CN106148661A - 一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化的工艺流程 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金工业领域，为一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化的工艺流程。所述工艺流程包括炼钢、连铸、热轧和冷拉拔四个步骤，通过控制四个步骤中的条件，在炼钢步骤中将夹杂物集中控制在低熔点锰铝榴石夹杂物与鳞石英区域，并随后生成为包括MnO‑SiO2‑Al2O3母体相和在母体相上析出的SiO2石英相的两相夹杂物，将两相夹杂物经多道次热轧逐步发生延伸形变，并利用MnO‑SiO2‑Al2O3母体相与SiO2石英相在变形性能上的差异，采用多道次的冷变形加工，逐步实现MnO‑SiO2‑Al2O3母体相与SiO2石英相的相分离，利用硬质石英相分割MnO‑SiO2‑Al2O3母体相而最终实现夹杂物尺寸细小化。

Description

一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化的工艺流程
技术领域
本发明属于冶金工业领域，为一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化的工艺流程。
背景技术
Si是钢铁生产中广泛使用的脱氧剂，例如悬挂弹簧、切割钢丝、钢帘线、阀门弹簧等线材的生产。大尺寸、不变形的夹杂物是这些钢材拉拔加工断裂与服役时疲劳破坏的主要原因。由于夹杂物不可能全部由钢中去除，此类Si脱氧钢一般要求将夹杂物的成分控制在MnO-SiO2-Al2O3相图中锰铝榴石低熔点区域各组元成分含量为：MnO=30~50wt%、SiO2=30~50wt%、Al2O3=10~20wt%。
相关技术与研究的不足在于：一方面，良好的变形性能不利于夹杂物尺寸的细小化；另一方面，未研究炼钢、钢的凝固、钢材热轧与钢材冷加工环节在Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化时的协同作用。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化控制的工艺流程，要求协同控制、匹配炼钢、连铸、热轧、冷拉拔工艺，将钢中夹杂物控制为(MnO-SiO2-Al2O3)+SiO2两相夹杂物（即锰铝榴石与石英两相共存），利用其在多道次热轧与冷变形加工过程中的变形特性实现最终尺寸的细小化。
本发明所用的技术方案为：
一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化控制的工艺流程，所述工艺流程包括炼钢、连铸、热轧和冷拉拔四个步骤，通过控制四个步骤中的条件，在所述炼钢步骤中将夹杂物集中控制在低熔点锰铝榴石夹杂物与鳞石英区域，在连铸步骤中控制所述夹杂物生成为包括MnO-SiO2-Al2O3母体相和在母体相上析出的SiO2石英相的两相夹杂物，在热轧步骤中使所述两相夹杂物经多道次热轧逐步发生延伸形变，在冷拉拔步骤中利用MnO-SiO2-Al2O3母体相与SiO2石英相在变形性能上的差异，采用多道次的冷变形加工，逐步实现MnO-SiO2-Al2O3母体相与SiO2石英相的相分离，并利用硬质石英相分割MnO-SiO2-Al2O3母体相而最终实现夹杂物尺寸细小化。
进一步地，所述炼钢步骤中具体条件为，出钢约1/5~2/5时向钢包内按吨钢加入量1.5~3kg计加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧（超过此加入量易导致钢中大量生成SiO2夹杂物并残留于钢中，另外可能使钢液中硅含量超标；低于此加入量则不能有效充分地脱氧，不利于夹杂物控制）；钢包精炼时炉渣碱度控制为0.5~1.0（高于该范围时夹杂物组成将向高CaO含量区域偏移；低于范围则易在精炼过程中便大量生成纯SiO2夹杂物且钢液中溶解氧含量过高），Al2O3含量控制在0~10wt%（高于该范围时易导致钢液中酸溶铝含量超标而使夹杂物中Al2O3含量过高），（FetO+MnO）的含量<2wt%（含量过高不利于控制炉渣对钢液的二次氧化过程）；钢包内气氛压力大于1个大气压、浇注时中间包内氧气浓度均控制低于0.5%（氧浓度高于该范围不利于控制钢液的二次氧化）：中间包在开浇前通入Ar气5~20min并在浇注全程中持续通入Ar气进行密封操作，炉内气氛压力大于1个大气压。
进一步地，所述连铸步骤中具体条件为，连铸所用连铸坯选用大断面，其横截面规格不低于200mm×200mm，1100~1270℃加热并保温3~10小时。
进一步地，所述热轧步骤中具体条件为，压缩比不低于5~10，热轧3~7次。
进一步地，所述冷拉拔步骤中具体条件为，2~3道次、每道次压缩比不低于1.5（若单道次压缩比过低，则夹杂物不易破碎；多道次的总压缩比过低，不利于夹杂物破碎后的分离）。利用冷加工过程中的大变形量，使钢中夹杂物发生进一步的破碎，最终成为尺寸更为细小的夹杂物。
采用本发明的有益效果在于：
通过在Si脱氧钢制备过程中控制生成(MnO-SiO2-Al2O3)+SiO2系两相夹杂物，利用其在多道次热轧与冷轧过程中的变形特性及热加工和冷拉拔的协同作用可有效实现夹杂物尺寸的细小化，从而大幅度提高Si脱氧钢的拉拔性能。
附图说明
图1、Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化的方法示意图；
图2、未控制冷拉拔参数Si脱氧钢中典型(MnO-SiO2-Al2O3)+SiO2系两相夹杂物；
图3、控制冷拉拔参数Si脱氧钢中典型(MnO-SiO2-Al2O3)+SiO2系两相夹杂物。
具体实施方式
为使本发明的技术理念、要解决的技术问题、技术方案和要点更加清楚明了，下面将结合附图对本发明的具体实施案例进行详细描述。
本发明实施方式如下：
（1）转炉/电炉出钢约1/5~2/5时向钢包内按吨钢加入量约1.5~3kg加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧；
（2）钢包精炼时炉渣须同时控制碱度约0.5~1.0，Al2O3含量控制在0~10wt%，（FetO+MnO）<2wt%；
（3）精炼时钢包内、浇注时中间包内氧气浓度均控制低于0.5%：钢包精炼时需通入氩气保证炉内微正压气氛，中间包在开浇前须通入Ar气5~20min并在浇注全程中持续通入Ar气进行密封操作；
（4）采用大断面连铸坯进行连铸，连铸坯热轧前加热至1100~1270℃并长时间保温（3~10小时）后进行热轧；
（5）根据切割钢丝产品要求的径向尺寸，控制、匹配热轧盘条在冷拉拔过程中各道次的变形量。
上述工艺过程中，如仅控制热加工中的工艺参数，由280×325mm断面规格连铸坯热轧至φ5.5mm盘条时，钢中(MnO-SiO2-Al2O3)+SiO2系两相夹杂物可发生部分变形但不能在轧制发生充分地延长与破碎，如图2所示；控制热加工工艺参数同时对冷拉拔参数进一步控制为2-3道次，压缩比不小1.5，则钢丝中(MnO-SiO2-Al2O3)+SiO2系两相夹杂物如图3所示。对比发现，同时控制冷加工中参数得到的夹杂物尺寸更细小。
根据本发明的技术方法，国内某钢厂进行了工业试验：转炉出钢时按2kg吨钢加入量加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧；精炼时炉渣碱度约1.0、Al2O3含量约5wt%、（FetO+MnO）约1.8wt%，精炼全程采用底吹Ar操作并保证炉内氧气浓度低于0.5wt%；中间包开浇前通入高纯Ar气10min使包内氧气浓度小于5wt%；采用325mm×280mm断面规格大方坯进行连铸，连铸坯加热至1250℃后保温5h后进行热轧；冷拉拔0.12mm切割钢丝时，变形量匹配方式为：φ5.5mm盘条拉拔至4.3mm中丝、0.89mm中丝后最终拉拔为0.12mm切割钢丝。钢丝生产过程中，φ5.5mm盘条连续拉拔29602公里不断丝。

