CN105603158B - 一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，RH到站后调整碳、氧及温度满足：温度为1610℃～1620℃时，0.015wt%≤C<0.025wt%，0.045wt%≤O<0.055wt%；温度为1620℃~1630℃时，0.025wt%≤C<0.035wt%，0.055 wt%≤O<0.065wt%；温度为1630℃~1640℃时，0.035wt%≤C<0.045wt%，0.065wt%≤O<0.075wt%。本发明可将碳含量控制在0.0020wt%≤C≤0.0030 wt%，碳含量精确度为±0.0003wt%，具有控制精度高，操作简单的优点。

Description

一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法
技术领域
本发明涉及一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，属于炼钢工艺控制技术领域。
背景技术
超低碳烘烤硬化钢简称ULC-BH（Ultra low car-bon-bake hardening）钢，是以IF钢为基础的新一代汽车用钢，其特点是利用加入微量合金元素固定C、N元素，使其在热轧及冷轧过程中有利于织构的充分发展以得到良好的深冲性能，并通过控制热处理工艺，溶解部分析出的碳氮化物得到一定的固溶碳原子；固溶的C原子在烘烤过程中会向位错偏聚形成“柯氏气团”，这些在位错上聚集的C原子会对位错产生钉扎，从而使BH钢的变形抗力增大，硬度增加，屈服强度提高，即获得所需的烘烤硬化值（BH值）。烘烤硬化值的大小与钢中固溶碳含量有直接关系，尤其是超低碳烘烤硬化钢。因此在超低碳烘烤硬化钢的开发过程中，要求钢中具有0.002wt% ~ 0.003wt%的含碳量。由于超低碳烘烤硬化钢的固溶碳含量非常低，而且范围苛刻，采用普通的控制方式经常会造成固溶碳含量超标或不足，致使烘烤硬化钢铸坯达不到标准要求，成为降级板坯，大幅度提高超低碳烘烤硬化钢的冶炼成本。为此，发明一种能够精准控制超低碳烘烤硬化钢中碳含量的方法成为众多炼钢厂面临的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，解决超低碳烘烤硬化钢中碳含量的精准控制问题。
解决上述技术问题的技术方案为：
一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，包括以下步骤：
（1）、当转炉钢水中0.015≤C≤0.045（wt%）、0.045≤O≤0.075（wt %）、温度1670℃~ 1700℃时组织转炉出钢；
（2）、出钢至1/5~1/4时向钢包中加入萤石，萤石加入完成后，向钢包中加入小粒石灰；
（3）、出完钢后根据钢包渣层熔化情况，若渣层为熔化状态，直接向钢包内加入铝渣；若钢包渣层结壳，打开钢包底吹进行强搅拌，确保渣层完全熔化后关闭钢包底吹，然后向钢包内加入铝渣；
（4）、RH 到站，取钢水样分析碳含量、测温定氧，采用加碳粉、吹氧、加废钢的方式使碳含量、氧含量及温度满足以下对应关系：温度为1610℃～1620℃时，0.015wt%≤ C <0.025wt%，0.045wt% ≤ O < 0.055wt%；温度为1620℃~1630℃时，0.025wt%≤ C <0.035wt%，0.055 wt% ≤ O < 0.065wt%；温度为1630℃~1640℃时，0.035wt% ≤ C <0.045wt%，0.065wt% ≤ O < 0.075wt%；而后开启RH真空泵抽真空至80～100mbar、真空循环提升气体流量在6~9（NL/min）/ 吨钢的条件下真空循环10~15min ；再进行深脱碳操作，要求RH 炉保持真空度在1.2 mbar ～0.6mbar，真空循环提升气体流量控制在9~13（NL/min）/ 吨钢状态下循环10~15min；
（5）、真空脱碳完成后，保持真空度在1.2 mbar -0.6mbar之间，真空循环提升气体流量控制在9~13（NL/min）/ 吨钢之间，再次取钢水样分析碳含量、测温定氧，当钢中碳含量降至0.0005wt %～0.0010 wt %时，加入铝粒进行脱氧合金化，脱氧完成后，加入中碳锰铁将钢中碳含量调整到0.0023wt %～0.0027wt %，然后加入电解锰将钢中锰含量调整到0.30wt %～ 0.70 wt %；
