CN110016610A - 一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法 - Google Patents

一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法，通过本发明的制备工艺能够制备Ti系低氮超低碳钢，使成品钢中：C≤0.002％，Si≤0.01％，N≤0.0035％，Ti：0.055％‑0.075％，满足要求。

Description

一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金工业生产的炼钢领域，尤其涉及一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法。
背景技术
超低碳钢广泛应用于汽车深冲级和超深冲级冲压件,如轿车覆盖件等，在超低碳钢中，氮与碳同样是有害元素，所以应尽量降低。
据鞍钢股份有限公司的李镇等人申请的专利“一种超低碳钢的生产方法”(专利申请号为201210087550.2)介绍，转炉冶炼冶炼过程中全程底吹氩气，RH加入顶渣改质剂,RH真空处理过程采用自然脱碳模式对钢中的碳含量进行控制,脱碳结束后碳含量控制在14PPm以下。连铸浇注过程采用全程保护浇注,控制钢水增氮量<2ppm。但该专利未提及成品钢中氮含量。
据首钢总公司李战军等人申请的专利：“一种用于超低碳钢生产的方法”(申请专利号为200910084426.9)报道，其权利要求书中RH炉碳含量为0.0014％-0.0025％。该专利中超低碳钢的碳含量较高，且该专利未提及成品钢中碳含量及氮含量。
据武汉钢铁(集团)公司刘凯等人申请的专利：“一种冶炼C≤20ppm超低碳钢的方法”(申请专利号为：201510479255.5)介绍，“真空处理到15分钟时加入铝丸；待再循环3分钟后随即加入硅铁、锰铁及低碳脱硫剂，再循环5分钟后结束真空处理；在钢渣表面撒入铝丸，待熔渣中的FeO+MnO总量小于5.5％时，进行后工序”。该专利虽然钢中碳含量≤20ppm((注：1ppm＝10-6))，但未提及成品钢中氮含量及如何控制钢中氮含量。
发明内容
本发明的目的是提供一种Ti系低氮超低碳钢及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种Ti系低氮超低碳钢，成品钢中：C≤0.002％，Si≤0.01％，N≤0.0035％，Ti：0.055％-0.075％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，成品钢中：C：0.0011％，Si：0.006％，N：0.0024％，Ti：0.061％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，成品钢中：C：0.0013％，Si：0.007％，N：0.0028％，Ti：0.067％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，成品钢中：C：0.0010％，Si：0.007％，N：0.0019％，Ti：0.071％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，成品钢中：C：0.0009％，Si：0.007％，N：0.0023％，Ti：0.063％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种Ti系低氮超低碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量≤0.04％；
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.02-0.06％，控制钢中氧含量为：500-1300ppm，控制钢水终点温度为：1670-1730℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为300℃-800℃，烘烤时间为60-240min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉根据钢中氧含量的不同决定是否吹氧，①钢中氧含量≤800ppm，则采取强制吹氧方式，即RH炉吹入氧气；②钢中氧含量>800ppm，则采取自然脱碳方式，即RH炉不吹氧气；脱碳结束后控制钢中碳含量在12ppm以下；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度≤100Pa的条件下持续10-20min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，控制钢水增碳≤2ppm，控制钢水增氮<2ppm。
进一步的，步骤(5)中，RH炉真空度92Pa的条件下持续12min。
进一步的，步骤(2)中控制钢水出钢碳含量为：0.051％，控制钢中氧含量为：769ppm，控制钢水终点温度为：1703℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理。
进一步的，步骤(2)中控制钢水出钢碳含量为：0.032％，控制钢中氧含量为：1102ppm，控制钢水终点温度为：1715℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
在超低碳钢中，氮元素与碳元素同样为有害元素，因此必须将钢中氮含量降低到较低水平。在Ti系超低碳钢中，钢中要加入钛铁合金；而钛铁合金在生产过程中，由于钛与氮有较强的结合力，因此合金中含有较高的氮，因此必须加热将钛铁合金中的氮含量降低，通过本发明的工艺实现了生产出Ti系低氮超低碳钢。
具体实施方式
实施例1
一种Ti系低氮超低碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量0.036％；
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.04％，控制钢中氧含量为：976ppm，控制钢水终点温度为：1690℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为400℃，烘烤时间为128min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉采取自然脱碳方式，即RH炉不吹氧气。脱碳结束后钢中碳含量9ppm；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度92Pa的条件下持续12min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，钢水增碳1.5ppm，钢水增氮1.1ppm；
(7)成品钢的C：0.0011％，Si：0.006％，N：0.0024％，Ti：0.061％。
实施例2
一种Ti系低氮超低碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量0.031％。
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.043％，控制钢中氧含量为：907ppm，控制钢水终点温度为：1693℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为500℃，烘烤时间为92min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉采取自然脱碳方式，即RH炉不吹氧气。脱碳结束后钢中碳含量11ppm；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度81Pa的条件下持续15min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，钢水增碳1.6ppm，钢水增氮1.5ppm；
