CN107586918B - 控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法，属于炼钢技术领域。包括工艺步骤：铁水预处理、转炉吹炼、LF精炼、RH真空处理、钙处理和薄板坯连铸；薄板坯连铸得到的铸坯中，非金属夹杂物由[CaS‑Al2O3‑CaO]夹杂物和[Al2O3‑CaO‑MgO]夹杂物组成，且质量百分比含量分别为：[CaS‑Al2O3‑CaO]：30～50％，[Al2O3‑CaO‑MgO]：50～70％，非金属夹杂物为球状夹杂物，球状夹杂物的颗粒直径≤10μm。本发明的控制方法可以控制夹杂物中非金属夹杂物的种类和含量，且使夹杂物的表面为液态，芯部为固态的钙铝酸盐复合相，该形态的钙铝酸盐复合相通过软吹氩操作排出，使得铸坯轧制后，成品中的夹杂物级别在可控范围内。
Description
技术领域
本发明属于涉及钢中夹杂物控制方法，属于炼钢技术领域，具体的涉及一种控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法。
背景技术
随着社会对节能、环保要求的提高，低成本、轻量化已成为汽车工业的一个发展趋势，因此，薄规格高强汽车用钢需求量越来越大。铁素体+ 马氏体双相钢由于其良好的强塑性、低屈强比以及较高的初始加工硬化性而广泛应用于汽车结构件和加强件。目前，薄规格(≤2.0mm)双相钢主要为冷轧产品，而薄板坯连铸连轧产线铸坯厚度薄，轧制板型好，其在薄材 (≤2.0mm)生产方面具有优势，利用薄板坯连铸连轧产线生产薄规格双相钢，以热代冷，可大大降低生产成本，简化工艺。但是双相钢作为汽车的重要安全部件，在使用过程需冲压成型，因此对疲劳性能、表面质量和冲压性能有较高要求。而夹杂物不仅影响钢材的表面质量和疲劳性能，而且会造成冲压开裂。
期刊《世界钢铁》，2014，14(4)公开了2205双相不锈钢夹杂物水平改善，该文章通过光学显微镜和扫描电镜对2205双相不锈钢同期生产的板坯、热轧夹杂物进行分析，结果表明，2205双相不锈钢板坯和热轧卷中存在大于20微米的夹杂物，夹杂物以CaO-SiO2-Al2O3-MgO为主，Al质量分数为30％左右，Mg质量分数为10％左右，夹杂物变形能力差。通过控制炼钢过程工艺，以及实施夹杂物变性处理，提高LF弱吹时间，控制浇铸等措施，有效的改善了夹杂物水平，改进后，板坯中夹杂物都小于15微米。该改善方法的效果不够明显。
中国发明专利申请(申请号：CN201010523502.4，申请日：2011-02-02) 公布了一种控制钢中非金属夹杂物的方法：通过在精炼过程采用两段法钙处理和软吹，在LF精炼结束和RH真空处理结束分别进行钙处理和软吹，控制铸坯中的非金属夹杂物组成为两类：70～90％是以CaS为主要成分的非金属夹杂物，其中CaS占85～100wt％，CaO、MgO各占0～15wt％；10～30％为氧化物类非金属夹杂物，其中CaO占35～65wt％，Al2O3占25～55wt％，MgO占0～10wt％。该控制方法中，CaS为主要的夹杂物，数量较多，含量高，且为固态，容易引起水口堵塞，不适合薄板坯连铸连轧产线生产，且需要二次钙处理工艺，操作复杂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法。该方法包括如下工艺步骤：1)铁水预处理；2)转炉吹炼；3)LF 精炼；4)RH真空处理；5)钙处理；6)薄板坯连铸；所述步骤6)薄板坯连铸得到的铸坯中，非金属夹杂物由[CaS-Al2O3-CaO]夹杂物和 [Al2O3-CaO-MgO]夹杂物组成，且各组分的质量百分比含量分别为： [CaS-Al2O3-CaO]：30～50％，[Al2O3-CaO-MgO]：50～70％，所述非金属夹杂物为球状夹杂物，所述球状夹杂物的颗粒直径≤10μm。
进一步地，所述[CaS-Al2O3-CaO]夹杂物中，各组分的质量百分比含量为：CaS：0％～40％，Al2O3：30％～75％，CaO：5％～50％；所述[Al2O3-CaO-MgO] 夹杂物中，各组分的质量百分比含量为：Al2O3：25％～75％，CaO：25％～65％； MgO：0～10％。
