CN104846148B - 一种超低温用钢的夹杂物控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低温用钢的夹杂物控制方法，首先在炉后采用1.5‑1.7kg/吨的铝块进行强脱氧，为钢水精炼创造条件；然后对钢液进行LF炉精炼处理，精炼开始10‑15分钟内完成升温造渣，顶渣碱度控制在6‑8，渣量控制在14‑17kg/吨钢，还包括钙处理工艺；根据钢水中S含量、精炼渣顶渣中钙铝比以及Ca的收得率控制钙的喂入量，将钢水中钙硫比控制在1.0‑1.6，精炼渣中钙铝比控制在1.5‑1.8。本发明通过优化钙处理工艺，控制钢液生成夹杂物类型，将现有技术工艺中钢液中呈现富集状态的夹杂物向细微分散转换，通过改善夹杂物类型来降低夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，降低夹杂物对钢低温冲击性能的影响，从而有效提高超低温钢冲击性能，提高其性能合格率、延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种炼钢过程中的夹杂物控制方法，具体的说是涉及一种超低温用钢的夹杂物控制方法。
背景技术
随着能源结构的调整，天然气、甲烷等清洁能源的使用越来越广泛。为了方便运输和存储，一般都将这些气体液化处理，而运输和存储用的罐体主体主要结构材料为以9Ni、5Ni代表的镍系超低温钢板。为了保证钢板使用安全性，镍系钢均要求超低温冲击，如9Ni、5Ni分别要求-196℃和-125℃的低温冲击。由于冲击试验采用较低温度，夹杂物的热膨胀系数与钢的基体存在差异，导致冷却过程中夹杂物与基体间形成一定应力集中，在应力作用下钢轨钢材变脆,钢板断裂破坏的倾向增大，更易发生脆性断裂破坏。因此，低温钢材在受冲击时容易产生细微裂纹，与基体结合部位的夹杂物容易成为试样断裂的起源，成为影响冲击性能的重要因素，更会引起钢材韧塑性降低，大大减少钢材使用寿命。
经检索，申请号为201110247302.5的发明专利，介绍了一种管线焊丝钢的夹杂物控制方法，该方法是通过优化精炼过程静搅工艺，降低钢中夹杂物含量；申请号为201010122508.0的发明专利，介绍了一种大线能量焊接用钢的夹杂物控制方法，该方法是通过Mg脱氧剂的加入，形成的MgO夹杂物在钢材中微细弥散分布，有利于抑制焊接热影响区奥氏体晶粒长大，促进晶内铁素体生长，从而提高厚板的大线能量焊接性能；申请号为201210573932.6的发明专利，介绍了一种高碳钢夹杂物控制方法，通过工艺控制优化减少脆性夹杂物，保证钢中夹杂物为塑性复合夹杂物体系，改善高碳钢在冷拨加工性能；申请号为200810033922.7的发明专利，介绍了一种合金结构钢的夹杂物控制方法，通过工艺优化改善钢中非金属夹杂物的组成和尺寸来提高钢材的纯洁度。
以上专利均为通过夹杂物的控制来改善钢种各种性能，但未涉及超低温钢的夹杂物对钢材冲击性能的影响及其夹杂物的控制问题。如何通过对超低温钢夹杂物的类型和形态控制来降低夹杂物对低温冲击性能的影响，有效提高低温钢板的性能和内部质量是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种通过控制夹杂物类型来降低对钢低温冲击性能的影响，从而有效提高超低温钢的性能合格率的夹杂物控制方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种超低温用钢的夹杂物控制方法，包括在转炉冶炼步骤、转炉炉后脱氧步骤和LF炉精炼步骤，其特征在于：所述转炉炉后脱氧步骤为对冶炼完毕的钢水在转炉炉后进行强脱氧；在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，即在精炼开始10-15分钟内完成升温造渣，然后根据钢水中S含量、精炼渣顶渣中的钙硫比、Ca的收得率控制钙的喂入量，将钢水中钙硫比控制在1.0-1.6，精炼渣顶渣中钙铝比控制在1.5-1.8，所得钢板的低温冲击值为185J~230J
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，所述转炉炉后强脱氧步骤中，采用1.5~1.7kg/吨钢的铝块进行强脱氧。
