CN107400751A - 控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法 - Google Patents

控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法，其包括转炉工序和精炼工序，所述转炉工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，并采用硅锰脱氧；所述精炼工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，钢包砖采用Al2O3≤5wt%耐火砖，钢包不得使用铝镇静钢钢包，采用R=1.4～1.7的精炼渣。本方法能够有效改善钢水可浇性，减少连铸事故停浇；同时，采用所述的精炼渣能够有效控制钢中脆性夹杂物产生，使得钢中夹杂物种类改善为塑性夹杂物，提高钢材拉拔性能。

Description

控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种炼钢方法，尤其是一种控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法。
背景技术
随着我国钢铁行业的快速发展，钢铁产能逐渐趋于稳定，而品种结构调整和质量稳定性的提升成为行业发展的方向之一。中碳高硅高锰钢广泛应用于桥梁、铁路、建筑等领域，近几年来发展速度较快，如30MnSi钢种是一种预应力钢筋混凝土用钢，通过预应力加工既可以提高强度又能够节约原材料，降低生产成本。该系列钢种所生产的产品在后续加工中一般强度都在1000MPa以上，对钢材的质量要求如纯净度、夹杂物、气体等较高。因此，该系列钢种在冶炼生产时不仅要进行粗炼，还要对钢水进行精炼。一般情况，通过LF精炼炉处理可以满足对夹杂物、气体等质量要求。而LF精炼过程中夹杂物的控制就显得极为重要，如果钢中脆性夹杂物较多，严重时不仅会造成产品后续加工过程发生拉拔断裂，甚至在连铸浇注过程中发生钢水可浇性差，生产中断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括转炉工序和精炼工序，所述转炉工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，并采用硅锰脱氧；所述精炼工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，钢包砖采用Al2O3≤5wt%耐火砖，钢包不得使用铝镇静钢钢包，采用R=1.4～1.7的精炼渣。
本发明所述精炼工序中精炼渣主要组分的重量百分含量为：CaO 45～50%，SiO230～35%，MgO 7～10%，Al2O3≤5%，FeO+MnO≤1%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明能够有效改善钢水可浇性，减少连铸事故停浇；同时，采用所述的精炼渣能够有效控制钢中脆性夹杂物产生，使得钢中夹杂物种类改善为塑性夹杂物，提高钢材拉拔性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法采用下述工艺：钢水中的Al2O3属于高熔点化合物，熔点为2020℃，对于中碳高硅高锰钢一般液相线较低，如30MnSi钢中液相线为1500℃，连铸浇注温度在1515～1535℃。因此，在浇注条件下，钢水中的Al2O3会析出粘附在塞棒棒头与水口腕部，堵塞钢水流动，从而造成断流。同时，钢中的Al2O3属于脆性夹杂，在后续轧制、拉拔等加工过程中夹杂物基本不发生变形，只有金属变形，金属变形时夹杂物与基体之间产生滑动，界面结合力下降，并沿着金属变形方向产生微裂纹和空洞，成为裂纹源，在变形量较大的加工过程中产生脆断或开裂。因此，需要控制钢中Al2O3的数量。而通过控制原材料中含铝合金等物料的使用，能够减少铝的脱氧产物（即Al2O3），同时通过本方法所述的精炼渣，减少炉渣中Al2O3的含量，从而控制住钢中Al2O3的来源，避免了脆性夹杂物的产生，保证了钢水的可浇性。因此，本方法所述转炉工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，并采用硅锰脱氧；所述精炼工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，钢包砖采用Al2O3≤5wt%耐火砖，钢包不得使用铝镇静钢钢包，以有效的减少脱氧过程中炉渣和钢中Al2O3脆性夹杂的来源。