Claims (6)

1.一种实现Si脱氧钢中夹杂物尺寸细小化的工艺流程，其特征在于，所述工艺流程包括热加工和冷拉拔，在热加工中，将夹杂物集中控制在低熔点锰铝榴石夹杂物与鳞石英区域，生成为包括MnO-SiO2-Al2O3母体相和在母体相上析出的SiO2石英相的两相夹杂物，利用MnO-SiO2-Al2O3母体相与SiO2石英相在变形性能上的差异，实现MnO-SiO2-Al2O3母体相与SiO2石英相的相分离；冷拉拔中控制冷拉拔道次和压缩比，使钢中夹杂物发生进一步的破碎，最终实现夹杂物尺寸细小化。
2.如权利要求1所述工艺流程，其特征在于，所述热加工包括炼钢、连铸和热轧，所述工艺流程具体为：
（1）炼钢，炼钢过程中加适量脱氧剂脱氧并控制炼钢过程中炉渣碱度、Al2O3含量、（FetO+MnO）含量、中间包内氧气浓度及炼钢炉内气压将夹杂物集中控制在低熔点锰铝榴石夹杂物与鳞石英区域；
（2）连铸，控制连铸坯面积、连铸温度及加热时间控制所述夹杂物生成为包括MnO-SiO2-Al2O3母体相和在母体相上析出的SiO2石英相的两相夹杂物；
（3）热轧，控制热轧道次及各道次压缩比，使所述两相夹杂物经多道次热轧逐步发生延伸形变；
（4）冷拉拔，控制冷拉拔道次及每道次压缩比，利用MnO-SiO2-Al2O3母体相与SiO2石英相在变形性能上的差异，采用多道次的冷变形加工，逐步实现MnO-SiO2-Al2O3母体相与SiO2石英相的相分离，并利用硬质石英相分割MnO-SiO2-Al2O3母体相而最终实现夹杂物尺寸细小化。
3.如权利要求2所述工艺流程，其特征在于，所述炼钢的具体条件为，出钢约1/5~2/5时向钢包内按吨钢加入量1.5~3kg计加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧；钢包精炼时炉渣碱度控制为0.5~1.0，Al2O3含量控制在0~10wt%，（FetO+MnO）的含量<2wt%；钢包内气氛压力大于1个大气压、浇注时中间包内氧气浓度均控制低于0.5%：中间包在开浇前通入Ar气5~20min并在浇注全程中持续通入Ar气进行密封操作，包内气氛压力大于1个大气压。
4.如权利要求2所述工艺流程，其特征在于，所述连铸步骤中具体条件为，连铸所用连铸坯额横截面不小于200mm×200mm，1100~1270℃加热并保温3~10小时。
5.如权利要求2所述工艺流程，其特征在于，所述热轧步骤中具体条件为，压缩比不低于5~10，热轧3~7次。
6.如权利要求1-5任一所述工艺流程，其特征在于，所述冷拉拔道次为2~3道次、每道次压缩比不低于1.5。
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