CN104946851A - 能使真空感应炉超低碳钢水中o≤0.001%的冶炼方法 - Google Patents

能使真空感应炉超低碳钢水中o≤0.001%的冶炼方法 Download PDF

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能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%的冶炼方法：将原料熔化后继续控制其真空度＜10Pa，在保持10~15min后停止抽真空；向真空室内充氩气；向钢水中加铝终脱氧；向钢水加入含有CaO及CaF2的脱硫剂；再次向真空室内充氩气；加入精炼渣；将真空室内的压力形成正压；扒渣结束后停止真空炉加热并抽真空至≤10Pa；在真空室压力为1000~2000Pa下常规浇注；进行后工序。本发明通过钙处理对钢中夹杂变性，使之聚合长大上浮去除，通过造渣来吸附钢中夹杂，使钢中T[O]控制在0.001wt%以内，S脱至0.001wt%以下，且能够减少钢中夹杂特别是大颗粒夹杂。

Description

能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种超低碳钢的冶炼方法，具体地属于一种能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%，且S≤0.001%的冶炼方法。
背景技术
钢中夹杂物对产品性能有较大影响，可降低钢的强度、塑性、断裂韧性、切屑性、疲劳性、热脆性和耐蚀性。精炼过程钢中夹杂物的产生总是难以避免，一般从两方面对夹杂物进行控制：一方面通过降低钢中氧或减少外来夹杂来降低钢中夹杂物含量，另一方面通过精炼工艺来去除钢中已有的夹杂。真空感应炉在冶炼高纯净钢水过程中，一般采用工业纯铁，通过加碳、提高真空度等措施，利用真空碳-氧反应降低钢中O，以减少夹杂物的生成。
中国申请号为CN201110086519.2的文献，公布了一种真空感应炉冶炼高纯净钢的方法。该方法主要通过加碳粒脱除钢中部分氧，然后加铝进行终脱氧；钢中硫通过添加石灰去除。其只适合碳含量较高的钢种，不适合超低碳钢种的生产。
中国专利申请号为CN201110127224.5的文献，其公开了一种真空感应炉冶炼超纯净钢的快速脱硫方法，该方法也是采用碳粒预脱氧，然后加铝终脱氧；钢中硫采用沉淀脱硫法去除，冶炼过程不加渣、不造渣。该方法也只适合于对碳含量要求不高的钢种，不适合超低碳钢冶炼。
上述方法通过加碳可以只能去除钢中部分O，并不能将钢中O全部去除，因此，钢水采用脱氧剂脱氧后仍然有夹杂物存在。且对超低碳钢冶炼来说，由于不能用碳脱氧，钢中O较高，钢水采用铝脱氧后产生的夹杂将全部残留在钢中，不能有效去除，仍然会对产品性能造成严重危害。
发明内容
本发明针对现有技术存在的真空感应炉冶炼钢水中夹杂物难以去除的不足，提供一种通过钙处理对钢中夹杂变性，使之聚合长大上浮去除，通过造渣来吸附钢中夹杂，使钢中S脱至0.001%以下，且能够减少钢中夹杂特别是大颗粒夹杂的真空感应炉超低碳钢的冶炼方法。
实现上述目的的措施：
能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%的冶炼方法，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P＜10Pa，并保持10~15min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到500~600Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2~3min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入含有CaO及CaF2的脱硫剂，其加入量为30-60g/kg钢，其中 CaO：CaF2=3.5~4.5，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理10~15min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至20000~50000Pa，此时向钢水中加入硅钙合金，其中：硅含量在70~80 wt%，Ca含量在20~30wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理4.5~5.5min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照 20~40g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，同时搅拌处理10~20min，钢水温度在1600~1650℃下静置10~20min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在102000~106000 Pa，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至≤10Pa，在此真空度下并保持3~5min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1000~2000Pa；
10) 在真空室压力为1000~2000Pa下常规浇注；进行后工序。
其在于：精炼渣成分及重量百分比含量为：CaO:40-50%，Al2O3:30~40%，Al:10~15%，SiO2:≤5%。
本发明能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%的冶炼方法的技术原理如下：
由于钙与硫结合力较强，钙很容易与硫反应生成CaS，为减少CaS的生成，也为提高钙收得率，加铝深脱氧后，向钢水添加粒径在3~20mm含有CaO及CaF2的脱硫剂，这类脱硫剂效率高，通过加热搅拌可将钢中[S]降至0.001%以内。由于钙在高温下容易汽化，特别是在真空条件下更容易从钢水中逸出，因此，为减少钙蒸汽的逸出，加硅钙合金前向真空室充氩气将压力提高至20000~50000Pa，加硅钙合金后加热搅拌使钙与钢中Al2O3夹杂充分反应；由于钙可使Al2O3夹杂变性、聚合长大，因此，这类夹杂更容易上浮去除。为去除钢中夹杂，向钢水加精炼渣，待渣完全熔化后将钢水静置10-20min，通过炉渣吸附去除钢中夹杂。为减少破真空时空气的吸气，向真空室充氩气至正压，然后快速扒渣。
本发明与现有技术相比，通过钙处理对钢中夹杂变性，使之聚合长大上浮去除，通过造渣来吸附钢中夹杂，使钢中T[O]控制在0.001wt%以内，S脱至0.001wt%以下，且能够减少钢中夹杂特别是大颗粒夹杂。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
以下各实施例中的精炼渣均为在成分及重量百分比含量为：CaO:40-50%，Al2O3:30~40%，Al:10~15%，SiO2:≤5%内的取值。
实施例1
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.0015wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在9Pa，并保持11min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到505~510Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入30g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=3.5，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理12min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至20000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在72 wt%，Ca含量在28wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理4.8min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照20g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理13min，钢水温度在1600~1605℃下静置15min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在102000 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至9.5Pa，在此真空度下并保持4min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1010Pa；
10) 在真空度为1000Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.0009 wt %，S在0.00098 wt %,，完全满足要求。
实施例2
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.00195wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在8Pa，并保持12min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到530~540Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入40g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=4，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理11min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至22000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在70 wt%，Ca含量在30wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理4.7min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照25g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理10min，钢水温度在1640~1645℃下静置10min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在103000 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至9.0Pa，在此真空度下并保持3min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1150Pa；
10) 在真空度为1150Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.0008wt%， S在0.0009wt%,，完全满足要求。
实施例3