（6）真空脱碳完成以后，保持真空度在1.2 mbar ～0.6mbar，真空循环提升气体流量控制在9~13（NL/min）/ 吨钢之间状态，循环时间达到15～25min，破真空出钢，破真空后不进行顶渣改质，保障静置时间≥25min。
上述的一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，所述步骤（2）出钢至1/5~1/4时按1.5 ~ 2.0kg/吨钢的加入量向钢包中加入萤石，萤石中CaF2的重量百分含量≥70%；萤石加入完成后，按2.0~3.5kg/吨钢的加入量向钢包中加入小粒石灰，小粒石灰粒度为3~5mm，氧化钙的重量百分含量大于90%，活性度≥300ml；所述步骤（3）中铝渣的加入量为2.0 ~3.0kg/吨钢，铝渣中金属铝的重量百分含量≥40%；所述步骤（5）中铝粒的加入量为0.5~2.5kg/t；中碳锰铁的碳含量为1.0 wt %～2.0 wt %。
上述的一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，要求钢包使用无碳钢包，渣线部分要求使用低碳镁砖，全程禁止钢包底吹氩。
本发明有益效果为：
采用本发明冶炼完成后的超低碳烘烤硬化钢的碳含量可控制在：0.0020wt%≤C≤0.0030 wt%，碳含量精确度为±0.0003wt%，具有控制精度高，操作简单、无需增加新型设备等优点，适合在各类钢厂进行推广，前景广阔。
具体实施方式
本发明涉及一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，具体实施过程如下：
当转炉钢水中0.015≤C≤0.045（wt%），0.045≤O≤0.075 （wt %），温度1670℃ ~1700℃时组织转炉出钢；出钢至1/5～1/4时按1.5 ~ 2.0kg/吨钢的加入量向钢包中加入萤石，萤石中CaF2的重量百分含量≥70%；萤石加入完成后，按2.0~3.5kg/吨钢的加入量向钢包中加小粒石灰，小粒石灰粒度为3~5mm，氧化钙的重量百分含量大于90%，活性度≥300ml；出完钢后根据钢包渣层熔化情况，如果渣层为熔化状态，直接向钢包内加入2.0 ~3.0kg/吨钢铝渣；如果钢包渣层结壳，打开钢包底吹进行强搅拌，确保渣层完全熔化后关闭钢包底吹，再加入2.0 ~3.0kg/吨钢铝渣；钢水到RH后，取钢水样分析碳含量、测温定氧，根据检测情况，采用加碳粉、吹氧、加废钢等方式进行先行处理，使碳含量、氧含量及温度满足以下对应关系：温度为1610℃～1620℃时， 0.015wt%≤ C < 0.025wt%，0.045wt% ≤ O <0.055wt%；温度为1620℃~1630℃时，0.025wt%≤ C <0.035wt%，0.055 wt% ≤ O <0.065wt%；温度为1630℃~1640℃时，0.035wt% ≤ C <0.045wt%，0.065wt% ≤ O <0.075wt%；而后开启RH真空泵抽真空至80-100mbar、真空循环提升气体流量在6~9（NL/min）/ 吨钢的条件下真空循环10~15min ；再进行深脱碳操作，要求RH 炉保持真空度在1.2mbar～0.6mbar，真空循环提升气体流量控制在9～13（NL/min）/ 吨钢状态下循环10~15min；深脱碳完成后，在真空度为1.2 mbar ～0.6mbar，循环提升气体流量在9~13（NL/min）/吨钢的状态下，再次取钢水样分析碳含量、测温定氧，当钢中碳含量降至0.0005wt %～0.0010 wt %时，按0.5~2.5kg/t的加入量加入铝粒进行脱氧合金化，脱氧完成后，加入碳含量为1.0 wt % ～2.0 wt %的中碳锰铁，将钢中碳含量调整到0.0023wt %～0.0027wt %，然后加入电解锰将钢中锰含量调整到0.30 wt %～ 0.70 wt %；脱碳结束后，在真空循环提升气体流量在9~13（NL/min）/吨钢的状态下，真空循环时间达到15~ 25 min，破真空出钢，破真空后不进行顶渣改质，保障静置时间≥25min；钢包使用无碳钢包，渣线部分要求使用低碳镁砖，全程禁止钢包底吹氩。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
以260 吨转炉生产超低碳烘烤硬化钢的过程为例。
