CN108193017B - 一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢及制备方法 - Google Patents

一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属特种钢及其冶炼技术领域，涉及一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢及其制备方法。按质量百分比，所述高强度碳素纯净钢由以下成分组成：C 0.67～0.75％，Si 0.15～0.37％，Mn 0.30～0.80％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.20～0.50％，Mo≤0.30％，V≤0.30％，Zr 0.002～0.100％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明进一步降低有害元素S、P、O、N的含量，降低夹杂物含量，净化钢液，可大大提高钢的机械性能；该高强度碳素纯净钢的各个成分的合理配比、其与制备方法的步骤、参数之间协同作用，共同进一步提高其机械性能。

Description

一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢及制备方法
技术领域
本发明属特种钢及其冶炼技术领域，涉及一种加锆高碳、微合金化的高强 度碳素纯净钢及其制备方法。
背景技术
目前，在用钢板烧结锯片等板材时，其加工过程中需加热到一定的温度 (750℃左右)，使用环境恶劣，材料要承受强拉伸力及疲劳破坏。目前，如使 用的碳素钢钢板，则烧结出的板材易产生塑性变形，使用寿命短；如使用高强 度合金钢板则成本高昂。优质碳素结构钢70#钢虽然适用于高温(750℃左右) 下的热加工，但其成分中有害元素、夹杂物的含量均较高，机械性能有限。
因此，需要开发出一种高碳、微合金化、有害元素和夹杂物含量低、产品 机械性能强、成本相对低的高强度碳素纯净钢，应用于高温下的热加工。
发明内容
本发明提供一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢，按质量百分比，所述高 强度碳素纯净钢由以下成分组成：C 0.67～0.75％，Si 0.15～0.37％，Mn 0.30～ 0.80％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.20～0.50％，Mo≤0.30％，V≤0.30％，Zr 0.002～0.100％，余量为Fe和不可避免的杂质。
在优选的实施方式中，所述高强度碳素纯净钢中，
C 0.67～0.75％，Si 0.15～0.3％，Mn 0.3～0.6％，P≤0.012％，S≤0.006％， Cr0.25～0.40％，Mo 0.010-0.025％，V 0.20-0.30％，Zr 0.002～0.01％。
在优选的实施方式中，所述高强度碳素纯净钢的抗拉强度Rm≥1400MPa， 屈服强度R0.2≥1300MPa。
上述加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢的制备方法，包括以下步 骤：
铁水脱硫预处理步骤：对铁水进行脱硫处理，再进行扒渣处理，得到脱 硫铁水；所述脱硫铁水中硫的质量百分比为小于等于0.0020％；转炉冶炼步骤： 将所述脱硫铁水和废钢加入转炉中进行脱磷-脱碳双联处理、出钢合金化并增 碳处理，得到转炉出钢液；所述转炉出钢液的P的质量百分比为0.008％以下； RH炉或VD炉脱气步骤：将所述转炉出钢液于RH炉或VD炉中进行真空脱 气处理，得到脱气后的钢液；LF炉精炼步骤：将所述脱气后的钢液进行精炼 处理，并在所述精炼处理中进行合金化和钢成分的调整以使钢液中各成分的含量达到设计要求，出钢得到精炼钢液；连铸步骤：对所述精炼钢液进行连续浇 铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
在优选的实施方式中，所述铁水脱硫预处理步骤中，所述脱硫处理包括： 将脱硫粉剂喷入所述铁水中；所述脱硫处理的温度为1350-1450℃。所述脱硫 粉剂优选为石灰粉和金属镁粉的混合物，所述石灰粉和金属镁粉的质量比优选 为(10-50)：(1-5)。
在优选的实施方式中，所述转炉冶炼步骤中，所述脱磷-脱碳双联处理包 括：将所述脱硫铁水、废钢、造渣剂均加入转炉进行吹炼处理，以使吹炼终点 时钢液中的P含量为0.008wt％以内；优选地，以使吹炼终点时钢液中的C含 量为0.06-0.15wt％；更优选地，所述造渣剂的总质量与所述脱硫铁水和废钢的 总质量之比为(60-80)：1000；优选地，所述吹炼处理优选依次包括脱磷为主 的时期和脱碳为主的时期；所述脱磷为主的时期中，所述吹炼处理的温度为 1530-1580℃；所述脱碳为主的时期中，所述吹炼处理的温度大于1580℃；优 选地，在所述吹炼处理中，所述造渣剂分批次加入转炉内；更优选地，所述造 渣剂分为四批次加入转炉中，所述造渣剂的具体加入时机为：在所述脱硫铁水 和废钢入转炉之前，先加入第一部分造渣剂；所述脱磷为主的时期中，在所述 吹炼处理开始后的1-3min内，加入第二部分造渣剂，然后根据钢液脱P效果 确定是否加入用于调整的部分的造渣剂以调整钢液中P含量在0.008wt％以 内；在所述脱碳为主的时期中，当转炉内温度高于1580℃时，加入剩余部分 造渣剂。
在优选的实施方式中，所述转炉冶炼步骤中，所述出钢合金化并增碳处 理包括：当所述转炉中的温度达到出钢温度时出钢合金化并增碳，出钢合金化 并增碳过程中，按照设计的钢成分配比向钢包中加入增碳剂、Mn源、Si源、 Al源，得到转炉出钢液；所述出钢温度优选为1620-1640℃；所述Mn源优选 为Mn单质，所述Si源优选为Si铁，所述Al源优选为Al单质；更优选地， 所述Al单质与钢液的质量比为(0.5-1)：1000。
在优选的实施方式中，所述RH炉或VD炉脱气步骤中，所述真空处理中， 真空度为小于等于80Pa，优选为20-80Pa，真空保持时间为大于等于15min， 优选为15-40min。
在优选的实施方式中，所述LF炉精炼步骤中，所述精炼处理的温度为 1600-1640℃。
在优选的实施方式中，在所述精炼处理的后期进行合金化和钢成分的调 整以使钢液中各成分的含量达到设计要求，其中所述合金化优选是指按照设计 的钢成分配比向钢液中加入Cr源、Mo源、V源、Zr源，所述钢成分的调整 优选设置于所述合金化之后；所述Cr源优选为Cr单质，所述Mo源优选为 Mo单质，所述V源优选为V-Fe合金，所述Zr源优选为Zr-Fe合金；更优选 地，所述精炼处理的后期是指LF炉中的温度为1620-1660℃时。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明在优质碳素结构钢70#钢基础上，进一步降低有害元素S、P、 O、N的含量，降低夹杂物含量，净化钢液，可大大提高钢的机械性能。
