CN105385808B

CN105385808B - 一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法

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Publication number: CN105385808B
Application number: CN201510764086.XA
Authority: CN
Inventors: 申明辉; 郭小龙; 黎世德; 王若平; 杨佳欣; 高洋
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2018-08-07
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: CN105385808A

Abstract

一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法：经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测；在出钢中进行合金化，并根据钢水中氧含量确定合金化中加入合金的次序，即：当钢水中的氧含量≤1000ppm时，采取先加铝铁，后加硅铁的方式；当钢水中的氧含量大于1000ppm时，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并控制钢渣中的SiO₂含量不低于25wt%；真空处理及后工序。本发明根据转炉出钢氧含量确定合金加入顺序来控制钢渣成分，操作简单，容易控制，并能稳定的生产出磁性能优良的高磁感取向硅钢。

Description

一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法

技术领域

本发明涉及一种高磁感取向硅钢的冶炼方法，具体地属于一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法。

背景技术

取向硅钢已被广泛地应于变压器或马达等的铁芯材料，这种材料的结晶方位高度地集积于被称为高斯方位（G0ss方位）的{110}<001>方位，其特性主要按磁导率或铁损等电磁特性来评价。

取向硅钢冶炼钢水中一般要求Ti<0.003%，因为钛会形成比BN和AlN更稳定的TiN，不适合用作抑制剂。在热轧和常化过程中，TiN可作为AlN和MnS析出核心形成粗大复合析出物。TiS也使渗N不均匀，二次再结晶不完善。

钢中的氧化物夹杂一方面影响磁畴结构和磁化行为，另一方面可能会阻碍二次再结晶晶粒长大，因此尽可能的降低钢中的氧化物夹杂含量，而降低氧化夹杂含量的一个重要手段就是控制合适出钢氧含量和钢渣成分。钢水经过RH精炼后，大于5mm的氧化物夹杂基本都会被去除，小于5mm的氧化物夹杂不易上浮去除。取向硅钢中的氧化物夹杂主要是MnO、SiO₂、Al₂O₃等，MnO熔点低（1140℃），其黏滞性比钢低，所以热轧时沿轧向伸长。SiO₂熔点高（1723℃），其黏滞性比钢高，热轧沿轧向不伸长，大多时候钢中的夹杂物是MnO、SiO₂、Al₂O₃的复合物。

自从1968年日本新日铁公司制造出了高磁感取向硅钢以来，人们不断开发出新的工艺和方法来提高钢水纯净度和降低氧化物夹杂含量。

文献UK.Patent,No.1450330中，要求转炉控制吹炼终点Mn≤0.065%，出钢氧含量[O] ≤1000ppm，N≤35ppm，C=0.03-0.05%,取向硅钢B₈值增高。该文献要求入炉铁水锰含量小于0.3%，一次吹炼后锰含量降低，但出钢和真空处理过程中往往存在回锰现象，对锰含量的控制带来困难。

日本公开特许公报，昭48-61319，1973文献，要求出钢时钢水中氧含量最好控制在小于0.1%，并加入铝脱氧，铝加入量大于（O%×8）kg/t，钢中残余Als0.005%。当钢中氧含量与加铝量的乘积大于8时，w(SiO₂)/w(Al₂O₃)明显下降，即SiO₂含量降低，B₈增高。因为形成大量的Al₂O₃在以后的真空处理时更易上浮，并且可作为MnS析出核心的SiO₂数量减少。以SiO₂为核心析出的MnS粗大（2-3微米或几十微米），难以固溶。该文献对控制钢中的夹杂物十分有效，但出钢过程中铝会将钢渣中的有害元素Ti、V等还原到钢水中，最终影响成品磁性能。

日本公开的特许公报，平4-337031，1992文献，提出以MnS或MnSe作为抑制剂时，钢中Als，Ti和V含量应尽量低。最好选用含小于0.01%Ti和小于0.05%Al的75%硅铁合金以及不使用含TiO₂和Al₂O₃的耐火材料。采用低钒铁水和低钒硅铁合金，使钢水中V<0.001%，B8可达1.92。该文献虽然极大地提高了钢水的纯净度，但要使用专用合金和耐火材料，冶炼成本过高，无法推广使用。

日本公开特许公报，平9-279246， 1997；平10-273715，1998文献，提出控制转炉冶炼后，钢水中Ti和Al分别小于0.003%，从出钢开始到RH处理结束之前加含50%以上SiO₂（硅砂）熔剂形成氧化性炉渣，使炉渣碱度CaO/SiO₂<1.2，进行氧化精炼，加一些高于1500 ℃高熔点熔剂（如MgO、 SiO₂等），使钢包中炉渣固化或出钢加硅后扒渣，铸坯中Ti和Al含量分别小于10ppm。该方法加SiO₂熔剂不会使钢水中硅含量降低，而且可去除铝、钛等氧化物，但该文献仅适用于不含铝的取向硅钢，若钢中含有铝，连铸浇钢时由于炉渣与钢水的氧化反应，从而使连铸后期的钢水中铝含量降低，产品磁性波动。