(7)成品钢的C：0.0013％，Si：0.007％，N：0.0028％，Ti：0.067％。
实施例3
一种Ti系低氮超低碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量0.028％；
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.051％，控制钢中氧含量为：769ppm，控制钢水终点温度为：1703℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为600℃，烘烤时间为72min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉采取强制吹氧方式，即RH炉吹入氧气。脱碳结束后钢中碳含量9ppm；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度76Pa的条件下持续17min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，钢水增碳1.3ppm，钢水增氮1.1ppm；
(7)成品钢的C：0.0010％，Si：0.007％，N：0.0019％，Ti：0.071％。
实施例4
一种Ti系低氮超低碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量0.023％。
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.056％，控制钢中氧含量为：703ppm，控制钢水终点温度为：1711℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为620℃，烘烤时间为68min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉采取强制吹氧方式，即RH炉吹入氧气。脱碳结束后钢中碳含量8ppm；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度83Pa的条件下持续14min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，钢水增碳0.8ppm，钢水增氮1.8ppm；
(7)成品钢的C：0.0009％，Si：0.007％，N：0.0023％，Ti：0.063％。
实施例5
一种Ti系低氮超低碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量≤0.04％；
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.032％，控制钢中氧含量为：1102ppm，控制钢水终点温度为：1715℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为680℃，烘烤时间为63min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉采取自然脱碳方式，即RH炉不吹氧气。脱碳结束后钢中碳含量9ppm；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度86Pa的条件下持续16min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，钢水增碳1.8ppm，钢水增氮1.3ppm；
(7)成品钢的C：0.0011％，Si：0.007％，N：0.0026％，Ti：0.068％。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，成品钢中：C≤0.002％，Si≤0.01％，N≤0.0035％，Ti：0.055％-0.075％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，成品钢中：C：0.0011％，Si：0.006％，N：0.0024％，Ti：0.061％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，成品钢中：C：0.0013％，Si：0.007％，N：0.0028％，Ti：0.067％，其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，成品钢中：C：0.0010％，Si：0.007％，N：0.0019％，Ti：0.071％，其余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，成品钢中：C：0.0009％，Si：0.007％，N：0.0023％，Ti：0.063％，其余为Fe及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的Ti系低氮超低碳钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：采用喷吹法脱硫，脱硫后进行扒渣处理，控制脱硫后铁水中的硫含量≤0.04％；
(2)转炉冶炼：采用260t顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼过程中全程底吹氩气，控制钢水出钢碳含量为：0.02-0.06％，控制钢中氧含量为：500-1300ppm，控制钢水终点温度为：1670-1730℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理；
(3)RH真空处理前，将Ti铁合金进行高温烘烤，烘烤温度为300℃-800℃，烘烤时间为60-240min；
(4)RH真空处理：RH精炼炉根据钢中氧含量的不同决定是否吹氧，①钢中氧含量≤800ppm，则采取强制吹氧方式，即RH炉吹入氧气；②钢中氧含量>800ppm，则采取自然脱碳方式，即RH炉不吹氧气；脱碳结束后控制钢中碳含量在12ppm以下；
(5)RH精炼炉脱碳结束后加入铝进行脱氧，之后将烘烤后的Ti铁合金加入钢水，RH炉真空度≤100Pa的条件下持续10-20min；
(6)板坯连铸：采用低碳耐火材料及全程保护浇注方式，控制钢水增碳≤2ppm，控制钢水增氮<2ppm。
7.根据权利要求6所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，步骤(5)中，RH炉真空度92Pa的条件下持续12min。
8.根据权利要求6所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，步骤(2)中控制钢水出钢碳含量为：0.051％，控制钢中氧含量为：769ppm，控制钢水终点温度为：1703℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理。
9.根据权利要求6所述的Ti系低氮超低碳钢，其特征在于，步骤(2)中控制钢水出钢碳含量为：0.032％，控制钢中氧含量为：1102ppm，控制钢水终点温度为：1715℃，出钢后对钢包顶渣加入高铝球进行改质处理。
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