CN110317929A - 一种复合脱钛剂及降低钢液钛含量的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合脱钛剂及降低钢液钛含量的冶炼方法，所述复合脱钛剂的成分组成及质量百分比含量如下：FeO2 30％～40％、CeO2 40％～50％、CaF2 10％～30％，各成分的粒度组成均为D50≤50mm。铁水预处理脱硫的同时，向铁水中加入复合脱钛剂，转炉冶炼时采用双渣冶炼，冶炼前期加入活性石、轻烧石灰和铁矿石，后半钢冶炼时加入活性石灰和铁矿石；转炉出钢前在钢水精炼包底部加入CeO2，钢液进入中包后，每一罐次浇铸时都加入CeO2；本发明能够在冶炼全流程对钢液中的钛含量进行控制，确保实现成品钢中钛的质量分数＜0.001％的目标。

Description

一种复合脱钛剂及降低钢液钛含量的冶炼方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种复合脱钛剂及降低钢液钛含量的冶炼方法。
背景技术
钢液中的钛能与氮结合形成TiN夹杂，TiN夹杂对于很多钢种而言，是一种有害夹杂物，例如TiN夹杂对无取向硅钢的磁性能有重要影响，主要表现在抑制晶粒长大、促使晶格畸变，阻碍磁畴转动和畴壁移动，是劣化无取向硅钢电磁性能的有害夹杂物，因此无取向硅钢生产企业大都对钢中的Ti和N含量进行了严格控制；再如帘线钢冶炼时会产生变形能力差的脆性TiN夹杂，如果对其不加以控制，会造成后续拉拔和捻股过程中断丝；为此，国际著名的帘线钢生产商贝尔卡特建立了钛夹杂罚分体系，钛夹杂数量越多、尺寸越多罚分越严重，达到一定分数的盘条会降级使用或退货处理。TiN夹杂对钢的疲劳寿命特别有害，轴承钢中Ti含量从40×10-6降低到10×10-6以下，能使寿命提高约2倍。目前，高端轴承钢对Ti含量的要求越来越严，部分客户要求Ti的质量分数控制15×10-6以下。
《高碳钢转炉冶炼过程脱钛理论计算及应用》一文中详细论述了转炉冶炼过程中钛的氧化行为，最终得出转炉前期是钢中钛的有利阶段，并采取了转炉双渣法冶炼，取得转炉出钢后钢液中Ti质量分数小于0.001％的成果。
公开号为CN1603032A的中国专利《轴承钢纳米脱钛剂的制取方法》、公开号为CN100465293C的中国专利《轴承钢纳米脱钛剂在钢液中的分散方法》、公开号为CN1721556A的中国专利《轴承钢纳米脱钛剂在钢液中的加入方法》，记载了一种纳米铁合金材料脱钛剂及其使用方法，具体包括制备纳米脱钛剂、包芯线制备、分散及加入工艺等；公开号为CN107130084B的中国专利《一种用于钢液脱夹杂的钢液净化剂》，记载了一种以金属铝、石灰粉、碳化硅粉、二氧化钛和生物质为主要组元的净化剂，通过促进钢液含钛夹杂物上浮的方法来达到降低钢液钛含量的目的；以上这些方法都在某一阶段实现了钢液中钛含量的降低，但炼钢是个长流程工艺，如果不在冶炼全过程中全面控制钛含量，会在后续的冶炼工序回钛，例如精炼过程中，渣中的钛会与钢液中铝发生以下反应：导致钢液增钛，导致最终产品不合格。
发明内容
本发明提供了一种复合脱钛剂及降低钢液钛含量的冶炼方法，能够在冶炼全流程对钢液中的钛含量进行控制，确保实现成品钢中钛的质量分数＜0.001％的目标。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种复合脱钛剂，所述复合脱钛剂的成分组成及质量百分比含量如下：FeO2 30％～40％、 CeO2 40％～50％、CaF2 10％～30％，各成分的粒度组成均为D50≤50mm。
一种基于复合脱钛剂的降低钢液钛含量的冶炼方法，钢液冶炼路线为：铁水预处理→转炉炼钢→炉外精炼→连铸，成品钢中钛的质量分数＜0.001％；具体包括如下步骤：
(1)铁水预处理时脱钛；铁水预处理脱硫的同时，向铁水中加入复合脱钛剂，加入量按铁水质量百分比含量计为0.1％～0.3％，处理时间10min～15min，预处理渣扒净后出铁水；
(2)转炉冶炼时采用双渣冶炼，冶炼前期按钢液质量百分比含量加入活性石灰3％～ 5％、轻烧石灰1％～3％、铁矿石0.1％～0.3％；处理时间10min～15min，处理后倾倒出渣料，然后进行后半钢冶炼；后半钢冶炼时按钢液质量百分比含量加入活性石灰0.5％～1％、铁矿石0.1％～0.3％，处理时间5min～10min，冶炼结束出钢时控制转炉下渣，做到不下渣或少下渣；