2、本发明的产品机械性能比70#钢、高碳纯净钢72A有了大幅度提高， 对通过冶炼——脱气——精炼——浇铸——锻造——热轧——冷轧——热处 理后得到的钢板材进行性能检测，结果如下：抗拉强度Rm≥1400MPa；屈服 强度R0.2≥1300MPa，其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小，提高 其寿命，另外该钢生产成本低。
3、本发明的化学成分合理配比，共同提高了产品的品质：Cr的添加有效 改善钢材的强韧性；少量V的添加能有效控制钢中晶粒的形态和分布，提高 钢的力学性能、强度和塑性；Zr的添加锆对碳素钢的退火组织有细化作用提 高淬透性，它使铁素体晶粒度细化；对于高碳钢来说，锆对渗碳体球化有促进 作用，能够阻止奥氏体在高温下晶粒长大。
4、本发明的高强度碳素纯净钢的各个成分的合理配比、其与制备方法的 步骤、参数之间协同作用，共同进一步提高其机械性能。
具体实施方式
第一方面，本发明提供一种加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢， 该高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：C 0.67～0.75％，Si 0.15～0.37％，Mn 0.30～0.80％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.20～0.50％， Mo≤0.30％，V≤0.30％，Zr 0.002～0.100％，余量为Fe及不可避免的杂质。
示例性地，上述C的质量百分比可以为0.67％、0.68％、0.70％、0.72％、 0.75％中的任意值或任意二者之间的范围；上述Si的质量百分比可以为0.15％、 0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.37％中的任意值或任意二者之间的范围；上 述Mn的质量百分比可以为0.30％、0.40％、0.45％、0.50％、0.60％、0.70％、 0.80％中的任意值或任意二者之间的范围；上述P的质量百分比可以为 0.003％、0.005％、0.008％、0.010％、0.012％中的任意值或任意二者之间的范 围；上述S的质量百分比可以为0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％ 中的任意值或任意二者之间的范围；上述Cr的质量百分比可以为0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％、0.45％、0.50％中的任意值或任意二者之间的 范围；上述Mo的质量百分比可以为0.05％、0.08％、0.1％、0.2％、0.25％、 0.3％中的任意值或任意二者之间的范围；上述V的质量百分比可以为0.05％、 0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％中的任意值或任意二者之间的范围；上 述Zr的质量百分比可以为0.002％、0.004、％0.005％、0.01％、0.02％、0.05％、 0.08％、0.1％中的任意值或任意二者之间的范围。
其中，各组分含量优选为：C 0.67～0.75％，Si 0.15～0.3％，Mn 0.3～0.6％， P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.25～0.40％，Mo 0.010-0.025％，V 0.20-0.30％， Zr 0.002～0.01％。
本发明的化学成分配比之间协同作用，共同提高了产品的品质，钢中各组 分的作用及各组分含量的选择理由如下。
C：0.67～0.75％。碳是钢中不可缺少的元素，碳在钢中既扩大γ相区，碳 是高强度的碳化物的组成元素，碳在钢中的强化作用是它所形成的碳化物的成 分和结构有着密切的关系，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性 和冲击性降低，因此，综合考虑钢的性能，本申请的C含量选为0.67～0.75％。
Si：0.15～0.37％。在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，硅与钼共同 合金化对提高钢的抗高温氧化性有明显的效果。
Mn：0.30～0.80％。在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，本发明 中选择锰含量为0.3-0.8％可以保证钢具有足够的韧性，且有较高的强度和硬 度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。
Mo：≤0.30％。钼为难熔金属，熔点高(2625℃)。钼固溶到基体金属中能 提高固溶体的再结晶温度。钼是缩小γ-Fe相区、扩大α-Fe相区的合金元素， 又是强碳化物形成元素。钼作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是 高温强度和韧性；提高钢的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐热性。
Cr 0.20～0.50％。Cr的添加能细化珠光体片间距提高钢淬透性，从而有 效改善钢材的强韧性；珠光体转变时铬要以一定比例进入渗碳体和铁素体相 中，从而提高强度性能和改变可加工性。
V≤0.30％。少量钒的添加能有效阻碍钢中奥氏体的长大，从而实现晶粒 的细化；钒能提高渗碳体的形核驱动力，渗碳体晶粒在不同位置快速、独立地 形核，从而使渗碳体分散分布；钒的添加使晶界渗碳体的厚度减小并沿晶界分 散分布，并使奥氏体晶粒尺寸减小，从而提高钢的力学性能；钒在钢中产生析 出强化，并在高碳钢中细化珠光体片层间距，提高了钢的强度和塑性。
Zr 0.002～0.100％，锆对碳素钢的退火组织有细化作用提高淬透性，它使 铁素体晶粒度细化；对于高碳钢来说，锆对渗碳体球化有促进作用，能够阻止 奥氏体在高温下晶粒长大。
本发明的性能与现有技术的比较：
1、现有技术中，与本发明化学成分接近钢种有65#、70#、75#、65Mn、 70Mn等，其化学成分见表1，表1中的详细信息来源于GB/T699-2015《优质 碳素结构钢》。
表1：GB/T 699-2015优质碳素结构钢
Figure BDA0001499796930000051
上述结构钢的力学性能见表2。
表2：优质碳素结构钢的力学性能(根据国家标准GB/T 699-2015)
Figure BDA0001499796930000061
2、相比上述几个牌号的钢种，本发明的机械性能明显增强：抗拉强度 Rm≥1400MPa，屈服强度R0.2≥1300MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑 性变形损坏小，提高其寿命。
第二方面，本发明提供上述高强度碳素纯净钢的一种制备方法，该方法 是以转炉、RH(或VD)炉、LF炉、连铸等为主要设备的生产工艺，通过高 炉铁水进行喷粉脱S预处理、转炉配纯净废钢、双渣脱P工艺、挡渣出钢增 碳、RH(或VD)脱气、LF炉精炼温度成分调整、连铸等处理方法制备出产 品；该方法包括以下步骤：
