CN106048127A - 一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法，通过对转炉冶炼过程控制、转炉出钢过程控制及炉外精炼过程控制，使钢液得到需要的氧含量，在LF精炼过程应用特定的合金元素及铜镁线对钢液进行脱氧，使钢中的一次脱氧产物进入炉渣，以保持该特定元素在钢液和炉渣之间的平衡。同时，在LF精炼过程中将钢液中硫的百分含量控制为0.002~0.003，以确保钢液在凝固过程中生成符合氧化物冶金技术要求的二次氧化物粒子，在钢液凝固和降温过程中，硫化锰以细小氧化物粒子为核心进行析出生产内部为氧化物、外部被硫化锰包裹的复合夹杂，这种细小的复合夹杂物粒子在钢的相变过程能够诱导生成针状铁素体，细化金属组织，显著改善材料的强度和韧性。

Description

一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及到要求大线能量焊接的钢种的转炉冶炼及炉外精炼控制方法。
背景技术
传统技术的对高强度、厚规格钢板等焊接性能要求较高的钢种以及韧性要求较高的非调质钢种的冶炼，一般都是通过成分设计来达到改善焊接性能或冲击韧性要求，如通过提高相应合金含量、降低碳当量、合适的PCM值等来提高钢种的焊接性能，改善其冲击韧性的。但是这种方法不仅提高了生产成本，而且钢板焊接性能的提高及韧性的改善也很有限。
大线能量焊接要求在1400℃高温下有很强钉轧作用的粒子，并且能进一步细化焊接热影响区组织，以减小焊接部位和母材性能的差异；非调质钢则要求在保证材料韧性的情况下能省去热锻后的调质处理，以降低生产成本。而且随着社会的发展和技术的进步，大线能量焊接是未来的发展趋势，因此，通过喂入铜镁线得到细小的氧化物粒子将为大线能量焊接提供技术保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法，通知过对冶炼过程脱氧工艺的控制，利用钢-渣-夹杂物之间的平衡得到含有合适的溶解氧的钢液，通过LF精炼炉、VD真空处理炉及软吹去除钢中的一次氧化物夹杂，通过喂入铜镁线使钢液在凝固过程生成细小的二次氧化物夹杂，使它们成为诱导生成针状铁素体的形核核心，从而达到改善非调质钢的韧性和高强度厚钢板焊接性能的目的。
发明的技术方案：
一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法，具体工艺步骤包括：
（1）转炉吹炼终点控制钢液中的氧含量为400~700ppm，转炉出钢过程加入弱脱氧合金对钢液进行脱氧和合金化。
（2）出钢结束后对钢液进行强吹氩搅拌，不喂Al线；钢液进入LF精炼工位后，对钢液进行化渣、升温，此过程不添加任何脱氧剂，当温度达到1550~1580℃范围后对钢液进行定氧。
（3）当钢液中的氧含量为35~50ppm时，向钢液中加入钛合金或相关稀土元素对钢液进行脱氧，软吹搅拌4~6 min后对钢液进行定氧，再进行造渣操作得到精炼炉渣。
（4）脱氧、合金化结束后，对钢液进行定氧、取样，根据钢液中的氧含量喂入150~400m铜镁线，待钢液中的铝、镁、钛、氧、硫等元素含量达到要求后，加入8~12kg硼铁，钢液进入VD真空处理炉进行真空处理，破空后对钢液定氧、测温、取样，氧含量为5~10ppm时，软吹5~10min后上台浇注。
（5）钢水浇注过程保持过热度为15~25℃。
本发明的重点是利用铜镁线进行氧化物冶金的控制。本发明的有益效果是：通过采用合适的脱氧工艺、炉外精炼工艺，对冶炼过程钢液中的氧含量进行合理的控制，使炉渣-钢液-夹杂物之间趋近于动态平衡，去除钢中大颗粒的一次氧化物夹杂，同时喂入铜镁线，以便在钢液凝固过程中得到细小的二次氧化物粒子，并且使这种细小的二次氧化物粒子成为诱导针状铁素体或晶内铁素体的形核核心，达到改善目标钢种组织和性能的目的。
附图说明
图1为采用本方法冶炼得到的铸坯中典型夹杂物照片及成分。
图2 为采用本方法得到的铸坯金相组织照片。
图3 为采用本方法得到材上的夹杂物及其周围的组织。
具体实施方式
实施例一: 一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法
入炉铁水先进行铁水预处理，处理后铁水硫含量[S]=0.022%，温度1292℃，铁水入转炉前必须将渣扒干净。转炉冶炼加入铁水及废钢，铁水135吨，废钢18吨。具体工艺步骤如下：
