CN111607683B

CN111607683B - 一种无大尺寸夹杂物的微合金非调钢钢液脱氧控制方法

Info

Publication number: CN111607683B
Application number: CN202010534653.3A
Authority: CN
Inventors: 张华�; 薛伟江; 肖丹平; 王军; 宋健
Original assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2040-06-12
Also published as: CN111607683A

Abstract

本发明公开了一种无大尺寸夹杂物的微合金非调钢钢液脱氧控制方法，包括如下步骤：将钢水依次经过预脱氧成渣处理、LF精炼处理和VD精炼处理得到无大尺寸夹杂物钢液。本发明工艺简单、易控，可实现微合金化非调质钢中Ds类夹杂物≤0.5级，解决了钙处理后产生的钙铝酸盐类非金属夹杂物上浮不充分和聚集长大的问题。

Description

一种无大尺寸夹杂物的微合金非调钢钢液脱氧控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业冶炼领域，具体涉及一种无大尺寸夹杂物的微合金非调钢钢液脱氧控制方法。

背景技术

微合金化非调质钢是在中碳（约0.3～0.5%）锰钢的基础上添加Nb、V、Ti、B、N等微量元素，通过控制锻造/轧制等热加工工艺获得与调质钢相当的力学性能，从而省去调质处理。然而微合金化非调质钢中的夹杂物破坏了基体的连续性并降低晶粒细化和在线组织调控的作用，产生应力集中，成为零件失效的裂纹源，对微合金化非调质钢零件的力学性能尤其是疲劳性能产生极大的影响。依据GC/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准》，钢中常见的夹杂物根据其形态和分布进行分类，如Ds类（单颗粒球状类）由于与基体的热膨胀系数差别大，在轧制过程中不变形，通常称为脆性夹杂物。在压力加工和服役过程中，这些脆性夹杂物的周围会形成空隙，成为主要的裂纹来源。因此，需要严格控制钢中脆性夹杂物的数量及分布。

在微合金化非调质钢的生产过程中，为了避免钢中Al₂O₃夹杂物的危害和保证钢液的可浇性，主要采用的方法是对钢液进行钙处理，一般是在（真空处理后）软吹开始前一次性喂入足够的硅钙线，使钢液中的夹杂物充分转变，此方法最大的缺点是变性的夹杂物在软吹过程中不断聚集、长大和上浮，软吹结束后仍会存在Ds类夹杂物存在。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无大尺寸夹杂物的微合金非调钢钢液脱氧控制方法，以解决现有技术中存在的Ds类夹杂物较难去除的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种微合金非调钢钢液脱氧控制方法，包括如下步骤：将钢水依次经过预脱氧成渣处理、LF精炼处理和VD精炼处理得到无大尺寸夹杂物钢液；

所述预脱氧成渣处理过程包括：

出钢过程中向钢水中依次加入初脱氧碳粉、铝饼、增碳剂、硅锰合金、高碳锰铁、石灰以及铝酸钙进行预脱氧预成渣；

所述LF精炼处理过程包括：

对预脱氧预成渣后的钢水进行快速成渣处理，包括底吹氩气搅拌、一次升温、埋弧稳定后补加石灰、加入铝豆和复合碳化硅进行渣面脱氧；

底吹氩气条件下对渣面脱氧后的钢水进行白渣保持和成分调整；

向精炼结束的钢水中加入硅钙线进行前钙处理；

所述VD精炼处理过程包括：

对前钙处理后的钢水进行真空处理、微合金化处理、软吹处理、无钙或轻钙处理得到无大尺寸夹杂物的钢液。

进一步的，所述初脱氧碳粉的用量为0～50kg/炉；铝饼的用量为40～60kg/炉；增碳剂的用量为0～150kg/炉；硅锰合金的用量为200～800kg/炉；高碳锰铁的用量为100～700kg/炉；石灰的用量为250～350kg、铝酸钙的用量为200～250kg。

进一步的，所述出钢过程全程底吹氩气，每路氩气流量为100～400 NL/min。

进一步的，所述快速成渣处理过程中的每路底吹氩气的流量为150～250 NL/min；所述一次升温的温度为1570～1600℃；所述补加石灰的用量为0～100kg/炉；所述铝豆的用量为10～30kg/炉；所述复合碳化硅的用量为60～80kg/炉；所述白渣保持的钢水温度为1570～1630℃；白渣保持的时间为≥30min，保持白渣效果中的每路底吹氩气流量为60～100 NL/min；所述前钙处理中使用的硅钙线的用量为5～15kg/炉。

进一步的，所述LF精炼处理中LF处理时间为60～80min，白渣保持时间35～45min，终渣碱度为4～8，终渣钙铝比为1.7～2.0，终渣MgO含量为6～8%。