步骤一、铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水进行脱硫处理， 然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小于等于 0.0020％。
上述脱硫处理的温度为1350-1450℃，例如，可以为1350℃、1380℃、 1400℃、1430℃、1450℃中任意值或任意两者之间的范围；
上述脱硫粉剂可以为本领域常规脱硫粉剂，比如为苏打(Na2CO3)、石灰 粉(CaO)、电石粉(CaC2)和金属镁中的一种或多种混合。所述脱硫粉剂优选为 石灰粉和金属镁粉(即金属镁单质的粉末)的混合物，其中，石灰粉和金属镁 粉的质量比可以为(10-50)：(1-5)(例如：可以为10：1、20：3、25：1、40： 7、35：4等中任意值或任意两者之间的范围)，优选采用河南博森冶金耐材有 限公司的产品炼钢脱硫剂。
本步骤中，为防止铁水带渣造成转炉冶炼过程回硫，应将把铁水中的渣 扒净。
步骤二、转炉冶炼：
将上述脱硫铁水以及废钢加入转炉中，采用“转炉脱磷-脱碳双联”、出钢 过程合金化并增碳的工艺进行冶炼处理，得到P的质量百分比为0.008％以下 的转炉出钢液。本步骤使脱P和脱C两个反应在同一吹炼处理中完成。
(1)转炉脱磷-脱碳双联工艺包括：
将上述脱硫铁水以及废钢、造渣剂(优选为石灰)均加入转炉进行吹炼 处理，以使吹炼终点时钢液中的P的质量百分比在0.008wt％以内；更优选地， 吹炼终点时钢液中的C的质量百分比控制为0.06-0.15wt％。
上述造渣剂的用量为：60-80Kg/t(例如：可以为60Kg/t、65Kg/t、70Kg/t、 75Kg/t、80Kg/t等中任意值或任意两者之间的范围)脱硫铁水和废钢总质量 (即：脱硫铁水和废钢的总量为1吨时造渣剂的用量为60-80Kg)；
其中，加入的废钢量为脱硫铁水与废钢总质量的10-20％(例如：可以为 10％、12％、15％、18％、20％等中任意值或任意两者之间的范围)，该废钢要 求为返回料，干燥、无泥土、灰尘。
在优选的实施方式中，具体操作如下：
所述吹炼处理依次包括脱磷为主的时期和脱碳为主的时期；在所述吹炼 处理中，所述造渣剂优选分批次加入转炉内；优选地，所述造渣剂分为四批次 加入转炉中，所述造渣剂的具体加入时机为：在所述脱硫铁水和废钢入转炉之 前，先加入第一部分造渣剂(优选为占造渣剂总质量的1/3)；所述脱磷为主 的时期中，在所述吹炼处理开始后的1-3min内，加入第二部分造渣剂，然后 根据钢液脱P效果确定是否加入用于调整的部分造渣剂以调整钢液中P含量 在0.008wt％以内；在所述脱碳为主的时期中，当转炉内温度高于1580℃时， 加入剩余部分造渣剂。
在本发明的特点之一是在上述脱硫铁水和废钢入转炉之前，先向转炉中 加入部分造渣剂；之后再将上述铁水和废钢加入转炉中；再进行吹炼处理，在 吹炼之前加入部分造渣剂对脱P效果有显著影响。在所述脱磷为主的时期内， 根据熔渣情况，优选在吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中再分批次(优 选为1-3批)加入第二部分造渣剂；在所述脱磷为主的时期内，控制吹炼处理 的温度为1530-1580℃(例如，可以为1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃、 1580℃中任意值或任意两者之间的范围)，如果在所述脱磷为主的时期内钢液 温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的时期 后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液。
上述球团优选为：炼铁时，由选矿后得到的净矿粉压制成的球团，主要 成分为三氧化而铁和四氧化三铁；上述加入球团的目的是将炉中温度降至不高 于1580℃，保证脱P效果。
上述脱P钢液的终渣碱度控制1.8-2.5之间，并且要保证化渣良好。
转炉脱磷中，通过控制转炉脱磷碱度、温度、渣的形状等措施，可使钢 液中P含量控制在0.008％以内，控制P含量对于最后得到的钢产品的质量有 重要的影响；如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺 要求，可倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P 含量在0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。本发明的方法在吹炼处理过程 中先将钢液中的P含量控制在0.008wt％以内，使其符合要求，吹炼前期的深 度脱磷对最终钢的质量具有重要影响。
在所述脱碳为主的时期内，控制吹炼处理的温度高于1580℃(例如，可 以为1590℃、1600℃、1620℃、1650℃、1660℃、1680℃中任意值或任意两 者之间的范围)，优选地，当转炉内温度高于1580℃时向上述脱P钢中加入第 四部分造渣剂，当转炉内温度高于1580℃时，脱碳反应开始，碳氧开始剧烈 反应；经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C含量控制为0.06-0.15％，得到 吹炼终点时的钢液。
(2)上述出钢过程合金化并增碳的工艺包括：
从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤0.010wt％，S≤0.005wt％，且转 炉中的温度达到出钢要求的1620-1640℃(例如，可以为1620℃、1630℃、 1635℃、1640℃中任意值或任意两者之间的范围)时出钢；出钢过程中按照设 计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属Mn、Si铁、用量为0.5-1Kg/T钢 液的铝块，得到转炉出钢液。
上述加入增碳剂是因为：在本发明的转炉冶炼工艺中，经过上述脱P脱 碳后得到的吹炼终点时的钢液的含碳量都很低，达不到本申请钢对碳含量的要 求；因此，在出钢过程中又要增碳。其中，该增碳剂中，固定碳的质量百分比 大于99％，优选采用符合YB/T192-2001行业标准的炼钢用增碳剂。
步骤三、RH(或VD)脱气：
将上述转炉出钢液于RH炉或VD炉中进行真空脱气处理，真空度为小于 等于80Pa，优选为20-80Pa(例如：可以为20Pa、30Pa、40Pa、45Pa、50Pa、75Pa、80Pa中任意值或任意两者之间的范围)，真空保持时间为大于等于 15min，优选为15-40min(例如：可以为15min、17min、20min、25min、 30min、37min、40min中任意值或任意两者之间的范围)，得到脱气后的钢 液。
步骤四、LF炉精炼：
将上述脱气后的钢液送入LF炉于1600-1640℃进行精炼处理，并在所述 精炼处理中进行合金化和钢成分的调整以使钢液中各成分的含量达到设计要 求；具体地，在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1620-1660℃ (例如，可以为1620℃、1630℃、1640℃、1650℃、1660℃中任意值或任意 两者之间的范围)，然后根据所述取样分析结果再向LF炉中加入相应量的金 属Cr、Mo条、V-Fe合金、Zr-Fe合金，使合金钢液中相应元素的含量达到设 计要求，其中Cr 0.20～0.50％，Mo≤0.30％，V≤0.30％、Zr 0.002～0.100％， 再加入高纯度增碳剂和其他需要调节组分的原料，使钢液中C含量为0.67～ 0.75％，其他成分也符合设计要求，出钢得到精炼钢液。
