CN113106194B - 一种降低铝脱氧钢中b类夹杂物尺寸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶金炼钢领域，具体涉及一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，该方法通过在精炼时，先对钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，降低夹杂物的尺寸，再通过钙处理或含钙硅铁的加入结合控制冷却和控制加热方法，促进连铸和热处理过程中夹杂物转变为硬度更高的CaS外层和Al2O3‑MgO核心的复合夹杂物，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸，铝脱氧钢B类夹杂物评级低于1.5级。有益效果是：本发明的方法可有效避免铝脱氧钢中B类夹杂物长度，降低B类夹杂物评级水平，可以有效提升铝脱氧钢的强度、韧性等性能，避免产品服役过程失效。

Description

一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金炼钢领域，具体涉及一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法。
背景技术
钢中非金属夹杂物的成分、形态、尺寸、以及分布直接影响不锈钢的表面质量和产品性能，是高品质钢生产的重中之重。液态钢水冶炼过程中各类夹杂物和控制技术已日臻成熟，已经形成了一系列脱氧、气泡浮选去除、渣改性、合金处理改性等成熟的夹杂物控制方法，可以较好地实现冶炼过程从精炼到连铸钢液中夹杂物的控制。从转炉或电炉出钢开始，可以通过脱氧对夹杂物的生成进行控制；在精炼反应器中，通过吹氩搅拌去除夹杂物，同时通过钙处理和炉渣精炼对钢中的夹杂物进行改性，降低夹杂物对钢材的危害，保证连铸生产的顺行；在连铸过程中，通过保护浇注的手段防止钢液成分和夹杂物成分发生转变，减少二次氧化生成新夹杂物。
管线钢中的大尺寸的CaO-Al2O3-MgO夹杂物经过轧制变形后会形成点链状的B类夹杂物，在管线钢运送石油和天然气过程中，容易在B类夹杂物周围产生应力集中，导致管线钢管道产生氢致裂纹，一直以来都没有得到完全解决。此前研究主要是通过钢液中夹杂物的各种控制手段进行调控，但是钢液凝固、冷却和在加热过程中夹杂物的控制研究很少。因此，本专利提出了通过控制冷却和控制加热的方法，促进连铸和热处理过程中CaO-Al2O3-MgO夹杂物转变为不变形夹杂物，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸。
发明内容
本发明提供了一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，目的在于通过精炼工艺调整、控制冷却和控制加热等方法，降低夹杂物尺寸，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸。
本发明采用的技术方案是：通过软吹和预熔精炼渣的使用，降低夹杂物的尺寸，通过钙处理、含钙硅铁的加入、控制冷却和控制加热等方法，促进连铸和热处理过程中夹杂物转变为硬度更高的CaS外层和Al2O3-MgO核心的复合夹杂物，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸。处理步骤具体如下：
在铝脱氧钢精炼过程中，钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，促进后续过程中夹杂物的改性；扒渣后使用低熔点高钙铝比的预熔精炼渣促进夹杂物的吸附去除和改性非金属夹杂物，避免钢中的T.S含量过低；通过喂钙线钙处理，或者加入含钙硅铁合金，将钢水中夹杂物控制为CaO-Al2O3-MgO；
在铝脱氧钢的连铸过程中，通过结晶器二冷先弱冷后强冷的冷却工艺，促进连铸坯中夹杂物由CaO-Al2O3-MgO向CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变；
在铝脱氧钢的热处理过程中，通过高温加热处理，促进产品中低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸。
进一步地，步骤(1)钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，软吹时间15至20分钟，吹氩流量为100-200NL/min，促进大尺寸氧化铝夹杂物的上浮去除，减小氧化铝夹杂物的尺寸；
进一步地，步骤(1)扒渣为转炉出钢后使用扒渣机将钢包中渣厚度控制在3厘米以下，有助于提升后续加入预熔精炼渣后渣成分的窄成分精准控制。
进一步地，步骤(1)使用低熔点高钙铝比的预熔精炼渣，精炼渣主要成分为CaO-Al2O3-SiO2-MgO，其中MgO含量为4％至10％，促进夹杂物中MgO含量的增加，SiO2含量为2％至10％，精炼温度下精炼渣需保证完全液态，精炼渣CaO/Al2O3比值为1.8至2.0，降低精炼渣粘度，促进夹杂物的吸附去除；
进一步地，步骤(1)钢中的T.S含量为0.0008％至0.0060％，避免渣中CaO含量过高引起钢中T.S含量过低；
进一步地，步骤(1)喂钙线钙处理，可以加入硅钙线、纯钙线和钙铁线，将钢中T.Ca含量控制为0.0002％至0.0030％，将钢中夹杂物改性为CaO-Al2O3-MgO；
进一步地，步骤(1)加入含钙硅铁合金，硅铁中钙含量需在0.1％以上，将钢中T.Ca含量控制为0.0002％至0.0030％，将钢中夹杂物改性为CaO-Al2O3-MgO；
进一步地，步骤(2)通过结晶器二冷先弱冷后强冷的冷却工艺，增强连铸坯在1000℃至1400℃温度下的停留时间，增强铝、镁、钙、氧和硫元素在钢基体与夹杂物周围的扩散传质，促进连铸坯中夹杂物由低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变；
