CN112296287A - 一种高碳钢夹杂物控制方法 - Google Patents

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胡明
翟有有
王立洲
范伟
陈开锋
黄文胜
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Abstract

本发明公开了一种高碳钢夹杂物控制方法，涉及冶金技术领域，该控制方法包括以下内容：在浇注过程中通过喂丝机将含镁包芯线喂入中间包内，喂线速度5.5～12m/min，喂线位置为水口外壁5～20mm的区域；本发明通过在连铸过程中将含镁包芯线喂入中间包内，镁元素进入钢水后形成的蒸汽与钢水中的氧元素反应，形成大量弥散分布的微米级氧化镁或镁铝尖晶石颗粒，改变了连铸过程中夹杂物析出的顺序，减少含铝夹杂物的数量和尺寸，降低脆性夹杂物对拉拔过程的危害和钢丝的断丝率。

Description

一种高碳钢夹杂物控制方法
技术领域
一种高碳钢夹杂物控制方法，涉及冶金技术领域，尤其涉及高碳钢生产技术领域。
背景技术
高碳钢盘条大量应用于金属制品行业，主要用于生产钢帘线、切断丝、胶管钢丝、胎圈钢丝、石油钻井钢丝绳等钢丝制品。这些行业钢丝的生产需将直径为5.5mm原始盘条拉成直径为0.15mm细丝，钢丝中任何稍大尺寸的硬性夹杂、偏析、非常规组织、内部及表面缺陷都可能造成断丝，因而要求生产这些丝材的盘条不但具有高纯净度，低的偏析度和良好的表面质量，而且要求钢材中的夹杂物在拉拔过程中不得降低钢材的拉拔性能。
为降低钢中夹杂物对拉拔性能的影响，目前钢厂普遍采取塑性化方法来控制钢中非金属夹杂物，通过控制脱氧工艺和钢包顶渣的成分得到熔点低、塑性良好的非金属夹杂物，使夹杂物具有变形能力，在钢丝细拉过程中夹杂物可以随钢材一起变形，从而减少拉拔过程中的断丝率。
塑性化控制方法固然可以很好地改善钢中夹杂物的加工性能，满足高碳钢拉拔工艺要求。但在高碳钢中要实现钢水中夹杂物塑性化的控制，必须将钢中Als(钢中的酸溶铝含量)含量控制在10ppm以内的极低范围内，一旦钢水中Als超出这个的范围，就会无可避让导致Al2O3等脆性的析出和长大，这些脆性夹杂物一旦聚集长大后，就很难再使用塑性化的方法将其控制在塑性成分范围内。为达到钢水中铝含量的控制目标，除采取特定的生产工艺外，还需严格控制炼钢生产过程各种原、辅料中的含铝量，以减少铝元素的带入，同时需加强生产过程检测频次和检测精确度，以便及时发现问题并采取措施，这就增加了生产过程的控制难度，不利于过程的稳定控制。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种高碳钢夹杂物控制方法，通过在连铸过程中将含镁包芯线喂入中间包内，镁元素进入钢水后形成的蒸汽与钢水中的氧元素反应，形成大量弥散分布的微米级氧化镁或镁铝尖晶石颗粒，改变了连铸过程中夹杂物析出的顺序，减少含铝夹杂物的数量和尺寸，降低脆性夹杂物对拉拔过程的危害和钢丝的断丝率。
本发明采用的技术方案如下：
为实现上述目的，本发明提供一种高碳钢夹杂物控制方法，包括以下内容：
钢水在LF精炼结束后，关闭氩气，投入覆盖剂，然后将钢包吊至四流连铸机进行浇注，在浇注过程中通过喂丝机将含镁包芯线喂入中间包内，喂线速度5.5～12m/min，喂线位置为水口外壁5～20mm的区域。
作为优选，所述含镁包芯线通过将粉状含镁铁料包裹于无缝纯铁管中制成。
作为优选，所述含镁包芯线的直径为10～13mm，铁管的管壁厚度为0.30～0.45mm。
作为优选，所述含镁铁料中镁含量为9.7～15.5％(wt)，其余为铁。
作为优选，所述含镁铁料的粒度为小于1mm，所述含镁铁料的重量290～330g/m。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明在连铸过程中通过喂丝机将含镁包芯线喂入中间包内，由于Mg元素具有较低的气化温度和较强金属性，高温下迅速气化成微小的镁气泡，这些气泡优先与钢水中的氧结合，形成微米级微小的MgO或镁铝尖晶石固态核心，降低含铝夹杂物的析出倾向，减少含铝夹杂物的数量，并使钢中Al2O3系复合夹杂物向MgO系夹杂物转变；另外，钢中微小的镁气泡在高温钢液中迅速上浮，在上浮过程中会捕捉钢水中的夹杂物，减少钢中夹杂物含量；同时，利用连铸过程钢水流速高，混合充分的特点，迅速使微米级MgO非金属核心均匀弥散在钢液中，由于MgO与钢水中的氧化铝等脆性夹杂物具有良好的润湿性，凝固过程形成微小脆性夹杂物会凝聚在弥散的MgO小颗粒周围而固定下来，减少脆性夹杂物聚集长大的倾向，降低铸坯中Al2O3系夹杂物的尺寸，从而避免了夹杂物对钢材拉拔性能的危害，降低钢丝的断丝率。
2.本发明通过将含冷铁粉料的包芯线直接喂入中间包内，可以有效降低钢水过热度，加快铸坯的凝固速度，这也会减少夹杂物的聚集倾向，使钢水中细小夹杂物更加广泛均匀分布在整个铸坯断面，从而降低夹杂物对钢的拉拔性能的危害，降低钢丝的断丝率，实现在较高铝含量条件下高碳钢中脆性夹杂物的无害化控制，降低了高碳线材生产过程的控制难度。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种高碳钢夹杂物控制方法，本实施例以82B生产为例，包括以下步骤：