步骤五、连铸：
对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
优选地，上述连续浇铸处理采用全保护连铸，在低过热度环境下，采用 恒温恒拉速、液面自动控制、结晶器电磁搅拌工艺，使用大包长水口氩封保护、 浸入式水口、中包覆盖剂，结晶器保护渣对上述钢水进行全保护浇铸，得到高 强度碳素纯净钢。
更具体地，采用整体式中间包、结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌的方式 将上述精炼钢液进行浇注，得到高强度碳素纯净钢。
本发明的高强度碳素纯净钢的制备方法还包括锻造、轧制和热处理等工 艺，其可以采用常规方法进行。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本 发明而不用于限制本发明的范围。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后， 本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所 附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
C Si Mn P S Cr Mo V Zr
0.70％ 0.27％ 0.30％ 0.006％ 0.003％ 0.35％ 0.15％ 0.15％ 0.06％
余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的高强度碳素纯净钢的制备方法包括如下步骤：
(1)铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水于1400℃进行脱硫 处理，然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小 于等于0.0020％。该脱硫粉剂为质量比为25：1的石灰粉和金属镁粉混合物。
(2)提前加入造渣剂：向转炉中加入1/3总质量的造渣剂(石灰)。
(3)转炉脱磷脱碳：向转炉中加上述脱硫铁水和废钢，再进行吹炼处理， 进入脱磷为主的时期和脱碳为主的时期。
(3.1)脱磷为主的时期：上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中分 3批次加入第二部分造渣剂，控制吹炼处理的温度为1560℃左右；如果转炉内 钢液温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的 时期后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；
如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺要求，可 倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P含量在 0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。
(3.2)脱碳为主的时期：当转炉前期完成脱P后，温度为高于1580℃时， 向上述脱P钢中加入剩余部分造渣剂，经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C 含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
上述造渣剂的总用量为70Kg/t脱硫铁水和废钢；上述废钢的用量为脱硫 铁水与废钢总质量的15％。
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1630℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块，得到转炉出钢液。
(5)RH炉脱气：将上述转炉出钢液于RH炉中进行真空脱气处理，真 空度为50Pa，真空保持时间为30min，得到脱气后的钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1620℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1640℃，然后根据所述取 样分析结果再向LF炉中加入相应量的金属Cr、Mo条、V-Fe合金、ZR-Fe合 金，使合金钢液中元素的含量分别达到上述配比，再加入高纯度增碳剂等调整 钢液中C含量和其他元素的含量使其达到设计要求，出钢得到精炼钢液。
(7)对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
(8)锻造和轧制包括：起始锻造温度为1150℃，锻造成厚30mm，宽度 为80mm的毛坯，空冷到常温；热轧的起始温度为1150℃，轧制成厚4.0mm， 宽90mm的带钢，保温棉保温到常温；再冷轧成厚1.5mm，宽90mm的带钢； 830℃保温2小时等温油淬火。
本实施例得到的带钢的机械性能明显增强：抗拉强度Rm为1650MPa， 屈服强度R0.2为1550MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小， 提高其寿命。
对比例1
本对比例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
C Si Mn P≤ S≤ Cr Mo≤ V≤ Zr
0.70％ 0.27％ 0.30％ 0.006％ 0.003％ 0.35％ 0.15％ 0.15％ 0％
余量为Fe及不可避免的杂质。
其制备方法的步骤参数除了步骤(6)不加入Zr-Fe合金之外，均与实施 例1相同。
本实施例的带钢的机械性能为：抗拉强度Rm为1200MPa，屈服强度R0.2 为1150MPa，由此可见，未加入Zr元素的纯净钢的机械性能下降。
对比例2
本对比例的高强度碳素纯净钢包括以下质量百分比的成分：
C Si Mn P≤ S≤ Cr Mo≤ V≤ Zr
0.70％ 0.27％ 0.60％ 0.006％ 0.003％ 0.35％ 0.15％ 0.15％ 0.2％
余量为Fe及不可避免的杂质。
其制备方法的步骤参数除了(6)ZR-Fe合金用量增加之外，均与实施例 1相同。
本实施例的产品的机械性能为：抗拉强度Rm为1250MPa，屈服强度R0.2 为1200MPa，试样出现脆断；由此可见，在纯净钢的制备中控制Zr元素用 量范围很关键，如果ZR的含量过高，则纯净钢的机械性能下降。
对比例3：
本对比例的高强度碳素纯净钢的成分配比与实施例1相同；其制备方法除 了省略了步骤(2)，并修改了步骤(3)的操作之外，均与实施例1相同。