进一步地，步骤(3)在铝脱氧钢的热处理过程中，通过在1000℃至1400℃温度下高温加热处理，加热保温时间在2小时以上，促进产品表面夹杂物由低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明的方法将钢水中夹杂物控制为CaO-Al2O3-MgO；通过连铸过程中结晶器二冷先弱冷后强冷的冷却工艺和热处理过程中高温加热处理，促进铝脱氧钢中夹杂物由低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变。这种方法可以通过在夹杂物表明形成一圈高硬度的CaS外层，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效避免铝脱氧钢中B类夹杂物长度，降低B类夹杂物评级水平，可以有效提升铝脱氧钢的强度、韧性等性能，避免产品服役过程失效，铝脱氧钢B类夹杂物评级低于1.5级。
附图说明
图1为本发明一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法的流程图。
图2为采用本发明方法的实施例1的钢产品中夹杂物的形貌和成分示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，所述方法通过在精炼时，先对钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，降低夹杂物的尺寸，再通过钙处理或含钙硅铁的加入结合控制冷却和控制加热方法，促进连铸和热处理过程中夹杂物转变为硬度更高的CaS外层和Al2O3-MgO核心的复合夹杂物，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸。
所述方法的具体步骤为：
S1)在铝脱氧钢精炼过程中，钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行以一定的流量进行软吹，持续搅拌，在进行扒渣处理，进行钙处理；
S2)在铝脱氧钢的连铸过程中，采用冷先弱冷后强冷的工艺进行冷却；
S3)对经过S2)的铝脱氧钢再进行热处理处理，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸。
所述S1的具体步骤如下：S1.1)钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，软吹时间15-20分钟，吹氩流量为100-200NL/min，同时加入精炼渣；
S1.2)转炉出钢后使用扒渣机进行扒渣，将钢包中渣厚度控制在3厘米以下；
S1.3)通过喂钙线或者加入含钙硅铁合金进行钙处理。
所述S1.1)中精炼渣的加入为：
所述精炼渣中MgO含量为4％-10％，SiO2含量为2％-10％，剩余为CaO和Al2O3且CaO/Al2O3比值为1.8-2.0。
所述S1.3)的钙处理中的钙线包括硅钙线、纯钙线和钙铁线；
加入量为将钢中T.Ca含量控制为0.0002％-0.0030％。
所述S1.3)中加入的含钙硅铁合金中的硅铁中钙含量在0.1％以上，加入量为将钢中T.Ca含量控制为0.0002％-0.0030％。
所述S2)的具体工艺为：
S2.1)将连铸坯在1000℃-1400℃的温度下进行弱冷，冷却速率小于0.5℃/s，
S2.2)再将连铸坯在1000-800℃的温度下进行强冷，冷却速率大于2℃/s。
所述S3)中热处理的温度为1000℃-1400℃，保温时间2-3小时。
实施例1：
在铝脱氧钢精炼过程中，钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，软吹时间20分钟，吹氩流量为150NL/min，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，促进后续过程中夹杂物的改性；扒渣后钢包中渣厚度为2.5厘米，使用低熔点高钙铝比的预熔精炼渣，精炼渣主要成分为55％CaO-30％Al2O3-10％SiO2-5％MgO，降低精炼渣粘度，促进夹杂物的吸附去除和改性非金属夹杂物；通过喂纯钙线钙处理，将钢中T.Ca含量控制为0.0011％，T.S含量控制为0.0015％，将钢水中夹杂物控制为CaO-Al2O3-MgO；在铝脱氧钢的连铸过程中，通过结晶器二冷先弱冷后强冷的冷却工艺，弱冷的冷却速率为0.2℃/s，强冷的冷却速率为4℃/s增强连铸坯在1000℃至1400℃温度下的停留时间，促进连铸坯中夹杂物由CaO-Al2O3-MgO向CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变；在铝脱氧钢的热处理过程中，通过在1200℃温度下高温加热处理，加热保温时间在2.5小时，促进产品表面夹杂物由低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变，如图2，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，铝脱氧钢B类夹杂物评级为1.0级。
实施例2：
