pa)的处理时间14min，真空处理9min后根据RH进站钢水成分补加钢种成分所需合金然后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制为0.027％；让钢水在真空室内循环流动为8min，使成分均匀，破真空。钢包出站前向钢包内喂CaSi线0.85kg/t_钢水，以0.6L/(min·t_钢水)的气量吹氩11min后，钢水温度1566℃。

将所得连铸坯轧制成Φ35mm圆钢，钢中全氧T[O]：0.0010％，圆钢夹杂物评级如表4，按照《GB/T10561-2005》评级方法评级。根据以上方法制备的易切削齿轮钢的夹杂评级均较低。

表4 圆钢夹杂物评级表

实施例4

采用该方法冶炼汽车前轴或曲轴用非调质钢48MnV。48MnV钢化学成分见表5。

表5 非调质钢48MnV的化学成分(按质量百分数计，单位为％)

C	Si	Mn	P	S	V
						0.45～0.51	0.17～0.37	0.90～1.20	≤0.035	0.008～0.035	0.05～0.10

以半钢为转炉冶炼的原料，钢成分的质量百分比为：C：3.6％，Mn：0.04％，Cr：0.03％，P：0.065％，S：0.075％，V：0.028％，Ti：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。

转炉冶炼后出钢终点碳含量为0.08％，氧活度(a[O])为410ppm。在出钢至20％时根据钢水碳含量加入适量的铝铁进行脱氧，铝铁加入量为3.8kg/t_钢水。所述铝铁主要成分为：Al：35％～45％，Fe：55％～65％，其余为不可避免的杂质。铝铁加完后，按照钢种成分要求，加入所需要的合金；在出钢至30％时向钢包内加入第一批6.5kg/吨钢的精炼渣进行渣洗，出完钢后立即加入改性剂3.5Kg/t_钢水，吹氩精炼8min后，钢包顶渣的组成为：CaO：48.9％，SiO₂：10.8％，Al₂O₃：21％，CaF₂：4.5％，MgO：6.8％，FeO：3.5％，其余为微量杂质；钢水中[S]：0.045％，[Als]：0.05％。

将脱氧合金化后的钢水加入钢包中，将钢包运到LF处理工位。然后向钢包内加入第二批精炼渣和铝粒炼进行加热精炼，所述精炼渣加入量3.8kg/t_钢水，铝粒加入量0.64kg/t_钢水。第一批铝粒加入量为0.32kg/t_钢水，加热精炼时间5min后加入第二批0.17kg/t_钢水铝粒，加热精炼时间5min后加入第三批0.15kg/t_钢水铝粒。所述第一批精炼渣和所述第二批精炼渣的成分相同，所述精炼渣的组分按重量百分数为：CaO：69％，SiO₂：4.1％，Al₂O₃：2.5％，CaF₂：8.5％，MgO：3.0％。

LF精炼45min后，钢水内[S]：0.011％，酸溶铝为0.040％，并且温度为1630℃。向钢包内喂CaSi线0.65kg/t_钢水，以1.0L/(min·t_钢水)的气量吹氩8min后出站；钢水出站温度为1620℃。LF出站钢包顶渣组成控制为：CaO：50％，SiO₂：6.5％，Al₂O₃：30％，CaF₂：4.5％，MgO：5.8％，FeO：0.6％，其余为微量杂质。

将钢包精炼后的钢包送到RH工位进行真空脱气处理，保持真空度小于3mbar(300Pa)的处理时间10min，真空处理8min后根据RH进站钢水成分补加钢种成分所需合金，然后加入含硫合金，将硫控制为0.020％；让钢水在真空室内循环流动为6min，使成分均匀，破真空。钢包出站前向钢包内喂CaSi线0.45kg/t_钢水，以1.1L/(min·t_钢水)的气量吹氩8min后，钢水温度1558℃。

RH处理结束钢水送往360mm×450mm断面的连铸机在保护浇注条件下铸成铸坯。

将所得连铸坯轧制成Φ140mm圆钢，钢中全氧T[O]：0.0012％，圆钢夹杂物评级如表6，按照《GB/T10561-2005》评级方法评级。根据以上方法制备的非调质钢的夹杂评级均较低。

表6 圆钢夹杂物评级表

通过具体实施方式对本发明夹杂物控制方法的工艺流程、关键步骤、参数所做的说明，以及制备实例体现出本发明控制方法可有效控制夹杂物含量，尤其可达到钢材T[O]≤20ppm的效果。综上，本发明夹杂物控制方法简单易行，现场工艺流程改造方便，可行性强，应用前景广。

