CN111485052A - 一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，包括铁水预处理脱硫(KR脱硫或颗粒镁脱硫)‑100t转炉吹炼‑100tLF精炼‑连铸180mm×240mm矩形坯浇注等步骤。本发明针对97级高强度帘线钢，在转炉吹炼、LF精炼、连铸等工序通过各工艺参数的调整实现对钢水成分的精确控制、提高钢液洁净度、降低中心碳偏析等技术难题的解决，从而实现97级帘线钢高质量的稳定生产。

Description

一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼工艺领域，尤其涉及一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法。
背景技术
汽车工业的发展，低噪声、低油耗的绿色轮胎已成为未来轮胎设计制造的主流，轮胎的子午化、扁平化、轻量化和高速化成为今后的发展方向。汽车子午胎具有载荷大、抓着力好、耐刺扎、寿命长、节油等一系列优点，现代社会对子午线轮胎的安全性、舒适性和经济性等方面的要求也不断提高。钢帘线是子午胎理想的骨架材料，钢帘线也随之需要向高强度、高渗透性等先进技术方向发展，这对钢帘线用盘条提出了更高的质量要求。
目前中国钢铁企业可以稳定生产普通强度72级/82级钢帘线用盘条，个别企业可批量生产92级钢帘线盘条，基本满足了轮胎产业的发展需求。但是97级超高强度、高质量、高拉拔性能钢帘线用钢基本全部依赖进口，国内帘线钢的冶炼水平难以实现97级及其以上超高强度钢帘线用钢的国产化。
例如公开号为CN107794332A的发明专利提出一种90级超高强度帘线钢的冶炼方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸保护浇注等工序操作要点。此专利是针对90级帘线钢的各工序成分控制、渣料控制、保护浇注连铸等提出了冶炼方法，并不适用于97级帘线钢的冶炼，同时对中心碳偏析控制的技术难题并未涉及。
公开号为CN103060513A的发明专利提出一种冶炼帘线钢的方法和一种连铸帘线钢的方法，采用“转炉初炼-真空精炼-钢包炉精炼-大方坯连铸浇注”的工艺流程生产帘线钢，实现帘线钢的洁净化生产。此专利主要提出在转炉、真空精炼、钢包精炼等工序成分的控制和钢液洁净度控制，对中心碳偏析控制未涉及。97级帘线钢冶炼可不采用此工艺流程，同样实现帘线钢冶炼的高洁净度。
发明内容
本发明针对现有技术中帘线钢的冶炼工艺难以用于生产97级超高强度帘线钢的技术问题，提出一种可实现一火材生产高质量97级帘线的低成本冶炼工艺，实现97级帘线钢高质量的稳定生产。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，包括如下步骤：
(1)转炉吹炼
铁水经脱硫处理，将S含量控制在0.005％以下；
控制转炉吹炼终点碳含量为0.10～0.50％；
在保证一次拉碳成功的基础上，采用出钢过程全程吹氩，吹氩压力0.3～0.8Mpa进行强搅拌；
转炉出钢采用挡渣球和滑板挡渣相结合的方法，控制转炉出钢下渣量；
转炉配碳采用低氮增碳剂，炉后配碳目标0.80～0.92％；
脱氧合金化采用高纯硅铁和中碳锰铁，要求合金中的Al和Ti含量均≤0.02％；出钢后期加入100～500kg石灰，用于转炉出完钢后造顶渣覆盖钢液表面；
(2)LF精炼
根据初炼碳含量与目标碳含量差值，采用喂入碳线的方式将钢液的碳含量控制在0.95～1.00％，根据目标成分加入适量的合金微调Si、Mn、Cr等合金元素含量；
LF精炼前期加入1.5～2.0吨含有CaO、SiO2成分的渣料进行送电化渣操作，精炼全程精炼渣的二元碱度(CaO/SiO2)控制在0.7～2.0，渣中Al2O3含量≤20％，FeO+MnO含量≤15％；
精炼过程钢包底吹氩气流量为50～250NL/min，软吹模式下钢包底吹氩气流量为10～100NL/min；
(3)连铸浇注
连铸全程采用保护浇注，大包水口采用氩气密封，氩封流量为2～15m3/h；
严控大包下渣，大包冲击区渣层厚度≤60mm，中间包正常浇注液面高度≥750mm；
连铸过程采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌和轻压下相结合的方法控制中心碳偏析；
作为优选，步骤(1)中出钢温度≥1600℃。
作为优选，所述连铸浇注步骤中采用180mm×240mm矩形坯连铸机生产时拉速为1.00～1.30m/min、比水量0.10～0.60L/kg、轻压下压下量为8～20mm。
作为优选，LF精炼步骤中精炼渣的二元碱度(CaO/SiO2)控制在0.7～0.9，渣中Al2O3含量为8.0％-10.0％，FeO+MnO含量为8.0-10.0％。