步骤(3)：将上述脱硫铁水以及废钢、造渣剂(石灰)一起加入转炉进行 吹炼处理，保持为1600℃，50min，扒渣，得到吹炼终点时钢液。
本实施例的带钢的机械性能为：抗拉强度Rm为1350MPa，屈服强度R0.2 为1300MPa。由此可见，在制备过程中未在吹炼处理之前进行深度脱P操作， 会对产品质量产生不利影响。
实施例2：
本实施例的高强度碳素纯净钢的成分配比与实施例1相同；其制备方法除 了步骤(2)和(3)之外，均与实施例1相同。
本实施例采用如下操作替换实施例1中的步骤(2)和(3)：造渣剂分两 部分加入转炉中，向转炉中加上述脱硫铁水和废钢进行吹炼处理，在脱P为 主的时期中，当上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中加入第一部分造 渣剂，控制吹炼处理的温度为1560℃左右；如果转炉内钢液温度高于1580℃， 可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的时期后钢液中的P含量 在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；脱碳为主的时期：当转炉内温 度为1600℃时，向上述脱P钢中加入剩余部分的造渣剂，经过所述脱碳为主 的时期后钢液中的C含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
本实施例的带钢的机械性能为：抗拉强度Rm为1500MPa，屈服强度R0.2 为1453MPa。
实施例3：
本实施例的高强度碳素纯净钢的成分配比与实施例1相同；其制备方法 除了步骤(4)和(6)之外，均与实施例1相同。
本实施例的步骤(4)和(6)为：
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1630℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块、金属Cr、Mo条、V-Fe合金、Zr-Fe合金，得到转 炉出钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1620℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1640℃，然后根据所述取 样分析结果加入高纯度增碳剂等调整钢液中C含量和其他元素的含量使其达 到设计要求，出钢得到精炼钢液。
本实施例的带钢的机械性能为：抗拉强度Rm为1524MPa，屈服强度R0.2 为1364MPa。
实施例4
本实施例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
C Si Mn P S Cr Mo V Zr
0.67％ 0.15％ 0.50％ 0.012％ 0.002％ 0.20％ 0.10％ 0.10％ 0.002％
余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的高强度碳素纯净钢的制备方法包括如下步骤：
(1)铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水于1350℃进行脱硫 处理，然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小 于等于0.0020％。该脱硫粉剂为质量比为50：1的石灰粉和金属镁粉混合物。
(2)提前加入造渣剂：向转炉中加入1/3总质量的造渣剂(石灰)。
(3)转炉脱磷脱碳：向转炉中加上述脱硫铁水和废钢，再进行吹炼处理， 进入脱磷为主的时期和脱碳为主的时期。
(3.1)脱磷为主的时期：上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中分 3批次加入第二部分造渣剂，控制吹炼处理的温度为1530℃左右；如果转炉内 钢液温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的 时期后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；
如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺要求，可 倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P含量在 0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。
(3.2)脱碳为主的时期：当转炉前期完成脱P后，温度为高于1580℃时， 向上述脱P钢中加入剩余部分造渣剂，经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C 含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
上述造渣剂的总用量为60Kg/t脱硫铁水和废钢；上述废钢的用量为脱硫 铁水与废钢总质量的10％。
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1620℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块，得到转炉出钢液。
(5)RH炉脱气：将上述转炉出钢液于RH炉中进行真空脱气处理，真 空度为20Pa，真空保持时间为15min，得到脱气后的钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1600℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1620℃，然后根据所述取 样分析结果再向LF炉中加入相应量的金属Cr、Mo条、V-Fe合金、Zr-Fe合 金，使合金钢液中元素的含量分别达到上述配比，再加入高纯度增碳剂等调整 钢液中C含量和其他元素的含量使其达到设计要求，出钢得到精炼钢液。
(7)对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
(8)锻造和轧制包括：起始锻造温度为1150℃，锻造成厚30mm，宽度 为80mm的毛坯，空冷到常温；热轧的起始温度为1150℃，轧制成厚4.0mm， 宽90mm的带钢，保温棉保温到常温；再冷轧成厚1.5mm，宽90mm的带钢； 830℃保温2小时等温油淬火。
本实施例得到的带钢的机械性能明显增强：抗拉强度Rm为1500MPa， 屈服强度R0.2为1400MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小， 提高其寿命。
实施例5
本实施例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
C Si Mn P S Cr Mo V Zr
0.75％ 0.37％ 0.80％ 0.006％ 0.006％ 0.50％ 0.30％ 0.30％ 0.100％
余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的高强度碳素纯净钢的制备方法包括如下步骤：