（1）转炉终点控制[C]=0.060%，[P]=0.008%，[O]=842ppm；严格挡渣出钢，渣厚≤50mm，出钢时间5min，出钢1/5向钢包中加入硅铁（FeSi）和锰铁(FeMn)进行脱氧，同时向钢包中加入预熔渣400kg，石灰550Kg，出钢3/5加完合金及渣料，脱氧没有加铝铁(FeAl)等含铝铁合金，其他合金按正常要求添加；钢液在炉后不喂铝线，只进行测温和吹氩操作。
（2）钢水运送到LF精炼工位后，先送电5min，送电过程加入适量的造渣料，然后测温1573℃，再对钢液进行定氧，定氧结果为48ppm。
（3）此时向钢水中加入220kg钛铁对钢液进行脱氧合金化，加入钛铁后，吹Ar搅拌5min，再对钢液定氧为8ppm。
（4）然后对钢液进行正常的造渣和加热升温，造渣升温结束后，对钢液进行合金化，然后对钢液进行定氧为6ppm，喂入150m 铜镁线，然后对钢液进行钙处理，在LF精炼末期按成分要求加入B铁10kg（150t装入量，硼铁需准确称量），确保B铁必须加入到钢水中。精炼结束前对钢液进行定氧，溶解氧含量0.0016%，将钢水运送到VD炉进行真空处理。破空后对钢液定氧、测温、取样，氧含量为9ppm，软吹15min后上台浇注。
（5）钢水浇注过程的平均过热度为17℃。
实施例二：一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法
入炉铁水先进行铁水预处理，处理后铁水硫含量[S]=0.025%，温度1295℃，铁水入转炉前必须将渣扒干净。转炉冶炼加入铁水及废钢，铁水136t，废钢17t。具体工艺步骤如下：
（1）转炉终点控制[C]=0.0530%，P=0.009%，[O]=783ppm；严格挡渣出钢，渣厚≤50mm，出钢时间6min，出钢1/5向钢包中加入硅铁（FeSi）和锰铁(FeMn)进行脱氧，同时向钢包中加入预熔渣300kg，石灰650kg，出钢3/5加完合金及渣料，禁止加入铝铁(FeAl)等含铝铁合金进行脱氧，其他合金按正常要求添加；钢液在炉后不喂铝线，只进行测温和吹氩操作。
（2）钢水运送到LF精炼工位后，先送电5min，送电过程加入适量的造渣料，然后测温1568℃，再对钢液进行定氧，定氧结果为45ppm。
（3）此时向钢水中加入210kg钛铁对钢液进行脱氧合金化，加入钛铁后，吹Ar搅拌5min，再对钢液定氧为9ppm。
（4）然后对钢液进行正常的造渣和加热升温，造渣升温结束后，对钢液进行合金化，然后对钢液进行定氧为8ppm，喂入200m 铜镁线，然后对钢液进行钙处理，在LF精炼末期按成分要求加入B铁10kg（150t装入量，硼铁需准确称量），确保B铁必须加入到钢水中。精炼结束前对钢液进行定氧，溶解氧含量0.0013%，将钢水运送到VD炉进行真空处理。破空后对钢液定氧、测温、取样，氧含量为7ppm，软吹15min后上台浇注。
（5）钢水浇注过程的平均过热度为18℃。
对试验炉次钢中氧化物夹杂的检测分析发现，钢中氧化物粒子成分合适、尺寸细小、呈球形或类球形，且分布均匀，典型夹杂物见图1，铸坯组织见图2，材上夹杂物及其周围组织见图3。

Claims (1)

1.一种利用铜镁线进行氧化物冶金的方法，其特征在于具体工艺步骤包括：
（1）转炉吹炼终点控制钢液中的氧含量为400~700ppm，转炉出钢过程加入弱脱氧合金对钢液进行脱氧和合金化；
（2）出钢结束后对钢液进行强吹氩搅拌，不喂Al线；钢液进入LF精炼工位后，对钢液进行化渣、升温，此过程不添加任何脱氧剂，当温度达到1550~1580℃范围后对钢液进行定氧；
（3）当钢液中的氧含量为35~50ppm时，向钢液中加入钛合金或相关稀土元素对钢液进行脱氧，软吹搅拌4~6 min后对钢液进行定氧，再进行造渣操作得到精炼炉渣；
（4）脱氧、合金化结束后，对钢液进行定氧、取样，根据钢液中的氧含量喂入150~400m铜镁线，待钢液中的铝、镁、钛、氧、硫等元素含量达到要求后，加入8~12kg硼铁，钢液进入VD真空处理炉进行真空处理，破空后对钢液定氧、测温、取样，氧含量为5~10ppm时，软吹5~10min后上台浇注；
（5）钢水浇注过程保持过热度为15~25℃。
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