CN111926141A - 一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣 - Google Patents

一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种获得CaO‑SiO2‑MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，可用于帘线钢的精炼，属于钢铁冶金行业二次精炼领域，其特征在于合理设计精炼渣的成分，精炼渣各组元的质量百分比为MgO＝15～25％，Al2O3<3％，其余为CaO和SiO2，其中CaO与SiO2的质量比为0.7～1.0。工业应用表明本发明所设计的精炼渣可获得低熔点CaO‑SiO2‑MgO系夹杂物，此类夹杂在热轧过程变形均匀、充分，最终盘条中夹杂物宽度可控制在2微米以下。同时，可减少精炼渣对钢包耐材的侵蚀，将包龄提高2倍以上。

Description

一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣
技术领域
本发明属于钢铁冶金行业二次精炼技术领域，特别涉及一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣。
背景技术
帘线钢是直径0.15～0.38mm的钢丝，主要用于制作轮胎子午线。由于帘线钢丝线径极细且制作过程受力复杂，钢中一旦存在大尺寸不变形夹杂，钢丝在拉拔或者合股过程中就会发生断线，严重影响生产效率甚至造成产品降级或报废。研究表明，将钢中夹杂物控制为低熔点塑性夹杂可降低帘线钢的断丝率。
为获得低熔点塑性夹杂物，目前行业通用的控制手段是利用低碱度酸性CaO-SiO2渣系(CaO/SiO2＝0.8～1.2，Al2O3<10％，MgO<10％)精炼，通过控制渣钢反应将夹杂物控制在CaO-SiO2-Al2O3-MgO低熔点区。目前的精炼工艺虽然获得低熔点塑性夹杂，但是低碱度酸性CaO-SiO2渣对钢包渣线的侵蚀十分严重。使用低碱度渣冶炼帘线钢的钢包包龄仅是采用普通精炼渣包龄的三分之一，甚至更低。因此，低碱度酸性渣精炼造成目前帘线钢生产过程钢包耐材成本高昂。此外，CaO-SiO2-Al2O3-MgO系低熔点夹杂在冷却凝固或长时间加热过程极易二次结晶，生成硬质的Al2O3-MgO系尖晶石夹杂，此类夹杂为不变形夹杂，极易引起帘线钢加工过程的断丝。也有少数方案中涉及CaO-SiO2-MgO渣系的应用，如：“CN201610585085.3一种弹簧钢的精炼方法”中就提出了CaO-SiO2-MgO渣系，其中未研究精炼后的夹杂成分组成和形态，并且该组分的精炼渣的熔点很高，精炼构成不易熔化成渣，所以还需额外加入CaF2助熔，CaF2的加入可以起到降低精炼渣熔点的作用，但CaF2对钢包的侵蚀十分严重，同样导致钢包包龄降低，另外CaF2属于环境不友好的渣料，所含F元素会污染环境，在很多发达国家CaF2在炼钢渣料中是明确禁止使用的。
因此，在环境友好的前提下，如何设计一种新型精炼渣，不含CaF2助熔，在提高钢包包龄的同时又能获得变形性能优异的低熔点夹杂是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，所述精炼渣中各组份的质量百分比为MgO＝15～25％，Al2O3<3％，其余为CaO和SiO2，其中CaO与SiO2的质量比为0.7～1.0。
在LF精炼工序中：电极加热升温，加热温度要控制在1565～1585℃之间，对出钢过程中加入的上述组分的精炼渣进行造渣，在LF整个处理过程钢包进行底吹氩气搅拌，并对钢液成分进行微调，使钢液成分满足成品要求，LF总处理时间≥45min，软吹氩时间≥25min。
进一步，LF软吹氩完毕后，控制钢水中酸熔铝Als≤8ppm，溶解氧[O]在15～25ppm。
作为优选，LF总处理时间为50min，其中软吹氩时间优选为35min。
本发明要求碱度(CaO/SiO2)在0.7～1.0范围并协同控制MgO的含量在15～25％，共同限定后的精炼渣在1565～1585℃精炼温度下精炼时间≥45min，最终才能在降低钢包侵蚀的同时获得变形更充分的低熔点夹杂，则无需再加入其它助熔剂(如CaF2)化渣助熔来降低熔点，不仅降低成本，环境友好，避免助熔剂对钢包的侵蚀。
本发明的精炼渣中Al2O3含量在2％以内，且帘线钢一般都使用低钛低铝硅铁和金属锰冶炼，这些合金中的Al含量极低，所以夹杂物中Al2O3含量非常低，可忽略不计，避免在连铸时结晶生产硬质不变形的MgO-Al2O3尖晶石类夹杂。本发明生成的均是能充分变形的低熔点夹杂，显著降低帘线钢的断丝率。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提出的一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，精炼后获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的同时有效降低精炼渣对镁碳质渣线的侵蚀，与现有工艺相比，可将帘线钢钢包包龄提高2倍以上，盘条中氧化物夹杂沿轧制方向变形充分且均匀，宽度在2微米以下，从而起到进一步降低帘线钢的断丝率的作用，大大降低帘线钢钢包成本。
附图说明
图1为实施例1所得盘条中CaO-SiO2-MgO夹杂沿轧制方向形貌；
图2为实施例2所得盘条中CaO-SiO2-MgO夹杂沿轧制方向形貌；
图3为实施例3所得盘条中CaO-SiO2-MgO夹杂沿轧制方向形貌；
图4为实施例4所得盘条中CaO-SiO2-MgO夹杂沿轧制方向形貌；
图5为实施例1-4夹杂物横向宽度尺寸分布；
图6为实施例1-4所得盘条中夹杂物成分投影；
图7为对比例1所得夹杂物成分和形貌；
图8为对比例2所得夹杂物成分和形貌。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