进一步的，所述LF炉精炼步骤中，顶渣碱度控制在6-8，渣量控制在14-17kg/吨钢。
进一步的，在所述转炉冶炼步骤中，采用单渣冶炼，转炉终点温度控制在1620~1660℃之间。
进一步的，在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.0，精炼渣顶渣中钙铝比为1.5，所得钢板的低温冲击值为185J。
进一步的，在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.3，精炼渣顶渣中钙铝比为1.6，所得钢板的低温冲击值为198J。
进一步的，在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.6，精炼渣顶渣中钙铝比为1.8，所得钢板的低温冲击值为230J。
进一步的，所得钢水中主要夹杂物为CaO-Al2O3-CaS复合夹杂物。
根据最佳钙线喂入量进行钙处理，可防止CaS在钢水凝固过程中富集，保证钢水中夹杂物以12CaO·7Al2O3液态形式存在，以便上浮除去。另外可使钢液中主要夹杂物为由CaO-Al2O3和CaS单一型夹杂向CaO-Al2O3-CaS复合夹杂转变，复合夹杂物的热膨胀系数与钢基体相近，通过改善夹杂物类型来降低夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，改善了钢的低温冲击性能。
本发明的有益效果是：本发明提出一种超低温用钢的夹杂物控制方法，主要通过优化钙处理工艺，控制钢液生成夹杂物类型，将现有技术工艺中钢液中呈现富集状态的夹杂物向细微分散转换，通过改善夹杂物类型来降低夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，降低夹杂物对钢低温冲击性能的影响，从而有效提高超低温钢冲击性能，提高其性能合格率、延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明工艺处理后钢液中复合夹杂物分布示意图。
图2是现有技术中钢液中夹杂物分布示意图。
具体实施方式
本实施例提供的一种超低温用钢的夹杂物控制方法，以超低温用9Ni钢为例，其主要工艺步骤有：
（1）转炉冶炼，采用单渣冶炼，转炉终点温度控制在1620~1660℃之间。
(2) 在转炉炉后进行脱氧，炉后在钢包内加入脱氧剂，脱氧剂采用1.5-1.7kg/吨的铝块，为钢水精炼创造条件。
(3) LF炉精炼。对钢液进行LF炉精炼处理，根据温度状况，将钢包入LF炉进行升温处理，温度控制在1650℃，将钢包运至排渣位置吊起，下方放受钢钢包，精炼开始10-15分钟内完成升温造渣，通过优化造渣工艺，在钢包内加入渣洗渣料石灰石，调整石灰加入量保证顶渣碱度控制在6-8，渣量控制在14-17kg/吨钢。有利于钢水中夹杂物吸附除去，提高钢水纯净度。
(4) 钙处理工艺。根据钢水中Alt、S含量、钙的收得率，分析确定钙处理的最佳喂入量。钙线喂入量根据钢水中钙硫比控制在1.0-1.6，精炼渣顶渣中钙铝比控制在1.5-1.8，防止CaS富集，保证钢水中夹杂物以12CaO·7Al2O3液态形式存在，以便上浮除去。
（5）排渣后，将钢包吊至LF脱氧、脱硫处理，出站温度为1640℃；然后入RH进行脱气处理；最后进入连铸机进行浇铸。
在上述步骤（4）中，按最佳钙线喂入量进行钙处理，使钢液中主要夹杂物生成类型为CaO-Al2O3-CaS复合夹杂，降低单一夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，改善钢的低温冲击性能。如图1所示，为按本发明的夹杂物控制方法进行控制得到的钢液中夹杂物分布图，图2为现有技术方法中钢液中夹杂物的分布图，由图1和图2对比可知本专利处理工艺保证了钢中夹杂物主要类型为CaO-Al2O3-CaS复合夹杂，而现有技术中夹杂物为CaO-Al2O3和CaS单一型夹杂物，且呈富集状态存在钢液中，由于各类夹杂物热膨胀系数与钢基体存在很大差异，因而严重影响了钢材的整体性能，而采用本发明处理工艺处理后的复合夹杂物呈细微分散在钢液中，钢板试验条件下的冲击值明显提高，钢种的低温冲击性能明显得到改善，性能合格率提升明显。下表为不同试样条件下的低温钢冲击性能：