1.转炉冶炼结束，出钢过程中将大部分合金随钢流加入钢包内，完成初步的脱氧合金化，转炉合金化后成分见表一。
表一、转炉合金化后钢水成分(wt％)
项目 C Si Mn P S
成分 0.71 0.20 0.67 0.013 0.014
2.转炉合金化后钢水吊运至精炼工序，精炼过程将钢水温度、成分，控制在预定的范围内，精炼工序快速造渣和进一步脱氧合金化，出站温度1560℃，精炼结束后钢水成分见表二。
表二、精炼完成后钢水化学成分(wt％)
项目 C Si Mn P S Als
成分 0.82 0.25 0.80 0.014 0.012 0.0031
3.精炼结束后将钢水调运至150mm×150mm四机四流连铸机进行浇注，中包温度控制在1485～1505℃，拉速控制在1.6～1.8m/s。
连铸过程中，在中间包中喂入含镁包芯线，利用连铸过程钢水流速高、混合充分的特点，使含镁铁粉迅速均匀的分布在钢水断面上，形成高熔点的含镁化合物，提供大量均匀的高熔点异质核心，降低钢水中夹杂物的形核能，使钢水夹杂物程弥散状均匀分布，减少脆性夹杂物聚集长大的几率，避免夹杂物对钢材拉拔性能的危害。
在连铸过程中采用喂线机进行喂线操作，喂线速度8.6m/min，喂线位置为连铸中间包水口外壁5～20mm的区域，本实施例的含镁包芯线是将镁铁合金制成粉剂，再通过钢带制成芯线，芯线外径为13mm，钢带厚度0.35mm，其中芯粉粒度小于1mm，芯粉中含镁10.3％，其余为铁，钢坯中镁含量维持在8～15ppm。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，连铸过程中，在中间包中喂入含镁包芯线，喂线速度6.5m/min，喂线位置为水口外壁5～20mm的区域，本实施例的含镁包芯线是将镁铁合金制成粉剂，再通过钢带制成芯线，芯线外径为13mm，钢带厚度0.4mm，其中芯粉粒度小于1mm，芯粉中含镁12.7％，其余为铁，钢坯中镁含量维持在6-14ppm。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，连铸过程中，在中间包中喂入含镁包芯线，喂线速度9.8m/min，喂线位置为水口外壁5～20mm的区域，本实施例的含镁包芯线是将镁铁合金制成粉剂，再通过钢带制成芯线，芯线外径为13mm，钢带厚度0.3mm，其中芯粉粒度小于1mm，芯粉中含镁11.4％，其余为铁，钢坯中镁含量维持在10-23ppm。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，连铸过程中，在中间包中喂入含镁包芯线，喂线速度5.5m/min，喂线位置为水口外壁5～20mm的区域，本实施例的含镁包芯线是将镁铁合金制成粉剂，再通过钢带制成芯线，芯线外径为13mm，钢带厚度0.35mm，其中芯粉粒度小于1mm，芯粉中含镁9.7％，其余为铁，钢坯中镁含量维持在5-13ppm。
试验例
本试验例选取未进行中间包镁处理和进行了镁处理的直径为12mm的82B线材进行夹杂物的对比分析，分析发现，在未进行镁处理的钢材中的夹杂物以CaO-SiO2-Al2O3系复合夹杂物为主，夹杂物尺寸主要分布在5～13μm的区间内，个别夹杂物尺寸为17μm；在镁处理后的钢材中的夹杂物以MgO-Al2O3系复合夹杂物为主，夹杂物尺寸约为2～7μm，且经过镁处理的盘条断面延伸率提高了5～22％，钢材在后续的拉拔过程中断丝率降低18～29％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种高碳钢夹杂物控制方法，其特征在于，包括以下内容：
钢水在LF精炼结束后，关闭氩气，投入覆盖剂，然后将钢包吊至四流连铸机进行浇注，在浇注过程中通过喂丝机将含镁包芯线喂入中间包内，喂线速度5.5～12m/min，喂线位置为水口外壁5～20mm的区域。
2.根据权利要求1所述的一种高碳钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述含镁包芯线通过将粉状含镁铁料包裹于无缝纯铁管中制成。
3.根据权利要求2所述的一种高碳钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述含镁包芯线的直径为10～13mm，铁管的管壁厚度为0.30～0.45mm。
4.根据权利要求2所述的一种高碳钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述含镁铁料中镁含量为9.7～15.5％(wt)，其余为铁。
5.根据权利要求2所述的一种高碳钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述含镁铁料的粒度为小于1mm，所述含镁铁料的重量290～330g/m。
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