钢水的流动性控制与高熔点的非金属夹杂物有关，这种非金属夹杂物的来源主要有脱氧产物、精炼渣、耐材脱落等，其中影响较大的是精炼渣的控制，通过合理的精炼渣设计可以将高熔点的非金属夹杂物改变为低熔点的夹杂物。钢中塑性夹杂物的控制的关键也是要通过精炼过程中的渣钢反应控制钢液中的w[Al]，从而实现夹杂物为塑性夹杂物。对于硅镇静钢，控制钢液较低的铝含量，可以得到低熔点的脱氧产物，同时，在使用含铝较低的铁合金时还要防止铝从炉渣（或耐火材料）中溶解到钢水中。钢水和渣（夹杂物）有关反应为：2(Al2O3)＋3[Si]＝4[Al]＋3(SiO2)。为了抑制这个反应，要选择的精炼渣Al2O3的活度小，SiO2的活度大。而采用碱度为1.4～1.7的精炼渣抑制铝从渣中还原溶解，把渣中Al2O3的活度控制得低一些防止钢水增铝，夹杂物中Al2O3的含量就降低，钢中的夹杂物就变为具有一定塑性的低熔点夹杂物。从而满足了钢水的流动性控制和塑性夹杂物的控制要求。精炼渣主要组分最好控制为：w(CaO)=45～50%，w(SiO2)=30～35%，w(MgO)=7～10%，w(Al2O3)≤5%，w(FeO+MnO)≤1%，R=1.4～1.7。
实施例1：本控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法如下所述。
冶炼的钢种为30MnSi。所述转炉工序使用Al含量0.5%低铝硅铁，并采用硅锰脱氧，不能采用铝脱氧；所述精炼工序使用Al含量0.5%低铝硅铁，使用钢包砖采用含Al2O3含量5.0%的耐火砖，同时，钢包使用硅镇静钢钢包；精炼渣主要质量组分为：CaO 47%，SiO2 35%，MgO 8%，Al2O3 5%，FeO+MnO=0.6%，R=1.4。
本实施例所得精炼钢水中的夹杂物中脆性夹杂物含量为23～44%。
实施例2：本控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法如下所述。
冶炼的钢种为55SiCrA。所述转炉工序使用Al含量0.5%的低铝硅铁，并采用硅锰脱氧，不能采用铝脱氧；所述精炼工序使用Al含量0.4%的低铝硅铁，使用钢包砖采用含Al2O3含量5.0%的耐火砖，同时，钢包使用硅镇静钢钢包；精炼渣主要质量组分为：CaO 50%，SiO232%，MgO 9%，Al2O3 3%，FeO+MnO=1.0%，R=1.6。
本实施例所得精炼钢水中的夹杂物中脆性夹杂物含量为25～41%。
实施例3：本控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法如下所述。
冶炼的钢种为50CrVA。所述转炉工序使用Al含量0.4%的低铝硅铁，并采用硅锰脱氧，不能采用铝脱氧；所述精炼工序使用Al含量0.5%的低铝硅铁，使用钢包砖采用含Al2O3含量4.0%的耐火砖，同时，钢包使用硅镇静钢钢包；精炼渣主要质量组分为：CaO 45%，SiO232%，MgO 7%，Al2O3 4%，FeO+MnO=0.8%，R=1.5。
本实施例所得精炼钢水中的夹杂物中脆性夹杂物含量为20～41%。
实施例4：本控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法如下所述。
冶炼的钢种为60Si2Mn。所述转炉工序使用Al含量0.4%低铝硅铁，并采用硅锰脱氧，不采用铝脱氧；所述精炼工序使用Al含量0.4%低铝硅铁，使用钢包砖采用含Al2O3含量5%的耐火砖，同时，钢包使用HRB400钢钢包；精炼渣主要质量组分为：CaO 48%，SiO2 30%，MgO10%，Al2O3 3%，FeO+MnO=0.7%，R=1.7。
本实施例所得精炼钢水中的夹杂物中脆性夹杂物含量为20～44%。
使用统计：河北某钢厂采用原工艺生产中碳高硅高锰钢40炉次，精炼钢水中的夹杂物中脆性夹杂物含量为32～85%；采用本方法后，冶炼135炉次，精炼钢水夹杂物中脆性夹杂物含量为23～44%,脆性夹杂物含量下降9～41%。

Claims (2)

1.一种控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法，其包括转炉工序和精炼工序，其特征在于：所述转炉工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，并采用硅锰脱氧；所述精炼工序采用Al≤0.5wt%的低铝硅铁，钢包砖采用Al2O3≤5wt%耐火砖，钢包不得使用铝镇静钢钢包，采用R=1.4～1.7的精炼渣。
2.根据权利要求1所述的控制中碳高硅高锰钢中脆性夹杂物的冶炼方法，其特征在于，所述精炼工序中精炼渣主要组分的重量百分含量为：CaO 45～50%，SiO2 30～35%，MgO 7～10%，Al2O3≤5%，FeO+MnO≤1%。
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