(1)铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水于1450℃进行脱硫 处理，然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小 于等于0.0020％。该脱硫粉剂为质量比为10：1的石灰粉和金属镁粉混合物。
(2)提前加入造渣剂：向转炉中加入1/3总质量的造渣剂(石灰)。
(3)转炉脱磷脱碳：向转炉中加上述脱硫铁水和废钢，再进行吹炼处理， 进入脱磷为主的时期和脱碳为主的时期。
(3.1)脱磷为主的时期：上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中分 3批次加入第二部分造渣剂，控制吹炼处理的温度为1570℃左右；如果转炉内 钢液温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的 时期后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；
如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺要求，可 倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P含量在 0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。
(3.2)脱碳为主的时期：当转炉前期完成脱P后，温度为高于1580℃时， 向上述脱P钢中加入剩余部分造渣剂，经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C 含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
上述造渣剂的总用量为80Kg/t脱硫铁水和废钢；上述废钢的用量为脱硫 铁水与废钢总质量的20％。
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1640℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块，得到转炉出钢液。
(5)RH炉脱气：将上述转炉出钢液于RH炉中进行真空脱气处理，真 空度为80Pa，真空保持时间为40min，得到脱气后的钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1640℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1660℃，然后根据所述取 样分析结果再向LF炉中加入相应量的金属Cr、Mo条、V-Fe合金、Zr-Fe合 金，使合金钢液中元素的含量分别达到上述配比，再加入高纯度增碳剂等调整 钢液中C含量和其他元素的含量使其达到设计要求，出钢得到精炼钢液。
(7)对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
(8)锻造和轧制包括：起始锻造温度为1150℃，锻造成厚30mm，宽度 为80mm的毛坯，空冷到常温；热轧的起始温度为1150℃，轧制成厚4.0mm， 宽90mm的带钢，保温棉保温到常温；再冷轧成厚1.5mm，宽90mm的带钢； 830℃保温2小时等温油淬火。
本实施例得到的带钢的机械性能明显增强：抗拉强度Rm为1510MPa， 屈服强度R0.2为1410MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小， 提高其寿命。
实施例6
本实施例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
Figure BDA0001499796930000151
Figure BDA0001499796930000161
余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的高强度碳素纯净钢的制备方法包括如下步骤：
(1)铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水于1380℃进行脱硫 处理，然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小 于等于0.0020％。该脱硫粉剂为质量比为40：1的石灰粉和金属镁粉混合物。
(2)提前加入造渣剂：向转炉中加入1/3总质量的造渣剂(石灰)。
(3)转炉脱磷脱碳：向转炉中加上述脱硫铁水和废钢，再进行吹炼处理， 进入脱磷为主的时期和脱碳为主的时期。
(3.1)脱磷为主的时期：上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中分 3批次加入第二部分造渣剂，控制吹炼处理的温度为1560℃左右；如果转炉内 钢液温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的 时期后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；
如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺要求，可 倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P含量在 0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。
(3.2)脱碳为主的时期：当转炉前期完成脱P后，温度为高于1580℃时， 向上述脱P钢中加入剩余部分造渣剂，经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C 含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
上述造渣剂的总用量为75Kg/t脱硫铁水和废钢；上述废钢的用量为脱硫 铁水与废钢总质量的18％。
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1630℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块，得到转炉出钢液。
(5)RH炉脱气：将上述转炉出钢液于RH炉中进行真空脱气处理，真 空度为40Pa，真空保持时间为30min，得到脱气后的钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1630℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1650℃，然后根据所述取 样分析结果再向LF炉中加入相应量的金属Cr、Mo条、V-Fe合金、ZR-Fe合 金，使合金钢液中元素的含量分别达到上述配比，再加入高纯度增碳剂等调整 钢液中C含量和其他元素的含量使其达到设计要求，出钢得到精炼钢液。
(7)对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