再进一步地，所述步骤5)的钙处理为对RH真空处理结束后的钢水进行钙处理，具体处理过程为向钢水中喂入纯钙线，纯钙线加入量为 0.20～0.30kg每吨钢水，对钙处理后的钢水进行软吹氩，软吹时间为 8～12min，氩气流量为30～50Nl/min，软吹结束后进行浇铸。
更进一步地，所述步骤3)的LF精炼为在钢水中加入铝铁、石灰和电石来造炉渣及进行脱硫操作，得到炉渣的成分按质量百分含量计为：CaO： 40～60％，Al2O3：25～45％，SiO2：5～10％，MgO：3～8％，(FeO+MnO)：0.5～1.5％，余量物质为P2O5、S，所述余量物质的质量百分含量≤3％。
更进一步地，所述步骤3)的LF精炼结束后，钢水中硫元素的质量百分含量≤0.003％，钢水中的夹杂物为[Al2O3-CaO-MgO]，夹杂物中Al2O3的质量百分比含量≥70％。
更进一步地，所述步骤4)的RH真空处理为对LF精炼结束后的钢水进行真空处理，真空处理时间为25min，真空度≤0.13Kpa；驱动氩气气体的流量为2100～2500Nl/min。
有益效果：
本发明的控制方法通过控制相关工艺，如LF精炼、RH真空处理和钙处理等，可以控制夹杂物中非金属夹杂物的种类和含量，且使夹杂物的表面为液态，芯部为固态的钙铝酸盐复合相，该形态的钙铝酸盐复合相通过软吹氩操作排出，使得铸坯成品表面的杂质含量在可控范围内，稳定了产品质量。
附图说明
图1为实施例制备得到的铸坯试样中观察到的非金属夹杂物形貌；
其中，图1中的a、b、c、d、e、f与表1中的标号相对应。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例及附图进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
采用150t复吹转炉冶炼制备薄规格热轧双相钢，其中，转炉冶炼结束后出钢，出钢过程添加石灰400kg，并根据具体成分加硅锰合金，所述硅锰合金的添加量也是根据出钢的钢水成分进行分析添加，在此处不作具体限定，得到的钢水进入LF炉，喂入铝线30kg进行脱氧，钢水表面得到炉渣，再向炉渣的渣面中加铝铁100kg、石灰200kg、电石30kg造渣，LF炉精炼结束后，得到的钢水表面炉渣成分的质量百分比为：CaO为60％，Al2O3为25％，SiO2为10％，MgO为3％，(FeO+MnO)为1.0％，其余为杂质含量；同时，LF炉精炼结束后钢水中硫元素的质量百分比含量为0.003％，钢水中的夹杂物为[Al2O3-CaO-MgO]，其中，Al2O3的质量百分比为70％，余下的 MgO和CaO的质量百分比和为30％。然后，对上述钢水进行RH真空处理，处理时间25min，真空度为0.13KPa，驱动气体氩气流量为2100Nl/min。真空处理结束后，对钢水进行钙处理，喂入纯钙线，(其中，纯钙线中各元素的质量百分含量为：Ca≥95％，C≤0.5％，P≤0.04％，S≤0.04％，)，喂入量为0.3kg每吨钢水，钙处理结束后继续对钢水进行软吹氩，软吹时间为 8min，氩气流量为50Nl/min。软吹结束后进行浇铸，浇铸结束后，取铸坯样进行电镜扫描分析，分析结果发现：铸坯中50％的非金属夹杂物为 [CaS-Al2O3-CaO]夹杂，其各组分的质量百分比含量为Al2O3占70％，CaO 占30％；此外，铸坯中50％的非金属夹杂物为[Al2O3-CaO-MgO]夹杂，其各组分的质量百分比含量为Al2O3占59.62％，CaO占28.64％；MgO占 11.74％；且上述(CaS-Al2O3-CaO)夹杂物和(Al2O3-CaO-MgO)夹杂物均为球状夹杂物，所述球状夹杂物的颗粒直径均≤10μm。
实施例2