Claims

1.钢中夹杂物的控制方法，工艺流程包括：A、转炉炼钢；B、出钢渣洗；C、LF精炼；D、RH真空处理；E、连铸；其特征在于：在步骤C所述的LF精炼时，控制LF精炼出站时钢包顶渣的组成为：CaO50%～60%，SiO₂≤7%，Al₂O₃25～35%，CaF₂4%～7%，MgO≤8%，FeO≤0.7%，其余为微量杂质；钢水中[S]≤0.030%，[Als]0.03～0.05%；

采用分段式钙处理：在LF精炼后进行第一次钙处理，然后在RH真空处理后进行第二次钙处理；

所述的在LF精炼后进行第一次钙处理是指：在LF处理工位使钢水温度达1615～1635℃时加入含钙合金进行钙处理，含钙合金的加入量如下：

下限为：（0.15+钢水酸溶铝质量百分数×1000）×0.29/含钙合金中钙的质量百分数；

上限为：（0.25+钢水酸溶铝质量百分数×1000）×0.29/含钙合金中钙的质量百分数；

加入量单位为kg/t_钢水；

所述的在RH真空处理后进行第二次钙处理是指：在RH处理工位，当钢水的化学成分满足要求后，在钢包出站前向钢包内加入含钙合金：含钙合金的加入量如下：

下限为：4500×（RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数）×0.29/含钙合金中钙的质量百分数；

上限为：5500×（RH出站硫质量百分数-RH进站硫质量百分数）×0.29/含钙合金中钙的质量百分数；

加入量单位为：kg/t_钢水。

2.根据权利要求1所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：在步骤B所述的出钢渣洗，控制出钢渣洗后的钢包顶渣的组成为：CaO45%～55%，SiO₂≤12%，Al₂O₃ 15～25%，CaF₂3%～6%，MgO≤10%，FeO≤4.0%，其余为微量杂质；钢水中[S]≤0.050%，[Als]0.04%～0.07%。

3.根据权利要求1所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：所述的含钙合金为CaSi。

4.根据权利要求1所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：步骤B中，出钢渣洗是指：在出钢30%～50%时，向钢包内第一次加入5～7kg/吨钢的精炼渣进行渣洗，出完钢后立即加入改性剂2～4Kg/t_钢水，吹氩精炼6～14min；

其中，所述改性剂的成分以下述重量百分比计含有：Al₂O₃≥30%、CaO≤50%、Al≥10%；

所述的精炼渣中各化学成分按重量百分比计为：CaO65%～85%，SiO₂≤5%，Al₂O₃≤3%，CaF₂7%～15%，MgO≤6%，以上化学成分之和满足100%。

5.根据权利要求4所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：改性剂的成分以下述重量百分比计含有Al₂O₃35～45%、CaO40～50%、Al≥10%。

6.根据权利要求4所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：步骤C中，LF精炼是指：在LF处理工位，向钢包第二次加入3～5kg/t_钢水的精炼渣和0.3～0.8kg/t_钢水的铝粒炼进行加热精炼；

7.根据权利要求4所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：所述精炼渣中，各化学成分按重量百分比计为CaO65%～85%，SiO₂≤5%，Al₂O₃≤3%，CaF₂7%～15%，MgO≤6%，以上化学成分之和满足100%的，是采用以下述重量百分比的原料直接混合制成：活性石灰80%～85%、萤石15%～20%。

8.根据权利要求1所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：步骤A中，控制转炉炼钢出钢终点：碳含量控制在0.05%～0.08%，氧活度控制在300～500ppm。

9.根据权利要求1所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：钢水在第一次钙处理后，小气量吹氩5～10min后出站，吹氩强度为0.6～1.5L/（min·t_钢水）。

10.根据权利要求1所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：钢水在第二次钙处理后，小气量吹氩≥8min出站，吹氩强度为0.6～1.5L/（min·t_钢水）。

11.根据权利要求1-10任一项所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：所述的钢为含硫铝镇静钢，硫含量为0.008%～0.1%。

12.根据权利要求1-10任一项所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：所述的钢为含硫非调质钢，型号为48MnV，要求硫含量为0.008%～0.035%。

13.根据权利要求1-10任一项所述的钢中夹杂物的控制方法，其特征在于：所述的钢为易切削齿轮钢，型号为20CrMnTi，其主要成分的重量百分比为：碳0.17%～0.23%、硅0.15%～0.35%、锰0.90%～1.10%、磷≤0.015%、硫0.015%～0.030%、铬1.10%～1.35%、钛0.04%～0.10%，[Als]0.010%～0.040%，余量为铁及杂质。