(3)转炉出钢前，在钢水精炼包底部加入CeO2，加入量按钢液质量百分比含量计为0.05％～0.1％；钢液进入中包后，每一浇次除正常加中包覆盖剂外，每一罐次浇铸时都加入CeO2 10kg～20kg，加入量按钢液质量百分比含量计为0.016％～0.033％；
(4)将钢液浇铸成铸坯。
所述活性石灰的活性度为360～400ml/4N-HCL；所述轻烧石灰的活性度为300～350 ml/4N-HCL。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)复合脱钛剂中，FeO2能够提供额外氧源对钢液中的钛进行氧化，同时能够起到降低渣熔点化渣作用；CeO2能够与渣中的氧化钛形成复合物，稳定渣中氧化钛并降低其活度，促进钢液中钛氧反应的进行，另外由于其自身比重大，能够形成钢液与渣的隔绝层，防止渣中氧化钛还原向钢液传钛；CaF2具有降低熔渣熔点及化渣的作用；
2)冶炼方法操作简单，可实施性强；
3)增加成本较少，降钛效果显著。
具体实施方式
本发明是一种复合脱钛剂，所述复合脱钛剂的成分组成及质量百分比含量如下：FeO2 30％～40％、CeO2 40％～50％、CaF2 10％～30％，各成分的粒度组成均为D50≤50mm。
本发明所述一种基于复合脱钛剂的降低钢液钛含量的冶炼方法，钢液冶炼路线为：铁水预处理→转炉炼钢→炉外精炼→连铸，成品钢中钛的质量分数＜0.001％；具体包括如下步骤：
(1)铁水预处理时脱钛；铁水预处理脱硫的同时，向铁水中加入复合脱钛剂，加入量按铁水质量百分比含量计为0.1％～0.3％，处理时间10min～15min，预处理渣扒净后出铁水；
(2)转炉冶炼时采用双渣冶炼，冶炼前期按钢液质量百分比含量加入活性石灰3％～ 5％、轻烧石灰1％～3％、铁矿石0.1％～0.3％；处理时间10min～15min，处理后倾倒出渣料，然后进行后半钢冶炼；后半钢冶炼时按钢液质量百分比含量加入活性石灰0.5％～1％、铁矿石0.1％～0.3％，处理时间5min～10min，冶炼结束出钢时控制转炉下渣，做到不下渣或少下渣；
(3)转炉出钢前，在钢水精炼包底部加入CeO2，加入量按钢液质量百分比含量计为0.05％～0.1％；钢液进入中包后，每一浇次除正常加中包覆盖剂外，每一罐次浇铸时都加入CeO2，加入量按钢液质量百分比含量计为0.016％～0.033％；
(4)将钢液浇铸成铸坯。
所述活性石灰的活性度为360～400ml/4N-HCL；所述轻烧石灰的活性度为300～350 ml/4N-HCL。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，将本发明所述降低钢液钛含量的冶炼方法应用于轴承钢的冶炼中，轴承钢的成分如表1所示：
表1轴承钢钢种成分要求(质量百分含量％)
虽然成品钢成分对钛含量没有做具体要求，但由于钛对轴承钢疲劳寿命的影响较大，因此必须严格控制。
轴承钢的冶炼工艺流程为：铁水预处理→转炉炼钢→LF精炼→RH真空处理→连铸，具体步骤如下：
(1)预处理铁水180t，除正常进行脱硫处理外，向铁水中加入复合脱钛剂360kg，复合脱钛剂的粒度为D50＝25mm，复合脱钛剂包含以下组分：Fe2O3 108kg、CeO2 144kg、 CaF2108kg，处理时间为15min，处理后进行扒渣，铁水预处理前后成分变化如表2所示：
表2预处理前后铁水成分(质量百分含量％)
由表2可以看出预处理前后铁水中的C含量微降，Si、Ti含量下降较多，S含量在处理后下降最多。
(2)转炉冶炼采用双渣冶炼，冶炼前期加入活性石灰9t、轻烧石灰2t、铁矿石300kg，处理12min后转炉倒渣并取样，后半钢冶炼时加入活性石灰1t、铁矿石300kg，冶炼10分钟后转炉出钢，出钢时严格控制下渣，转炉冶炼成分变化如表3所示：
表3转炉钢水成分变化(质量百分含量％)
由表3可以看出，转炉吹炼极大地降低了钢液中的含钛量，由于采用双渣法，在前半钢冶炼过程中使钢液中绝大部分的钛氧化后进入渣中，将含钛渣排出后，有效降低了精炼回钛的可能性。