作为优选，连铸浇注中采用保护浇注，大包水口采用氩气密封，氩封流量为5.0～7.0m3/h。
作为优选，步骤1中采用出钢过程全程吹氩，吹氩压力0.7～0.8Mpa进行强搅拌。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
有效实现配碳成分的稳定控制，减少大尺寸夹杂物，提高钢液纯净度；可以将97级帘线钢的偏析控制在较低水平，实现一火材低成本生产要求；较小的夹杂物尺寸和较好的偏析控制利于提高钢丝拉拔性能，不引起拉拔断丝，满足客户对超高强度、高质量帘线钢要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的试样中夹杂物成分类型在MnO-Al2O3-SiO2相图上的分布图；
图2为本发明实施例1中试样的夹杂物尺寸分布图结构示意图；
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例做具体说明。
实施实例1：
一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，应用于生产牌号为C97D2-E帘线钢的一炉钢，具体包括如下步骤：
(1)转炉吹炼
铁水经脱硫处理，将S含量控制为0.003％；
转炉吹炼终点温度为1615℃，保证较高的出钢温度，终点碳含量为0.14％，S含量终点为0.005％；
在保证一次拉碳成功的基础上，采用出钢底吹氩气压力为0.7Mpa进行搅拌，降低转炉碳氧积，为精确配碳和提高配碳的命中率奠定基础；
转炉出钢采用挡渣球和滑板挡渣相结合的方法，控制转炉出钢下渣量；
转炉配碳采用低氮增碳剂，炉后配碳目标0.90％，炉后一次配碳成功可减少后续配碳操作，减少顶渣卷入；
脱氧合金化采用高纯硅铁和中碳锰铁，要求合金中的Al和Ti含量均≤0.02％；
出钢后期加入150kg石灰，用于转炉出完钢后造顶渣覆盖钢液表面；
(2)LF精炼
根据初炼碳含量与目标碳含量差值，采用喂入碳线的方式将钢液的碳含量控制在0.95～1.00％，根据目标成分加入适量的合金微调Si、Mn、Cr等合金元素含量；
LF精炼前期加入1.5吨含有CaO、SiO2成分的渣料进行送电化渣操作，精炼全程精炼渣的二元碱度(CaO/SiO2)控制在0.8，渣中Al2O3含量为8％，FeO+MnO含量为8.9％；
精炼过程钢包底吹氩气流量为200NL/min，软吹模式下钢包底吹氩气流量为15NL/min；
(3)连铸浇注
连铸全程采用保护浇注，大包水口采用氩气密封，氩封流量为6.9m3/h；
严控大包下渣，大包冲击区渣层厚度30mm，中间包正常浇注液面高度800mm；
采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌和轻压下相结合的方法控制偏析；采用180mm×240mm矩形坯连铸机生产时拉速为1.00～1.30m/min、比水量0.10～0.60L/kg、轻压下压下量为8～20mm。
从采用上述方法生产所得的产品中抽取24支试样成品检测其夹杂物尺寸及半成品偏析指数，并按GB/T 10561标准对24支试样夹杂物评级，其中半成品偏析指数＝最大碳含量/平均碳含量。
如图1所示为采用Aspex扫描电镜对盘条试样纵截面进行扫描检测(扫描面积为150mm2)，得到的夹杂物成分类型在MnO-Al2O3-SiO2相图上的分布图，从上图可以看出夹杂物主要成分类型为SiO2-MnO类，含有少量的Al2O3含量，这种夹杂物类型一般尺寸较小，且在拉拔过程易于破碎，有利于提高钢丝拉拔性能。
如图2为夹杂物尺寸分布图，其中横坐标为夹杂物尺寸，单位为：μm(Microns)，纵坐标为扫描出的对应不同尺寸夹杂物的个数，单位应为：个/150mm2，从图中可以看出，夹杂物主要尺寸≤15μm，大于15μm的夹杂物个数基本为零。
24支试样检测结果如表1所示，统计发现试样夹杂物最大尺寸≤15μm，半成品最大偏析指数为1.04，较小的夹杂物尺寸和较好的偏析控制利于提高钢丝拉拔性能，不引起拉拔断丝。
表1实施例1中24支试样检测结果
Figure BDA0002462240720000071
实施实例2：
一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，应用于生产牌号为C97D2-E帘线钢的一炉钢，具体包括如下步骤：
(1)转炉吹炼
铁水经脱硫处理，将S含量控制为0.002％；
转炉吹炼终点温度为1610℃，保证较高的出钢温度，终点碳含量为0.18％，S含量终点为0.004％；
在保证一次拉碳成功的基础上，采用出钢底吹压力为0.65Mpa进行搅拌，降低转炉碳氧积，为精确配碳和提高配碳的命中率奠定基础；转炉出钢采用挡渣球和滑板挡渣相结合的方法，控制转炉出钢下渣量；