进一步的，所述真空处理过程中的真空度≤67Pa，真空时间为17～23min，高真空时间≥10min，每路底吹氩气流量为20～50 NL/min；所述软吹处理的时间为≥20min；所述软吹处理中每路底吹氩气流量为15～25 NL/min；所述无钙或轻钙处理中使用的硅钙线的用量为0～5kg/炉。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明在出钢合金化过程采用增碳剂和铝饼复合预脱氧，可以降低钢液中初脱氧产物，抑制Ds类夹杂物产生的源头；LF过程快速形成流动性良好的精炼渣且长时间的白渣保持，可以更好的促进夹杂物的有效上浮；LF出站前第一次的前钙处理的钢水经过VD真空处理，加快钢液中非金属夹杂物转变为液态或者表面为液态的钙铝酸盐类夹杂物，可以进一步聚集长大从而有效去除，实现钢水纯净度的控制；第二次“无钙或轻钙”处理，增加钢液的可浇性，同时确保钢液中液态或表面为液态的钙铝酸盐类夹杂物弥散分布，从而实现微合金化非调质钢中无大尺寸夹杂物的钢液脱氧控制。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种无大尺寸夹杂物的微合金非调钢钢液脱氧控制方法：

包括出钢合金化到LF工位的预脱氧成渣过程、LF精炼工序和VD精炼工序；

出钢合金化到LF工位的预脱氧成渣过程：50t顶底复吹转炉，冶炼终点钢水温度≥1600℃，出钢过程中依次加入初脱氧碳粉0～50 kg/炉（预脱氧采用增碳剂脱氧代替一部分铝脱氧）、铝饼40～60 kg/炉、增碳剂0～150kg/炉、硅锰合金200～800kg/炉、高碳锰铁以100～700kg/炉及石灰250～350 kg、铝酸钙200～250 kg进行预脱氧成渣；出钢前打开底吹氩气，出钢过程中全程吹氩气，每路底吹氩气流量为100～400 NL/min；转炉留钢操作，出钢量为51t±1t并使用滑板和挡渣锥双挡防止出钢下渣，出钢结束后及时吊至LF工位；。

所述LF精炼工序过程：包括快速成渣阶段和白渣保持阶段。快速成渣阶段：根据转炉终点碳和出钢情况，精炼前期补加石灰0～100 kg石灰/炉进行调渣；埋弧稳定后，每路底吹氩气流量为200～250 NL/min，送电3～10min期间，采用铝豆10～30kg/炉和复合碳化硅60～80kg/炉脱氧进行快速渣面脱氧；精炼前期快速升温，送电15min后温度达到1570～1630℃，达到白渣效果（沾渣表现为光滑且部分透明）。快速成渣处理过程中的每路底吹氩气的流量为150～250 NL/min。LF精炼处理中LF处理时间为60～80min。

白渣保持阶段：每路底吹氩气流量为60～100 NL/min，送电期间，渣面扩散脱氧做到少量多次，维持白渣效果，白渣保持时间≥30min；钢液中各组分的质量含量满足：C：0.30～0.50%，Si：0.15～0.60%，Mn：1.00～1.50%，P≤0.015%，S≤0.020，Cr≤0.30%，Mo≤0.10%，温度为1600～1630℃，精炼渣终渣碱度为4～8，终渣钙铝比为1.7～2.0，终渣MgO含量为6～8%；出站前加入5～15kg/炉硅钙线对钢液进行钙处理。

所述VD精炼工序过程：对经过第一次钙处理的钢水进行17～23min真空处理，VD真空度≤67Pa，每路底吹氩气流量为：20～50 NL/min，高真空时间≥10min；真空处理结束后进行微合金化处理，然后加入碳化稻壳进行软吹，软吹时间≥20min，软吹过程中每路底吹氩气流量为15～25 NL/min；出站前5min加入0～5kg/炉硅钙线进行第二次“无钙或轻钙”处理。

实施例1

本发明控制微合金化非调质钢中无大尺寸夹杂物的钢液脱氧方法采用下述的具体工艺。微合金非调钢主要成分为：C：0.43～0.47%，Si：0.40～0.60%，Mn：1.30～1.50%，P≤0.015%，S≤0.010%，Cr：0.20～0.30%，Mo：0.03～0.07%，Al：0.010～0.020%，Ti：0.015～0.025%，Nb：0.020～0.030%，N：0.013～0.017%。