实施例1：
转炉出钢量为275吨，出钢时钢水碳含量为0.015wt%，氧含量为0.045wt%，温度为1670℃；出钢至1/4时按向钢包中加入400kg萤石，萤石中CaF2的重量百分含量为70%；萤石加入完成后，按600kg的加入量向钢包中加小粒石灰，小粒石灰粒度为4mm，氧化钙的重量百分含量95%，活性度300ml；出完钢后渣层为熔化状态，直接向钢包内加入600kg铝渣；钢水到RH后，取钢水样分析碳含量为0.022wt%、氧含量为0.047wt%、测温1618℃，无需先行处理，开启RH真空泵抽真空至90mbar、真空循环提升气体流量在7NL/min/ 吨钢的条件下真空循环10min；进行深脱碳操作，RH 炉抽真空至0.9mbar，真空循环提升气体流量为10NL/min/ 吨钢，循环时间10min；深脱碳结束后，保持真空度0.9mbar，真空循环提升气体流量为10NL/min/ 吨钢，在真空循环状态下，再次取钢水样，分析碳含量为0.001wt %、温度为1610℃，氧含量为0.030%，加入300kg的铝粒进行脱氧合金化，脱氧完成后，加入345kg的碳含量为1.3wt %的中碳锰铁，将钢中碳含量调整到0.0025wt %，此时钢中锰含量为0.09wt%，然后加入1621kg的电解锰将钢种锰含量调整到0.65wt%。最后加入磷铁、铌铁将其他元素调整在钢种规定范围；深脱碳完成后，真空度0.9mbar，真空循环提升气体流量为10NL/min/ 吨钢，真空循环时间满20 min，破真空出钢，破真空后不进行顶渣改质，保障静置时间25min；钢包使用无碳钢包，渣线部分要求使用低碳镁砖，全程禁止钢包底吹氩，浇铸完成后，在铸坯上取样化验，钢种碳含量为0.0026wt，锰含量为0.64%满足生产要求。
实例2：
转炉出钢量为275吨，出钢时钢水碳含量为0.031wt%，氧含量为0.061 wt %，出钢温度为1679℃；出钢至1/5时按向钢包中加入450kg萤石，萤石中CaF2的重量百分含量为75%；萤石加入完成后，按550kg的加入量向钢包中加小粒石灰，小粒石灰粒度为3mm，氧化钙的重量百分含量95%，活性度300ml；出完钢后渣层为熔化状态，直接向钢包内加入550kg铝渣；钢水到RH后，取钢水样分析碳含量为0.031wt%、氧含量为0.058wt%、测温1627℃，无需先行处理，开启RH真空泵抽真空至80mbar、真空循环提升气体流量在6NL/min/ 吨钢的条件下真空循环15min；进行深脱碳操作，RH 炉抽真空至1.2mbar，真空循环提升气体流量控制在9NL/min/ 吨钢状态下循环15min；保持1.2mbar的真空度，循环提升气体流量9NL/min/ 吨钢，在真空循环状态下，再次取钢水样分析碳含量为0.0009wt %、温度为1612℃，氧含量为0.035%，加入320kg的铝粒进行脱氧合金化，脱氧完成后，加入368kg的碳含量为1.3 wt %的中碳锰铁，将钢中碳含量调整到0.0025wt %，此时钢中锰含量为0.1wt%，然后加入1592kg的电解锰将钢种锰含量调整到0.65wt%。最后加入磷铁、铌铁将其他元素调整在钢种规定范围；深脱碳完成后，真空度1.2mbar，真空循环提升气体流量为9NL/min/ 吨钢，真空循环时间满25min后，破真空出钢，破真空后不进行顶渣改质，保障静置时间30min；钢包使用无碳钢包，渣线部分要求使用低碳镁砖，全程禁止钢包底吹氩。浇铸完成后，在铸坯上取样化验，钢种碳含量为0.0025wt，锰含量为0.66%满足生产要求。
实例3：
转炉出钢量为275吨，出钢时钢水碳含量为0.045wt%，氧含量为0.075 wt %，温度为1700℃；出钢至1/4时按向钢包中加入400kg萤石，萤石中CaF2的重量百分含量为80%；萤石加入完成后，按700kg的加入量向钢包中加小粒石灰，小粒石灰粒度为5mm，氧化钙的重量百分含量95%，活性度350ml；出完钢后渣层为熔化状态，直接向钢包内加入600kg铝渣；钢水到RH后，取钢水样分析碳含量为0.041wt%、氧含量为0.055wt%、测温1635℃，钢中氧含量偏低，需先进行吹入50m3的氧气，将钢中氧含量提高到0.070wt%，而后开启RH真空泵抽真空至100mbar、真空循环提升气体流量在9NL/min/ 吨钢的条件下真空循环12min；进行深脱碳操作，RH 炉抽真空0.6mbar，真空循环提升气体流量控制为13NL/min/ 吨钢，循环13min；深脱碳完成后，保持0.6mbar的真空度，循环气体流量13NL/min/ 吨钢，在真空循环状态下，再次取钢水样分析碳含量为0.008wt %、温度为1610℃，氧含量为0.032%，加入310kg的铝粒进行脱氧合金化，脱氧完成后，加入391kg的碳含量为1.3 wt %的中碳锰铁，将钢中碳含量调整到0.0025wt %，此时钢中锰含量为0.11wt%，然后加入1563kg的电解锰将钢种锰含量调整到0.65wt%。