(8)锻造和轧制包括：起始锻造温度为1150℃，锻造成厚30mm，宽度 为80mm的毛坯，空冷到常温；热轧的起始温度为1150℃，轧制成厚4.0mm， 宽90mm的带钢，保温棉保温到常温；再冷轧成厚1.5mm，宽90mm的带钢； 830℃保温2小时等温油淬火。
本实施例得到的带钢的机械性能明显增强：抗拉强度Rm为1550MPa， 屈服强度R0.2为1450MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小， 提高其寿命。
实施例7
本实施例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
C Si Mn P S Cr Mo V Zr
0.72％ 0.35％ 0.65％ 0.010％ 0.004％ 0.30％ 0.3％ 0.3％ 0.06％
余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的高强度碳素纯净钢的制备方法包括如下步骤：
(1)铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水于1440℃进行脱硫 处理，然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小 于等于0.0020％。该脱硫粉剂为质量比为30：1的石灰粉和金属镁粉混合物。
(2)提前加入造渣剂：向转炉中加入1/3总质量的造渣剂(石灰)。
(3)转炉脱磷脱碳：向转炉中加上述脱硫铁水和废钢，再进行吹炼处理， 进入脱磷为主的时期和脱碳为主的时期。
(3.1)脱磷为主的时期：上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中分 3批次加入第二部分造渣剂，控制吹炼处理的温度为1540℃左右；如果转炉内 钢液温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的 时期后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；
如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺要求，可 倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P含量在 0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。
(3.2)脱碳为主的时期：当转炉前期完成脱P后，温度为高于1580℃时， 向上述脱P钢中加入剩余部分造渣剂，经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C 含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
上述造渣剂的总用量为65Kg/t脱硫铁水和废钢；上述废钢的用量为脱硫 铁水与废钢总质量的13％。
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1640℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块，得到转炉出钢液。
(5)RH炉脱气：将上述转炉出钢液于RH炉中进行真空脱气处理，真 空度为30Pa，真空保持时间为25min，得到脱气后的钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1610℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1640℃，然后根据所述取 样分析结果再向LF炉中加入相应量的金属Cr、Mo条、V-Fe合金、Zr-Fe合 金，使合金钢液中元素的含量分别达到上述配比，再加入高纯度增碳剂等调整 钢液中C含量和其他元素的含量使其达到设计要求，出钢得到精炼钢液。
(7)对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
(8)锻造和轧制包括：起始锻造温度为1150℃，锻造成厚30mm，宽度 为80mm的毛坯，空冷到常温；热轧的起始温度为1150℃，轧制成厚4.0mm， 宽90mm的带钢，保温棉保温到常温；再冷轧成厚1.5mm，宽90mm的带钢； 830℃保温2小时等温油淬火。
本实施例得到的带钢的机械性能明显增强：抗拉强度Rm为1550MPa， 屈服强度R0.2为1350MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小， 提高其寿命。
实施例8
本实施例的高强度碳素纯净钢由以下质量百分比的成分组成：
C Si Mn P S Cr Mo V Zr
0.70％ 0.25％ 0.55％ 0.010％ 0.003％ 0.25％ 0.2％ 0.2％ 0.007％
余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的高强度碳素纯净钢的制备方法包括如下步骤：
(1)铁水脱硫预处理：将脱硫粉剂喷入铁水罐的铁水于1420℃进行脱硫 处理，然后进行扒渣处理，得到脱硫铁水，该脱硫铁水中硫的质量百分比为小 于等于0.0020％。该脱硫粉剂为质量比为20：1的石灰粉和金属镁粉混合物。
(2)提前加入造渣剂：向转炉中加入1/3总质量的造渣剂(石灰)。
(3)转炉脱磷脱碳：向转炉中加上述脱硫铁水和废钢，再进行吹炼处理， 进入脱磷为主的时期和脱碳为主的时期。
(3.1)脱磷为主的时期：上述吹炼处理开始后的1-3min内，向转炉中分 3批次加入第二部分造渣剂，控制吹炼处理的温度为1550℃左右；如果转炉内 钢液温度高于1580℃，可向钢液中加入球团进行降温，经过所述脱磷为主的 时期后钢液中的P含量在0.008wt％以内，此时的钢液称为脱P钢液；
如果加入第二部分造渣剂并造渣后钢液中P含量没有达到工艺要求，可 倒出部分炉渣，加入用于调整的部分的造渣剂来造渣，直至钢液中P含量在 0.008wt％以内，满足P含量钢的要求。
(3.2)脱碳为主的时期：当转炉前期完成脱P后，温度为高于1580℃时， 向上述脱P钢中加入剩余部分造渣剂，经过所述脱碳为主的时期后钢液中的C 含量控制为0.06-0.15％，得到吹炼终点时的钢液。
上述造渣剂的总用量为70Kg/t脱硫铁水和废钢；上述废钢的用量为脱硫 铁水与废钢总质量的12％。
(4)出钢过程合金化并增碳：从炉中取样定碳，分析钢液成分达到P≤ 0.010wt％，S≤0.005wt％，且转炉中的温度达到出钢要求的1620℃时出钢；出 钢过程中按照设计的钢组分配比在钢包中加入增碳剂、金属锰、Si铁、用量 为0.8Kg/T钢液的铝块，得到转炉出钢液。
(5)RH炉脱气：将上述转炉出钢液于RH炉中进行真空脱气处理，真 空度为60Pa，真空保持时间为35min，得到脱气后的钢液。