以下实施例中，试验钢种为LX82A，其化学成分见表1，试验流程可采用本领域中常用的帘线钢生产工序，即“转炉炼钢—LF精炼—连续浇铸—盘条轧制”，以下实施例采用的试验流程具体如下所述：(其它未公开的条件均是LX82A常规冶炼条件)
①转炉工序：转炉终点采用高拉碳工艺，转炉出钢过程加入金属锰、低钛低铝硅铁以及增碳剂。出钢完成后加入金属锰、低钛低铝硅铁和本发明所设计的精炼渣，金属锰和低钛低铝硅铁的加入量以使钢中Mn和Si含量达到或接近成品要求为原则，精炼渣的加入量为8～10kg/吨钢。
②LF精炼工序：电极加热升温，加热温度要控制在1565～1585℃之间(优选1570℃)，对出钢过程中加入的精炼渣(1#-7#中任一种)进行造渣，在LF整个处理过程钢包进行底吹氩气搅拌，并对钢液成分进行微调，使钢液成分满足成品要求，LF总处理时间≥45min(优选50min)，其中软吹氩时间≥25min(优选35min)。LF软吹氩完毕后，控制钢水中酸溶铝Als≤8ppm，溶解氧[O]在15～25ppm。
③连续浇铸及盘条轧制工序：经连续浇铸获得160mm×160mm小方坯，小方坯加热至1050-1100℃，保温2小时，轧制成直径5.5mm的帘线钢盘条。
实施例1：
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表2中的1#精炼渣。
实施例2：
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表2中的2#精炼渣。
实施例3：
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表2中的3#精炼渣。
实施例4：
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表2中的4#精炼渣。
对比例1
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表3中的5#精炼渣。
精炼渣碱度高于1.0，从图7可知，生产盘条中的夹杂物中有镁铝尖晶石析出，夹杂物变形不充分，呈块状，增加断丝风险。
对比例2
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表3中的6#精炼渣。
夹杂物中的Al2O3含量高于3％，从图8可知，盘条中的夹杂物有镁铝尖晶石析出，夹杂物变形不充分，呈块状，增加断丝风险。
对比例3
本实施例中向钢包中加入的精炼渣为表3中的7#精炼渣，冶炼至钢包寿命结束，统计钢包包龄。
MgO含量低于15％，耐材中的MgO会大量溶解到精炼渣中，耐材的侵蚀很严重，降低包龄。
分别取上述实施例所得盘条，使用扫描电镜检验氧化物夹杂沿轧制方向的形态。见图1至图4，分别为实施例1至4所得盘条中氧化物夹杂沿轧制方向形貌，可以看出使用本发明的精炼渣所得盘条中氧化物沿轧制方向变形充分且均匀，横向宽度在2微米以下，大部分的夹杂物尺寸宽度在1.2微米以下，如图5所示。
图6为实施例1-4夹杂的成分投影，夹杂物成分为CaO-SiO2-MgO，处于CaO-SiO2-MgO系低熔点区。
图7和8分别为对比例1和对比例2所得夹杂物成分和形貌，夹杂物中有镁铝尖晶石析出，夹杂物变形不充分，呈块状。
此外，长期生产实践表明，采用对比例3所用的精炼渣(代表目前帘线钢的常规精炼渣)钢包的包龄范围在23～29炉不等(平均25炉)，采用本发明的精炼渣长期生产后可将包龄提高至71～83炉(平均76炉)。
表1 试验钢种LX82A成分，质量百分比
C Si Mn P S Als
0.83 0.20 0.49 <0.01 <0.009 <0.0008
上述实施例中1#、2#、3#、4#精炼渣分别按照表2中的原料比例配制并混合均匀。
表2 实施例所用精炼渣成分，质量百分比
组号 CaO/％ SiO<sub>2</sub>/％ MgO/％ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/％ 碱度
1# 34.1 48.6 15 2.3 0.7
2# 36.2 45.3 18 0.5 0.8
3# 36.9 40.9 21 1.2 0.9
4# 36.7 36.7 25 1.7 1.0
表3 对比例所使用的精炼渣成分，质量百分比
组号 CaO/％ SiO<sub>2</sub>/％ MgO/％ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/％ 碱度
5# 43.6 36.3 18 2.1 1.2
6# 30.9 38.7 20.3 10.1 0.8
7# 45 49.4 3.3 2.3 0.9
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，其特征在于：所述精炼渣中各组份的质量百分比为MgO＝15～25％，Al2O3<3％，其余为CaO和SiO2。
2.如权利要求1所述的获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，其特征在于：所述精炼渣中CaO与SiO2的质量比为0.7～1.0。
3.如权利要求1或2所述的获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，其特征在于：精炼渣在LF精炼工序中的应用为：
LF精炼工序中：电极加热升温，对出钢过程中加入精炼渣进行造渣，在LF整个处理过程钢包进行底吹氩气搅拌，并对钢液成分进行微调，使钢液成分满足成品要求，LF总处理时间≥45min，软吹氩时间≥25min，获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物。
4.如权利要求3所述的获得CaO-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的精炼渣，其特征在于：LF电极加热温度控制在1565～1585℃之间。
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