采用150t复吹转炉冶炼双相钢，转炉冶炼结束后出钢，出钢过程添加石灰300kg，并根据成分加硅锰合金，得到的钢水进入LF炉，喂入铝线 27kg脱氧，钢水表面得到炉渣，再向炉渣的渣面中加铝铁100kg、石灰200kg、电石30kg造渣，LF炉精炼结束时，得到的炉渣成分的质量百分比为：CaO为40％，Al2O3为43％，SiO2为5％，MgO为8％，(FeO+MnO)为 1.5％，其余为杂质含量；同时，LF炉精炼结束时钢水中硫元素的质量百分比含量为0.002％，钢水中的夹杂物的平均组成为Al2O3的质量百分比为 90％，MgO和CaO的质量百分比和为10％。之后，对上述钢水进行RH真空处理，处理时间25min，真空度为0.10KPa，驱动气体氩气流量为2500Nl/min。真空处理结束后，对钢水进行钙处理，喂入纯钙线(其中，纯钙线中各元素的质量百分含量为：Ca≥95％，C≤0.5％，P≤0.04％，S≤ 0.04％，)，喂入量为0.25kg/t钢，钙处理结束后对钢水进行软吹氩，软吹时间为12min，氩气流量为40Nl/min。软吹结束后进行浇铸，浇铸结束后，取铸坯样进行电镜扫描分析，分析结果发现：铸坯中30％的非金属夹杂物为CaS-Al2O3-CaO夹杂，其平均组成中各组分的质量百分比含量为Al2O3占50wt％，CaO占50％；此外，铸坯中70％的非金属夹杂物为 Al2O3-CaO-MgO夹杂，其平均组成中各组分的质量百分比含量为Al2O3占 52.7％，CaO占37.83％；MgO占9.47％；且上述(CaS-Al2O3-CaO)夹杂物和(Al2O3-CaO-MgO)夹杂物均为球状夹杂物，所述球状夹杂物的颗粒直径均≤10μm。
实施例3
采用150t复吹转炉冶炼双相钢，转炉冶炼结束后出钢，出钢过程添加石灰450kg，并根据成分加硅锰合金。得到的钢水进入LF炉，喂入铝线 27kg脱氧，钢水表面得到炉渣，再向炉渣的渣面中加铝铁100kg、石灰 200kg、电石30kg进行造渣，LF炉精炼结束时，得到的炉渣成分的质量百分比为：CaO为50％，Al2O3为30％，SiO2为9％，MgO为7％，(FeO+MnO) 为1.2％，其余为杂质含量；同时，LF炉精炼结束时钢水中硫元素的质量百分比含量为0.001％，钢水中的夹杂物的平均组成为Al2O3的质量百分比为 85％，MgO和CaO的质量百分比和为15％。之后，对上述钢水进行RH真空处理，处理时间25min，真空度为0.11KPa，驱动气体氩气流量为 2200Nl/min。真空处理结束后，对钢水进行钙处理，喂入纯钙线(其中，纯钙线中各元素的质量百分含量为：Ca≥95％，C≤0.5％，P≤0.04％，S≤ 0.04％，)，喂入量为0.22kg/t钢，钙处理结束后对钢水进行软吹氩，软吹时间为10min，氩气流量为30Nl/min。软吹结束后进行浇铸，浇铸结束后，取铸坯样进行电镜扫描分析，分析结果发现：铸坯中50％的非金属夹杂物为CaS-Al2O3-CaO夹杂，其平均组成中各组分的质量百分比含量为CaS占33.6％，Al2O3占60.4％，CaO占6％；此外，铸坯中50％的非金属夹杂物为Al2O3-CaO-MgO夹杂，其平均组成中各组分的质量百分比含量为Al2O3占 75％，CaO占45.32％；且上述(CaS-Al2O3-CaO)夹杂物和(Al2O3-CaO-MgO) 夹杂物均为球状夹杂物，所述球状夹杂物的颗粒直径均≤10μm。
实施例4
采用150t复吹转炉冶炼双相钢，转炉冶炼结束后出钢，出钢过程添加石灰400kg，并根据成分加硅锰合金。得到的钢水进入LF炉，喂入铝线 30kg脱氧，钢水表面得到炉渣，再向炉渣的渣面中加铝铁100kg、石灰 200kg、电石30kg进行造渣，LF炉精炼结束时，得到的炉渣成分的质量百分比为：CaO为53％，Al2O3为32％，SiO2为5％，MgO为7％，(FeO+MnO) 为1.3％，其余为杂质含量；同时，LF炉精炼结束时钢水中硫元素的质量百分比含量为0.008％，钢水中的夹杂物的平均组成为Al2O3的质量百分比为 92％，MgO和CaO的质量百分比和为8％。之后，对上述钢水进行RH真空处理，处理时间25min，真空度为0.10KPa，驱动气体氩气流量为2400Nl/min。