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.00173wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在7Pa，并保持11.5min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到555~560Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入45g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=4.5，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理13min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至30000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在75 wt%，Ca含量在25wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理5.0min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照30g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理14min，钢水温度在1620~1625℃下静置13min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在103500 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至8.8Pa，在此真空度下并保持4.5min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1200Pa；
10) 在真空度为1200Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.00091 wt %，S在0.00092 wt %,，完全满足要求。
实施例4
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.0025wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在6Pa，并保持13min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到585~590Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入50g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=3.7，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理14min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至40000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在78 wt%，Ca含量在22wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理4.6min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照35g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理16min，钢水温度在1610~1615℃下静置17min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在104000 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至7.0Pa，在此真空度下并保持3.7min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1450Pa；
10) 在真空度为1450Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.00081 wt %， S在0.0008 wt %,，完全满足要求。
实施例5
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.0021wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在5Pa，并保持14min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到595~600Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入55g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=3.9，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理12.5min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至45000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在77 wt%，Ca含量在23wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理5.1min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照40g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理17min，钢水温度在1630~1635℃下静置12min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在104500 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至5.0Pa，在此真空度下并保持5min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1700Pa；
10) 在真空度1700Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.0007 wt %，[S]在0.0009 wt %,，完全满足要求。
实施例6
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.0082wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在4Pa，并保持14.5min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到570~575Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入60g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=4.2，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理15min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至50000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在80 wt%，Ca含量在20wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理5.4min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照37g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理15min，钢水温度在1645~1650℃下静置19min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在105000 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至8.0Pa，在此真空度下并保持3.9min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1900Pa；
10) 在真空度为1900Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.0009 wt %，S在0.0007 wt %,，完全满足要求。
实施例7
采用真空感应炉冶炼碳含量在0.0023wt%的超低碳钢，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P在8.5Pa，并保持15min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到525~530Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入48g/kg钢含有CaO及CaF2的脱硫剂，其中 CaO：CaF2=4.1，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理14.5min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至47000Pa，此时向钢液水中加入硅钙合金，其中：硅含量在76 wt%，Ca含量在24wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理5.5min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照28g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，并搅拌处理20min，钢水温度在1615~1620℃下静置20min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在106000 Pa ，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至7.8Pa，在此真空度下并保持4.2min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到2000Pa；
10) 在真空度为2000Pa下常规浇注；进行后工序。
经检测，钢束终点钢水中的T[O]为0.0008 wt %，S在0.0006 wt %,，完全满足要求。
     本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1.能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%的冶炼方法，其步骤：
1）将真空感应炉中的原料熔化后，继续控制其真空度P＜10Pa，并保持10~15min，停止抽真空；
2) 向真空室内充氩气，至使之压力达到500~600Pa；
3) 向钢水中加铝进行终脱氧，加入量以使钢水中的氧含量达到设定值为准；在加铝结束后的2~3min后，根据钢种设定要求，添加其它合金调整成分；
4) 向钢水加入含有CaO及CaF2的脱硫剂，其加入量为30-60g/kg钢，其中 CaO：CaF2=3.5~4.5，并控制CaO及CaF2粒径在3~20mm；在加入结束后继续搅拌处理10~15min；
5) 再次向真空室内充氩气，使其内压力升至20000~50000Pa，此时向钢水中加入硅钙合金，其中：硅含量在70~80 wt%，Ca含量在20~30wt%，在加入硅钙合金结束后，继续处理4.5~5.5min；
6) 向钢水加入精炼渣，其按照 20~40g/kg钢加入；同时对感应炉加热化渣，同时搅拌处理10~20min，钢水温度在1600~1650℃下静置10~20min；
7) 将真空室内的压力形成正压，控制其压力在102000~106000 Pa，后快速扒渣；
8）扒渣结束后停止真空炉加热，并抽真空至≤10Pa，在此真空度下并保持3~5min；
9）向真空室内充氩气，致使真空室内压力达到1000~2000Pa；
10) 在真空室压力为1000~2000Pa下常规浇注；进行后工序。
2.如权利要求1所述的能使真空感应炉超低碳钢水中能使真空感应炉超低碳钢水中O≤0.001%的冶炼方法，其特征在于：精炼渣成分及重量百分比含量为：CaO:40-50%，Al2O3:30~40%，Al:10~15%，SiO2:≤5%。
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