表1
| 序号 | Ca/S | Ca/Al | 主要夹杂物类型 | -196℃试样冲击值，J |
| 1 | 2.35 | 2.0 | CaS较多，少数CaO-Al2O3夹杂 | 90 |
| 2 | 2.0 | 2.0 | CaS较多，少数CaO-Al2O3夹杂 | 98 |
| 3 | 0.86 | 1.0 | 以CaO-Al2O3为主，少数CaS夹杂 | 124 |
| 4 | 0.93 | 1.3 | CaO-Al2O3-CaS复合夹杂 | 178 |
| 5 | 1.15 | 1.52 | CaO- Al2O3-CaS复合夹杂 | 190 |
| 6 | 1.36 | 1.6 | CaO- Al2O3-CaS复合夹杂 | 204 |
| 7 | 1.0 | 1.5 | CaO-Al2O3-CaS复合夹杂 | 185 |
| 8 | 1.6 | 1.8 | CaO- Al2O3-CaS复合夹杂 | 230 |
| 9 | 1.3 | 1.6 | CaO- Al2O3-CaS复合夹杂 | 198 |
由上表数据可以看出，当Ca/S、Ca/Al比低于1时，钢液中主要夹杂物类型为CaO-Al2O3为主，且夹杂少数CaS；钢材试样的冲击值相对较低，当Ca/S、Ca/Al比值高于2.0时，钢液中主要夹杂物类型为CaS，且夹杂少量的CaO-Al2O3，钢材试样的冲击值更低。当Ca/S、Ca/Al比值范围分别在1.0~1.6和1.5~1.8时，钢液中主要夹杂物类型为CaO- Al2O3-CaS复合夹杂物，且试样冲击值相对更高。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种超低温用钢的夹杂物控制方法，包括在转炉冶炼步骤、转炉炉后脱氧步骤和LF炉精炼步骤，其特征在于：所述转炉炉后脱氧步骤为对冶炼完毕的钢水在转炉炉后进行强脱氧；在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，即在精炼开始10-15分钟内完成升温造渣，然后根据钢水中S含量、精炼渣顶渣钙铝比、Ca的收得率控制钙的喂入量，将钢中钙硫比控制在1.0-1.6，精炼渣中钙铝比控制在1.5-1.8，所得钢板的低温冲击值为185J~230J。
2.根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：所述转炉炉后强脱氧步骤中，采用1.5~1.7kg/吨钢的铝块进行强脱氧。
3.根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：所述LF炉精炼步骤中，顶渣碱度控制在6-8，渣量控制在14-17kg/吨钢。
4.根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述转炉冶炼步骤中，采用单渣冶炼，转炉终点温度控制在1620~1660℃之间。
5.根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.0，精炼渣顶渣中钙铝比为1.5，所得钢板的低温冲击值为185J。
6.根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.3，精炼渣顶渣中钙铝比为1.6，所得钢板的低温冲击值为198J。
7.根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.6，精炼渣顶渣中钙铝比为1.8，所得钢板的低温冲击值为230J。
8.根据权利要求1至7任一项所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：所得钢水中主要夹杂物为CaO-Al2O3-CaS复合夹杂物。
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