真空处理结束后，对钢水进行钙处理，喂入纯钙线(其中，纯钙线中各元素的质量百分含量为：Ca≥95％，C≤0.5％，P≤0.04％，S≤ 0.04％，)，喂入量为0.20kg/t钢，钙处理结束后对钢水进行软吹氩，软吹时间为11min，氩气流量为45Nl/min。软吹结束后进行浇铸，浇铸结束后，取铸坯样进行电镜扫描分析，分析结果发现：铸坯中35％的非金属夹杂物为CaS-Al2O3-CaO夹杂，其平均组成中各组分的质量百分比含量为CaS占56.2％，Al2O3占35％，CaO占8.8％；此外，铸坯中65％的非金属夹杂物为 Al2O3-CaO-MgO夹杂，其平均组成中各组分的质量百分比含量为Al2O3占 47.38％，CaO占52.62％；且上述(CaS-Al2O3-CaO)夹杂物和 (Al2O3-CaO-MgO)夹杂物均为球状夹杂物，所述球状夹杂物的颗粒直径均≤10μm。
由上述实施例1～4制备得到的铸坯中各夹杂物的组成如下表1所示，
表1夹杂物组成
结合图1可知，采用本发明的控制方法，铸坯中夹杂物的尺寸控制在 10μm以内；铸坯轧制后，成品中的夹杂物主要以B类和D类夹杂为主，夹杂级别均≤1.0，提高了产品的质量。
本发明夹杂物的控制方法的工作原理：
本发明的夹杂物控制方法包括1)铁水预处理；2)转炉吹炼；3)LF 精炼；4)RH真空处理；5)钙处理；6)薄板坯连铸的工艺步骤，其中， LF精炼过程为造白渣脱硫，减少炉渣和硫元素对之后的钙处理的影响；RH 真空处理为纯循环处理，其目的是去除钢水中大颗粒(≥10μm)夹杂，减少钙处理后大颗粒夹杂的生成；钙处理过程通过控制钙线加入量，将变性夹杂成分控制在液相区域附近，使得夹杂物的表面为液态，芯部为固态的钙铝酸盐复合相，该形态的钙铝酸盐复合相通过软吹氩操作排出。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法，该方法包括如下工艺步骤：1)铁水预处理；2)转炉冶炼；3)LF精炼；4)RH真空处理；5)钙处理；6)薄板坯连铸；其特征在于：所述步骤6)薄板坯连铸得到的铸坯中，非金属夹杂物由[CaS-Al2O3-CaO]夹杂物和[Al2O3-CaO-MgO]夹杂物组成，且各组分的质量百分比含量分别为：[CaS-Al2O3-CaO]：30～50％，[Al2O3-CaO-MgO]：50～70％，所述非金属夹杂物为球状夹杂物，所述球状夹杂物的颗粒直径≤10μm；
所述[CaS-Al2O3-CaO]夹杂物中，各组分的质量百分比含量为：CaS：0％～40％，Al2O3：30％～75％，CaO：5％～50％；所述[Al2O3-CaO-MgO]夹杂物中，各组分的质量百分比含量为：Al2O3：25％～75％，CaO：25％～65％；MgO：0～10％；
所述步骤3)的LF精炼为在钢水中加入铝铁、石灰和电石来造炉渣及进行脱硫操作，得到炉渣的成分按质量百分含量计为：CaO：40～60％，Al2O3：25～45％，SiO2：5～10％，MgO：3～8％，(FeO+MnO)：0.5～1.5％，余量物质为P2O5、S，所述余量物质的质量百分比含量≤3％；
所述步骤3)的LF精炼结束后，钢水中硫元素的质量百分比含量
≤0.003％，钢水中的夹杂物为[Al2O3-CaO-MgO]，夹杂物中Al2O3的质量百分含量≥70％。
2.根据权利要求1所述控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述步骤5)的钙处理为对RH真空处理结束后的钢水进行钙处理，具体处理过程为向钢水中喂入纯钙线，纯钙线加入量为0.20～0.30kg每吨钢水，对钙处理后的钢水进行软吹氩，软吹时间为8～12min，氩气流量为30～50Nl/min，软吹结束后进行浇铸。
3.根据权利要求1或2所述控制薄规格热轧双相钢中夹杂物的方法，其特征在于：所述步骤4)的RH真空处理为对LF精炼结束后的钢水进行真空处理，真空处理时间为25min，真空度≤0.13KPa；驱动氩气气体的流量为2100～2500Nl/min。
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