(6)LF炉精炼：将上述脱气后的钢液送入LF炉于1620℃进行精炼处理； 在精炼后期取样分析，调整钢液温度至出钢要求的1630℃，然后根据所述取 样分析结果再向LF炉中加入相应量的金属Cr、Mo条、V-Fe合金、Zr-Fe合 金，使合金钢液中元素的含量分别达到上述配比，再加入高纯度增碳剂等调整 钢液中C含量和其他元素的含量使其达到设计要求，出钢得到精炼钢液。
(7)对上述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
(8)锻造和轧制包括：起始锻造温度为1150℃，锻造成厚30mm，宽度 为80mm的毛坯，空冷到常温；热轧的起始温度为1150℃，轧制成厚4.0mm， 宽90mm的带钢，保温棉保温到常温；再冷轧成厚1.5mm，宽90mm的带钢； 830℃保温2小时等温油淬火。
本实施例得到的带钢的机械性能明显增强：抗拉强度Rm为1600MPa， 屈服强度R0.2为1380MPa；其板材用在烧结锯片母板，产生塑性变形损坏小， 提高其寿命。

Claims (17)

1.一种烧结锯片母板用加锆高碳、微合金化的高强度碳素纯净钢，其特征在于：按质量百分比，所述高强度碳素纯净钢由以下成分组成：C大于等于0.67％且小于0.75％，Si 0.15～0.37％，Mn 0.30～0.80％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.20～0.45％，Mo 0.05～0.30％，V 0.10～0.25％，Zr大于0.02％且小于等于0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述高强度碳素纯净钢的制备方法，包括以下步骤：
铁水脱硫预处理步骤：对铁水进行脱硫处理，再进行扒渣处理，得到脱硫铁水；所述脱硫铁水中硫的质量百分比为小于等于0.0020％；
转炉冶炼步骤：将所述脱硫铁水和废钢加入转炉中进行脱磷-脱碳双联处理、出钢合金化并增碳处理，得到转炉出钢液；所述转炉出钢液的P的质量百分比为0.008％以下；所述脱磷-脱碳双联处理包括：将所述脱硫铁水、废钢、造渣剂均加入转炉进行吹炼处理，以使吹炼终点时钢液中的P含量为0.008wt％以内，C含量为0.06-0.15wt％；所述吹炼处理依次包括脱磷为主的时期和脱碳为主的时期，在所述吹炼处理中，所述造渣剂分批次加入转炉内；
RH炉或VD炉脱气步骤：将所述转炉出钢液于RH炉或VD炉中进行真空脱气处理，得到脱气后的钢液；
LF炉精炼步骤：将所述脱气后的钢液进行精炼处理，并在所述精炼处理中进行合金化和钢成分的调整以使钢液中各成分的含量达到设计要求，出钢得到精炼钢液；在所述精炼处理的后期进行合金化和钢成分的调整以使钢液中各成分的含量达到设计要求；其中所述合金化是指按照设计的钢成分配比向钢液中加入Cr源、Mo源、V源、Zr源，所述钢成分的调整设置于所述合金化之后；
连铸步骤：对所述精炼钢液进行连续浇铸处理，得到高强度碳素纯净钢。
2.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：所述高强度碳素纯净钢中，
C大于等于0.67％且小于0.75％，Si 0.15～0.3％，Mn 0.3～0.6％，P≤0.012％，S≤0.006％，Cr 0.25～0.40％，Mo 0.10-0.25％，V 0.15-0.25％，Zr大于0.02％且小于等于0.08％。
3.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述铁水脱硫预处理步骤中，
所述脱硫处理包括：将脱硫粉剂喷入所述铁水中；所述脱硫处理的温度为1350-1450℃。
4.根据权利要求3所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述脱硫粉剂为石灰粉和金属镁粉的混合物。
5.根据权利要求4所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述石灰粉和金属镁粉的质量比为(10-50)：(1-5)。
6.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述造渣剂的总质量与所述脱硫铁水和废钢的总质量之比为(60-80)：1000。
7.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：所述脱磷为主的时期中，所述吹炼处理的温度为1530-1580℃；所述脱碳为主的时期中，所述吹炼处理的温度大于1580℃。
8.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述造渣剂分为四批次加入转炉中，所述造渣剂的具体加入时机为：在所述脱硫铁水和废钢入转炉之前，先加入第一部分造渣剂；所述脱磷为主的时期中，在所述吹炼处理开始后的1-3min内，加入第二部分造渣剂，然后根据钢液脱P效果确定是否加入用于调整的部分的造渣剂以调整钢液中P含量在0.008wt％以内；在所述脱碳为主的时期中，当转炉内温度高于1580℃时，加入剩余部分造渣剂。
9.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述转炉冶炼步骤中，
所述出钢合金化并增碳处理包括：当所述转炉中的温度达到出钢温度时出钢合金化并增碳，出钢合金化并增碳过程中，按照设计的钢成分配比向钢包中加入增碳剂、Mn源、Si源、Al源，得到转炉出钢液。
10.根据权利要求9所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述出钢温度为1620-1640℃。
11.根据权利要求9所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述Mn源为Mn单质，所述Si源为Si铁，所述Al源为Al单质。
12.根据权利要求11所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述Al单质与钢液的质量比为(0.5-1)：1000。
13.根据权利要求9所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述RH炉或VD炉脱气步骤中，
所述真空处理中，真空度为小于等于80Pa，真空保持时间为大于等于15min。
14.根据权利要求13所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述RH炉或VD炉脱气步骤中，
所述真空处理中，真空度为20-80Pa，真空保持时间为15-40min。
15.根据权利要求13所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述LF炉精炼步骤中，
所述精炼处理的温度为1600-1640℃。
16.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述Cr源为Cr单质，所述Mo源为Mo单质，所述V源为V-Fe合金，所述Zr源为Zr-Fe合金。
17.根据权利要求1所述高强度碳素纯净钢，其特征在于：
所述精炼处理的后期是指LF炉中的温度为1620-1660℃时。
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