1.出钢合金化到LF工位的预脱氧成渣过程：50t顶底复吹转炉，冶炼终点C：0.15%，P：0.012%，S：0.016%，冶炼终点钢水温度：1624℃；出钢过程依次加入预脱氧用增碳剂（50kg，固定碳≥93.0%，S≤0.4%，水分≤1.0%），铝饼（40kg，≥99.5%），增碳剂（30kg，固定碳≥93.0%，S≤0.4%，水分≤1.0%），硅锰合金（799kg，Si：18.3%，Mn：65.4%，P：0.08%），高碳锰铁（154kg，C：6.6%，Mn：65.6%，P：0.12%）以及石灰304kg（CaO≥90%），铝酸钙（201kg，CaO：50.5%，Al2O3：43.6%，MgO：4.9%）。出钢时间4min，每路底吹氩气流量为401 NL/min，出钢量51.15t。

2.LF精炼工序过程：精炼前期补加石灰50kg，铝豆20kg，复合碳化硅40kg，每路底吹氩气流量为：200 NL/min，送电15min后达到白渣效果；白渣保持阶段的每路底吹氩气流量为80 NL/min，LF冶炼周期为66min，出站前加入硅钙线11kg进行第一次钙处理，出站成分：C：0.44%，Si：0.49%，Mn：1.46%，P：0.013%，S：0.0017%，Cr：0.09%，Mo：0.05%，Al：0.028%，Ti：0.0057%，Nb：0.0213%，Ca：0.0010%。出站温度1651℃，精炼渣终渣成分见表1。

表1 真空前后精炼渣成分

组分	TFe	MnO	FeO	CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	R	CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
										LF出站	0.28	0.21	0.00	52.6	9.3	27.0	5.4	5.65	1.95
VD破空	0.38	0.22	0.00	50.2	11.1	29.2	6.8	4.53	1.72

3.VD精炼工序过程：真空处理时间18min，VD真空度31.5Pa，每路底吹氩气流量为25/30 NL/min，破空后精炼渣成分见表1；软吹时间为30min，出站前5min加入硅钙线4.4kg进行第二次“轻钙”处理；出站成分：C：0.45%，Si：0.51%，Mn：1.41%，P：0.013%，S：0.0007%，Cr：0.22%，Mo：0.04%，Al：0.015%，Ti：0.0164%，Nb：0.0213%，Ca：0.0008%，N：0.0156%。

4.本实施例所得微合金非调质钢圆钢的夹杂物检测（依据GB/T 10561-2005）评级结果如表2所示。

表2 夹杂物评级

本发明工艺简单、易控，微合金化非调质钢中Ds类夹杂物≤0.5级，解决了钙处理后产生的钙铝酸盐类非金属夹杂物上浮不充分和聚集长大的问题。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种微合金非调钢钢液脱氧控制方法，其特征在于，包括如下步骤：将钢水依次经过预脱氧成渣处理、LF精炼处理和VD精炼处理得到无大尺寸夹杂物的钢液；

所述预脱氧成渣处理过程包括：

所述LF精炼处理过程包括：

向精炼结束的钢水中加入硅钙线进行前钙处理；

所述VD精炼处理过程包括：

对前钙处理后的钢水进行真空处理、微合金化处理、软吹处理、无钙或轻钙处理得到无大尺寸夹杂物的钢液；

所述初脱氧碳粉的用量为0～50kg/炉；铝饼的用量为40～60kg/炉；增碳剂的用量为0～150kg/炉；硅锰合金的用量为200～800kg/炉；高碳锰铁的用量为100～700kg/炉；石灰的用量为250～350kg、铝酸钙的用量为200～250kg；

所述快速成渣处理过程中的每路底吹氩气的流量为150～250 NL/min；所述一次升温的温度为1570～1600℃；所述补加石灰的用量为0～100kg/炉；所述铝豆的用量为10～30kg/炉；所述复合碳化硅的用量为60～80kg/炉；所述白渣保持的钢水温度为1570～1630℃；白渣保持的时间为≥30min，保持白渣效果中的每路底吹氩气流量为60～100 NL/min；所述前钙处理中使用的硅钙线的用量为5～15kg/炉；

所述LF精炼处理中LF处理时间为60～80min，终渣碱度为4～8，终渣钙铝比为1.7～2.0，终渣MgO含量为6～8%；

所述真空处理过程中的真空度≤67Pa，真空时间为17～23min，高真空时间≥10min，每路底吹氩气流量为20～50 NL/min；所述软吹处理的时间为≥20min；所述软吹处理中每路底吹氩气流量为15～25 NL/min；所述无钙或轻钙处理中使用的硅钙线的用量为0～5kg/炉。

2.根据权利要求1所述的一种微合金非调钢钢液脱氧控制方法，其特征在于，所述出钢过程全程底吹氩气，每路氩气流量为100～400 NL/min。

3.根据权利要求1所述的一种微合金非调钢钢液脱氧控制方法，其特征在于，白渣保持时间为35～45min。