最后加入磷铁、铌铁将其他元素调整到钢种规定范围；深脱碳完成后，真空度保持0.6mbar，循环提升气体流量保持13NL/min/ 吨钢，真空循环时间满20 min后，破真空出钢，破真空后不进行顶渣改质，保障静置时间≥25min；钢包使用无碳钢包，渣线部分要求使用低碳镁砖，全程禁止钢包底吹氩。浇铸完成后，在铸坯上取样化验，钢种碳含量为0.0027wt，锰含量为0.63%满足生产要求。

Claims (3)

1.一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、当转炉钢水中0.015≤C≤0.045（wt%）、0.045≤O≤0.075（wt %）、温度1670℃ ~1700℃时组织转炉出钢；
（2）、出钢至1/5~1/4时向钢包中加入萤石，萤石加入完成后，向钢包中加入小粒石灰；
（3）、出完钢后根据钢包渣层熔化情况，若渣层为熔化状态，直接向钢包内加入铝渣；若钢包渣层结壳，打开钢包底吹进行强搅拌，确保渣层完全熔化后关闭钢包底吹，然后向钢包内加入铝渣；
（4）、RH 到站，取钢水样分析碳含量、测温定氧，采用加碳粉、吹氧、加废钢的方式使碳含量、氧含量及温度满足以下对应关系：1610℃＜温度≤1620℃时，0.015wt%≤ C <0.025wt%，0.045wt% ≤ O < 0.055wt%；1620℃＜温度≤1630℃时，0.025wt%≤ C <0.035wt%，0.055 wt% ≤ O < 0.065wt%；1630℃＜温度≤1640℃时，0.035wt% ≤ C <0.045wt%，0.065wt% ≤ O < 0.075wt%；而后开启RH真空泵抽真空至80～100mbar、真空循环提升气体流量在6~9（NL/min）/ 吨钢的条件下真空循环10~15min ；再进行深脱碳操作，要求RH 炉保持真空度在1.2 mbar ～0.6mbar，真空循环提升气体流量控制在9~13（NL/min）/ 吨钢状态下循环10~15min；
（5）、真空脱碳完成后，保持真空度在1.2 mbar -0.6mbar之间，真空循环提升气体流量控制在9~13（NL/min）/ 吨钢之间，再次取钢水样分析碳含量、测温定氧，当钢中碳含量降至0.0005wt %～0.0010 wt %时，加入铝粒进行脱氧合金化，脱氧完成后，加入中碳锰铁将钢中碳含量调整到0.0023wt %～0.0027wt %，然后加入电解锰将钢中锰含量调整到0.30 wt%～ 0.70 wt %；
（6）、真空脱碳完成以后，保持真空度在1.2 mbar ～0.6mbar，真空循环提升气体流量控制在9~13（NL/min）/ 吨钢之间状态，循环时间达到15～25min，破真空出钢，破真空后不进行顶渣改质，保障静置时间≥25min。
2.如权利要求1所述的一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，其特征在于：所述步骤（2）出钢至1/5~1/4时按1.5 ~ 2.0kg/吨钢的加入量向钢包中加入萤石，萤石中CaF2的重量百分含量≥70%；萤石加入完成后，按2.0~3.5kg/吨钢的加入量向钢包中加入小粒石灰，小粒石灰粒度为3~5mm，氧化钙的重量百分含量大于90%，活性度≥300ml；所述步骤（3）中铝渣的加入量为2.0 ~3.0kg/吨钢，铝渣中金属铝的重量百分含量≥40%；所述步骤（5）中铝粒的加入量为0.5~2.5kg/t；中碳锰铁的碳含量为1.0 wt %～2.0 wt %。
3.如权利要求1或2所述的一种控制超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量的方法，其特征在于：要求钢包使用无碳钢包，渣线部分要求使用低碳镁砖，全程禁止钢包底吹氩。
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