发明内容

本发明在于解决由于钢渣返Ti和合金增Ti，使最终浇注前钢水的Ti含量接近30ppm，影响钢水的纯净度的问题，通过控制出钢氧含量及合金加入顺序，来降低钢中氧化物夹杂及残余元素Ti含量在20ppm以下，以提高取向硅钢产品磁性能。

本申请人在研究中发现，转炉出钢时不同的合金加入顺序会形成不同的钢渣成分，而钢渣成分对控制钢水中Ti含量有重要影响。高磁感取向硅钢精炼渣的基础成分为CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系，根据CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系SELF-SreM热力学模型，可以估算渣中SiO₂含量对钢中[Ti]含量的影响，即随着渣中SiO₂含量的提高，钢液中与其平衡的[Ti]含量是下降的。要使钢中[Ti]含量降到20ppm以下，则渣中的SiO₂含量需要在25%以上。为此，本发明采取如下措施予以实现：

一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法，其步骤：

1）经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测；

2）在出钢过程中进行合金化，在合金化时，根据钢水中氧含量确定合金化中加入合金的次序，即：

当钢水中的氧含量≤1000ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式；当钢水中的氧含量大于1000ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并控制钢渣中的SiO₂含量不低于25wt%；

3）进行真空处理及后工序。

其在于：当钢渣中的SiO₂含量低于25wt%时，则在真空处理中通过添加硅砂使钢渣中的SiO₂含量达到25wt%以上。

本发明之所以在合金化时，根据检测到的钢水中氧含量，而改变添加合金的顺序，即采取当钢水中的氧含量≤1000ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式；当钢水中的氧含量大于1000ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式，是因为在研究试验中发现，当钢水中的氧含量≤1000ppm时，采取先加铝铁，后加硅铁的合金化方式，生成的Al₂O₃、SiO₂等氧化物夹杂在真空处理过程中能够充分长大上浮进入渣中，使钢中的氧化物夹杂明显降低，中间包全氧含量可达10ppm左右。若通过真空加硅砂使钢渣中SiO₂含量大于25%，根据反应平衡（见图1），铸坯中的钛含量可控制在20ppm以下；当钢水中的氧含量大于1000ppm时，采取先加硅铁，后加铝铁的合金化方式，不加硅砂就可以使钢渣中SiO₂含量大于25%，保证铸坯中钛含量在20ppm以下。虽然氧化物夹杂略有增加，中间包全氧含量在15ppm以上，但成品磁性能依然优良。

本发明与现有技术相比，本发明根据转炉出钢氧含量确定合金加入顺序来控制钢渣成分，操作简单，容易控制，并能稳定的生产出磁性能优良的高磁感取向硅钢。

附图说明

图1为钢渣中SiO₂含量对钢中[Ti]的影响曲线图；

图2 为出钢氧含量与成品P17/50 的关系曲线图；

注：图2中的小方框范围内为本发明先加硅铁的情况。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

本发明及对比例总共用两种不同成分、采用本发明的冶炼方法在转炉冶炼高磁感取向硅钢，具体实施如下：

第一种：高磁感取向硅钢的组分及重量百分比含量为：C：0.03-0.06%，Si：3.00-3.35%，Mn：0.065-0.120%，S：0.003- 0.015%，N： 0.004-0.007%，Sn： 0.03-0.06%，Cu：0.025-0.045%，Als：0.025-0.035%等，其余成分为Fe及不可避免的杂质；

其冶炼步骤：

1）经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测；

3）进行真空处理及后工序。

表1为按照第一种设定成分，在进行冶炼时根据钢水中氧含量采取的合金料添加顺序情况及结果列表。

表1

第二种：高磁感取向硅钢的组分及重量百分比含量为：C：0.03-0.06%，Si：3.00-3.35%，Mn：0.065-0.120%，S：0.003- 0.015%，P：0.015-0.035%，N： 0.004-0.007%，Sn：0.03-0.06%，Cu：0.025-0.045%，Als：0.025-0.035%等，其余成分为Fe及不可避免的杂质；

其冶炼步骤：

1）经转炉冶炼结束后，对钢水中的含氧量进行检测；

2）在出钢中进行合金化，在合金化时，根据钢水中氧量确定合金化中加入合金的次序，即：

3）进行真空处理及后工序。

表2为按照第二种设定成分，在进行冶炼时根据钢水中氧含量采取的合金料添加顺序情况及结果列表。

表2

从表1及表2可以看出，根据转炉出钢氧含量选择不同的添加合金化次序，可以有效控制高磁感取向硅钢中的钛含量≤20ppm，最终成品磁性能优异。

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

1.一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法，其步骤：

1）经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测；

当钢水中的氧含量≤1000ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式；当钢水中的氧含量大于1000ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并控制钢渣中的SiO₂含量不低于25wt%；当钢渣中的SiO₂含量低于25wt%时，则在真空处理中通过添加硅砂使钢渣中的SiO₂含量达到25wt%以上；

3）进行真空处理及后工序。