转炉配碳采用低氮增碳剂，炉后配碳目标0.92％，炉后一次配碳成功可减少后续配碳操作，减少顶渣卷入；
脱氧合金化采用高纯硅铁和中碳锰铁，要求合金中的Al和Ti含量均≤0.02％；
出钢后期加入200kg石灰，用于转炉出完钢后造顶渣覆盖钢液表面；
(2)LF精炼
根据初炼碳含量与目标碳含量差值，采用喂入碳线的方式将钢液的碳含量控制在0.95～1.00％，根据目标成分加入适量的合金微调Si、Mn、Cr等合金元素含量；
LF精炼前期加入1.8吨含有CaO、SiO2成分的渣料进行送电化渣操作，精炼全程精炼渣的二元碱度(CaO/SiO2)控制在0.85，渣中Al2O3含量为10％，FeO+MnO含量为10.4％；
精炼过程钢包底吹氩气流量为200NL/min，软吹模式下钢包底吹氩气流量为20NL/min；
(3)连铸浇注
连铸全程采用保护浇注，大包水口采用氩气密封，氩封流量为6.4m3/h；
严控大包下渣，大包冲击区渣层厚度20mm，中间包正常浇注液面高度800mm；
采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌和轻压下相结合的方法控制偏析；采用180mm×240mm矩形坯连铸机生产时拉速为1.00～1.30m/min、比水量0.10～0.60L/kg、轻压下压下量为8～20mm，
从采用上述方法生产所得的产品中抽取24支试样成品检测其夹杂物尺寸及半成品偏析指数，并按GB/T 10561标准对24支试样夹杂物评级，其中半成品偏析指数＝最大碳含量/平均碳含量，检测结果如表2所示。统计发现试样夹杂物最大尺寸≤15μm，半成品最大偏析指数为1.03，性能优良。
表2实施例1中24支试样检测结果
Figure BDA0002462240720000101
Figure BDA0002462240720000111
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)转炉吹炼
铁水经脱硫处理，将S含量控制在0.005％以下；
控制转炉吹炼终点碳含量为0.10～0.50％；
在保证一次拉碳成功的基础上，采用出钢过程全程吹氩，吹氩压力0.3～0.8Mpa进行强搅拌；
转炉出钢采用挡渣球和滑板挡渣相结合的方法，控制转炉出钢下渣量；
转炉配碳采用低氮增碳剂，炉后配碳目标0.80～0.92％；
脱氧合金化采用高纯硅铁和中碳锰铁，要求合金中的Al和Ti含量均≤0.02％；出钢后期加入100～500kg石灰，用于转炉出完钢后造顶渣覆盖钢液表面；
(2)LF精炼
根据初炼碳含量与目标碳含量差值，采用喂入碳线的方式将钢液的碳含量控制在0.95～1.00％，根据目标成分加入适量的合金微调Si、Mn、Cr等合金元素含量；
LF精炼前期加入1.5～2.0吨含有CaO、SiO2成分的渣料进行送电化渣操作，精炼全程精炼渣的二元碱度(CaO/SiO2)控制在0.7～2.0，渣中Al2O3含量≤20％，FeO+MnO含量≤15％；
精炼过程钢包底吹氩气流量为50～250NL/min，软吹模式下钢包底吹氩气流量为10～100NL/min；
(3)连铸浇注
连铸全程采用保护浇注，大包水口采用氩气密封，氩封流量为2～15m3/h；
严控大包下渣，大包冲击区渣层厚度≤60mm，中间包正常浇注液面高度≥750mm；
连铸过程采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌和轻压下相结合的方法控制中心碳偏析。
2.根据权利要求1所述的97级超高强度帘线钢的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)中出钢温度≥1600℃。
3.根据权利要求2所述的97级超高强度帘线钢的冶炼方法，其特征在于：所述连铸浇注步骤中采用180mm×240mm矩形坯连铸机生产时拉速为1.00～1.30m/min、比水量0.10～0.60L/kg、轻压下压下量为8～20mm。
4.根据权利要求3所述的97级超高强度帘线钢的冶炼方法，其特征在于：LF精炼步骤中精炼渣的二元碱度(CaO/SiO2)控制在0.7～0.9，渣中Al2O3含量为8.0％-10.0％，FeO+MnO含量为8.0-10.0％。
5.根据权利要求4所述的97级超高强度帘线钢的冶炼方法，其特征在于：连铸浇注中采用保护浇注，大包水口采用氩气密封，氩封流量为5.0～7.0m3/h。
6.根据权利要求1所述的97级超高强度帘线钢的冶炼方法，其特征在于：步骤1中采用出钢过程全程吹氩，吹氩压力0.7～0.8Mpa进行强搅拌。
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