(3)转炉出钢前，将180kgCeO2先加入到钢水精炼包的底部，出钢后经LF炉、RH 炉精炼后浇铸到中间包内，每一罐次浇铸时都向中间包内投入15kgCeO2，对第二罐次的中间包取样，与铸坯样分别化学成分检验，结果如下：
表4中间包样、铸坯样钢水成分(质量百分含量％)
由表4可以看出，经过上述冶炼过程后，轴承钢铸坯中Ti＜0.001％(质量百分含量)，能够满足客户的使用要求。
【实施例2】
本实施例中，将本发明所述降低钢液钛含量的冶炼方法应用到无取向硅钢的冶炼上，钢种成分如表5所示：
表5无取向硅钢钢种成分要求(质量百分含量％)
无取向硅钢的冶炼工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→RH炉精炼→CC (浇铸)，具体步骤如下：
(1)预处理铁水180t，除正常进行脱硫处理外，向铁水中加入复合脱钛剂400kg，复合脱钛剂的粒度为D50＝30mm，复合脱钛剂包含以下组分：Fe2O3 160kg、CeO2 160kg、CaF280kg，处理时间为13min，处理后进行扒渣，铁水预处理前后成分变化如表6所示：
表6预处理前后铁水成分(质量百分含量％)
由表6可以看出，预处理前后铁水中Ti含量下降显著。
(2)转炉冶炼采用双渣冶炼，冶炼前期加入活性石灰9t、轻烧石灰2.2t、铁矿石400kg，处理14min后转炉倒渣并取样，后半钢冶炼时加入活性石灰1.2t、铁矿石300kg，冶炼12分钟后转炉出钢，严格控制下渣，转炉冶炼成分变化如表7所示：
表7转炉钢水成分变化(质量百分含量％)
由表7可以看出，通过转炉吹炼极大降低了钢液含钛量，由于采用双渣法，在前半钢冶炼时使钢液中绝大部分钛氧化进入渣中，将含钛渣排出后，有效降低了精炼回钛的可能性。
(3)转炉出钢前，将160kgCeO2先加入到钢水精炼包底部，出钢后经LF炉精炼、 RH炉精炼工序后浇铸到中间包内，每一罐次浇铸时都向中间包内投入20kgCeO2，对第二罐次的中间包取样，与铸坯样分别化学成分检验，结果如表8所示：
表8中间包样、铸坯样钢水成分(质量百分含量％)
由表8可以看出，经过上述冶炼过程后，无取向硅钢铸坯中的Ti＜0.001％(质量百分含量)，能够满足钢种成分要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种复合脱钛剂，其特征在于，所述复合脱钛剂的成分组成及质量百分比含量如下：FeO2 30％～40％、CeO2 40％～50％、CaF2 10％～30％，各成分的粒度组成均为D50≤50mm。
2.一种基于权利要求1所述复合脱钛剂的降低钢液钛含量的冶炼方法，其特征在于，钢液冶炼路线为：铁水预处理→转炉炼钢→炉外精炼→连铸，成品钢中钛的质量分数＜0.001％；具体包括如下步骤：
(1)铁水预处理时脱钛；铁水预处理脱硫的同时，向铁水中加入复合脱钛剂，加入量按铁水质量百分比含量计为0.1％～0.3％，处理时间10min～15min，预处理渣扒净后出铁水；
(2)转炉冶炼时采用双渣冶炼，冶炼前期按钢液质量百分比含量加入活性石灰3％～5％、轻烧石灰1％～3％、铁矿石0.1％～0.3％；处理时间10min～15min，处理后倾倒出渣料，然后进行后半钢冶炼；后半钢冶炼时按钢液质量百分比含量加入活性石灰0.5％～1％、铁矿石0.1％～0.3％，处理时间5min～10min，冶炼结束出钢时控制转炉下渣，做到不下渣或少下渣；
(3)转炉出钢前，在钢水精炼包底部加入CeO2，加入量按钢液质量百分比含量计为0.05％～0.1％；钢液进入中间包后，每一浇次除正常加中包覆盖剂外，每一罐次浇铸时都加入CeO2，加入量按钢液质量百分比含量计为0.016％～0.033％；
(4)将钢液浇铸成铸坯。
3.如权利要求2所述一种降低钢液钛含量的冶炼方法，其特征在于，所述活性石灰的活性度为360～400ml/4N-HCL；所述轻烧石灰的活性度为300～350ml/4N-HCL。
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GR01 Patent grant
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