在铝脱氧钢精炼过程中，钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，软吹时间15分钟，吹氩流量为100NL/min，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，促进后续过程中夹杂物的改性；扒渣后钢包中渣厚度为2.5厘米，使用低熔点高钙铝比的预熔精炼渣，精炼渣主要成分为55％CaO-30％Al2O3-10％SiO2-5％MgO，降低精炼渣粘度，促进夹杂物的吸附去除和改性非金属夹杂物；通过喂纯钙线钙处理，将钢中T.Ca含量控制为0.0011％，T.S含量控制为0.0015％，将钢水中夹杂物控制为CaO-Al2O3-MgO；在铝脱氧钢的连铸过程中，通过结晶器二冷先弱冷后强冷的冷却工艺，弱冷的冷却速率为0.3℃/s，强冷的冷却速率为3℃/s增强连铸坯在1000℃至1400℃温度下的停留时间，促进连铸坯中夹杂物由CaO-Al2O3-MgO向CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变；在铝脱氧钢的热处理过程中，通过在1400℃温度下高温加热处理，加热保温时间在2小时，促进产品表面夹杂物由低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，铝脱氧钢B类夹杂物评级为1.2级。
实施例3
在铝脱氧钢精炼过程中，钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，软吹时间18分钟，吹氩流量为200NL/min，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，促进后续过程中夹杂物的改性；扒渣后钢包中渣厚度为2.5厘米，使用低熔点高钙铝比的预熔精炼渣，精炼渣主要成分为55％CaO-30％Al2O3-10％SiO2-5％MgO，降低精炼渣粘度，促进夹杂物的吸附去除和改性非金属夹杂物；通过喂纯钙线钙处理，将钢中T.Ca含量控制为0.0011％，T.S含量控制为0.0015％，将钢水中夹杂物控制为CaO-Al2O3-MgO；在铝脱氧钢的连铸过程中，通过结晶器二冷先弱冷后强冷的冷却工艺，弱冷的冷却速率为0.4℃/s，强冷的冷却速率为5℃/s，增强连铸坯在1000℃至1400℃温度下的停留时间，促进连铸坯中夹杂物由CaO-Al2O3-MgO向CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变；在铝脱氧钢的热处理过程中，通过在1300℃温度下高温加热处理，加热保温时间在3小时，促进产品表面夹杂物由低硬度的CaO-Al2O3-MgO向高硬度的CaS外层和Al2O3-MgO核心复合夹杂物的转变，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，铝脱氧钢B类夹杂物评级为1.4级。
以上对本申请实施例所提供的一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的弱干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (5)

1.一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，所述方法通过在精炼时，先对钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，促进大尺寸氧化铝夹杂物上浮去除，降低夹杂物的尺寸，再通过钙处理或含钙硅铁的加入结合控制冷却和控制加热方法，促进连铸和热处理过程中夹杂物转变为硬度更高的CaS外层和Al2O3-MgO核心的复合夹杂物，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸，铝脱氧钢B类夹杂物评级低于1.5级，其特征在于，所述方法的具体步骤为：
S1）在铝脱氧钢精炼过程中，钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行以一定的流量进行软吹，持续搅拌，在进行扒渣处理，进行钙处理；
S2）在铝脱氧钢的连铸过程中，采用先弱 冷后强冷的工艺进行冷却；
具体工艺为：
S2.1）将连铸坯在1000℃-1400℃的温度下进行弱冷，冷却速率小于0.5℃/s；
S2.2）再将连铸坯在1000-800℃的温度下进行强冷，冷却速率大于2℃/s，
S3）对经过S2）的铝脱氧钢再进行热处理，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸；
所述热处理的温度为1000℃-1400℃，保温时间2-3小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1的具体步骤如下：
S1.1）钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，软吹时间15-20分钟，吹氩流量为100-200 NL/min，同时加入精炼渣；
S1.2)转炉出钢后使用扒渣机进行扒渣，将钢包中渣厚度控制在3厘米以下；
S1.3）通过喂钙线或者加入含钙硅铁合金进行钙处理。
3.根据权利要求2所述的一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，其特征在于：所述S1.1)中精炼渣的加入为：
所述精炼渣中MgO含量为4%-10%， SiO2含量为2%-10%，剩余为CaO和Al2O3
且CaO/Al2O3比值为1.8-2.0。
4.根据权利要求2所述的一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，其特征在于：所述S1.3）的钙处理中的钙线包括硅钙线、纯钙线和钙铁线；
所述钙线加入量为将钢中T.Ca含量控制为0.0002%-0.0030%。
5.根据权利要求2所述的一种降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸的方法，其特征在于：所述S1.3）中加入的含钙硅铁合金时，含钙硅铁合金中的硅铁中钙含量在0.1%以上，加入量为将钢中T.Ca含量控制为0.0002%-0.0030%。
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