CN114875197B - 一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，包括以下步骤：以S含量0.020%～0.050%的铁水为原料，经KR搅拌脱硫后控制入炉前铁水中的S含量为0.015%～0.035%；使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，自由氧低于450ppm，出钢S的质量百分比0.012%≤ω[S]≤0.030%，加入硅铁、铝块进行脱氧，使用自制预熔精炼渣造渣；LF精炼过程先后加入石灰与镁球调整炉渣成分，终渣碱度控制在2.5～5.0，MgO质量百分比调整按照8%～15%控制，促进氧化铝夹杂向镁铝尖晶石转变，尽量减少夹杂物数量，减小夹杂物尺寸，将钢中全氧控制在5.0～12.0ppm，氧化物夹杂级别稳定控制在1.0级以内。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢工艺领域，具体涉及一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法。
背景技术
特殊钢是具有特殊用途的钢材，一般用于加工高端制造装备中具有特殊性能要求的关键零部件，如车轮、钢轨、轴类、弹簧、齿轮、轴承和连接件等，是发展现代制造业最重要的钢铁材料。钢水纯净度是特殊钢质量水平高低的重要标志，直接影响着钢材力学性能与疲劳寿命，也是限制我国高端特殊钢发展的主要因素。钢中全氧与夹杂物是衡量纯净度控制情况的主要指标，随着含氧量降低与非金属夹杂物尺寸减小，钢件疲劳寿命呈指数状态增加。铝脱氧是炼钢生产过程应用最普遍的脱氧方式，具有经济、高效等优点，随着炼钢工艺技术的进步，国内钢铁企业已能将钢中氧控制在较低水平，但研究工作者同时发现，即使在将氧含量降低至百万分之十以内，钢中仍可常发现较大颗粒非金属夹杂物，主要为钙铝酸盐类氧化物。
国内外研究学者已经逐步认识到镁元素对铝脱氧钢中非金属夹杂物的变性作用，通过向钢中添加少量镁元素可以使铝脱氧钢中尺寸较大、形状不规则的氧化铝转化成尺寸较小、球形或近似球形的镁铝尖晶石。相较于氧化铝和钙铝酸盐类夹杂物，镁铝尖晶石类在钢液中团聚程度低、夹杂物弥散分布，因此通常尺寸较小。目前国内外为促进钢中细小镁铝尖晶石类夹杂的形成，通常采用将纯镁质金属或者镁合金以丝线的形式喂入钢水直接增Mg，在实验室条件下取得一定效果。但由于丝线喂入过程因镁的氧化、气化，反应异常剧烈、收得率不稳定，夹杂物实际改性处理效果难以控制，对于国内普遍采用的连续铸钢生产方式，易导致钢水浇注结瘤，连浇炉数较低、生产成本高，且存在安全隐患，该工艺很难形成大规模的工业化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，采用自行设计的精炼炉渣体系、控制钢渣反应强度促进钢中镁铝尖晶石类夹杂物形成，采用真空处理保证夹杂物去除效率，避免后续生产过程夹杂物钙变性等手段，实现钢中氧含量、夹杂物尺寸稳定可控。
本发明所采取的技术方案是：
一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.020%～0.050%的铁水为原料，对转炉铁水原料进行KR搅拌脱硫，将入炉前铁水中的S含量控制在0.015%～0.035%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧控制在450ppm以内，终点S质量百分数控制在0.012%～0.030%，出钢过程根据钢水量先后按照一定比例加入硅铁与铝块进行沉淀脱氧，控制精炼到站Al的质量百分比为0.030%～0.050%，并加入钙铝硅镁系预熔精炼渣7.5～9.0kg/t造渣；
3）LF精炼：精炼前期补加渣料石灰提高炉渣碱度，精炼中期加入镁球调整渣中MgO质量百分比，喂入铝线提高钢水Al，促进钢中镁铝尖晶石夹杂物形成；精炼全程分阶段控制搅拌强度，促进脱硫、氧化物夹杂类型控制与去除；精炼终渣组成为碱度2.5～5.0，MgO质量百分比8%～15%的CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系，控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]为0.025%～0.050%；
4）RH真空处理：调整钢水S含量至0.005～0.012%，根据钢种液相线温度控制RH处理的时间15～32min，RH提升气体流量在40～90Nm3/h，具体为：液相线温度1510℃以上的低碳钢，RH处理时间控制在15～19min，提升气体流量81～90Nm3/h；液相线温度1480～1509℃的中碳钢，RH处理时间控制在20～25min，提升气体流量61～80Nm3/h；液相线温度1480以下的高碳钢，RH处理时间控制在26～32min，提升气体流量40～60Nm3/h；
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.25～0.45米/吨，喂线后软吹8～15min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.0～3.5、MgO质量百分数6%～12%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
本发明进一步改进方案是，所述步骤2）中，出钢量四分之一至三分之一时，按照1.4～2.0kg/t的比例向钢包内加入硅铁沉淀脱氧，出钢量大致二分之一时，按照0.8～1.1kg/t的比例向钢包内加入铝饼强化沉淀脱氧。所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：36%～42%、SiO2：12%～18%、MgO：5%～9%、Al2O3：33%～39%、S≤0.15%、TFe≤1.0%。
本发明进一步改进方案是，所述步骤3）中，精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为300～800NL/min，精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为250～600NL/min，精炼后期51～90min时间段内采用100～450NL/min氩气流量促进夹杂物去除。
本发明进一步改进方案是，所述步骤3）中，LF精炼前期根据到站S质量百分数补加石灰50～200kg/炉，LF精炼中期加入轻烧镁球180～220kg/炉调整炉渣成分，精炼终渣各类化学成分质量百分比为：CaO：40%～50%、SiO2：10%～16%、MgO：8%～15%、Al2O3：22%～28%、S：0.35～1.5%、TFe≤0.8%。
本发明进一步改进方案是，所述步骤4）中，RH真空处理前与处理结束，分别取样对钢水中S进行检测检测，质量百分数低于0.006%时，喂入硫磺包芯线调整至0.007～0.010%。
本发明的有益效果在于：
第一、本发明的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，采用碱度R2为2.5～5.0，MgO质量百分比8%～15%的CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元精炼渣系，控制冶炼过程钢水合适的Al含量，保证了炉渣良好的流动性与脱氧、吸附夹杂的能力，通过钢渣反应实现Al2O3类氧化物夹杂平稳向镁铝尖晶石类型转化，避免向钢水直接增镁而产生的系列问题。
第二、本发明的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，通过对铁水原料S含量与脱硫强度控制，在避免S含量偏高引起硫化物夹杂级别偏高的同时，保持钢水中一定S含量，利用钢中溶解态的S、Ca、Mg和镁铝尖晶石夹杂之间的相互反应，抑制镁铝尖晶石向钙铝酸盐的转变。
第三、本发明的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，限定了LF精炼过程不同冶炼阶段具体搅拌氩气流量，对各阶段脱硫、夹杂物类型转变与去除任务进行合理分配，保证冶炼效果的同时降低因钙铝酸盐生成或炉渣卷入引起的大颗粒夹杂物产生几率。
第四、本发明的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，针对不同钢种温度条件采取差别化的RH真空处理时间与提升气体流量控制参数，尽量提高钢水循环次数，提高夹杂物去除效果。
第五、本发明的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，RH真空处理结束破空后采用微钙处理为钢水增加少量Ca，喂线后采用短时间软吹促进成分均匀并防止钙对夹杂物的变性反应。连铸中包内采用二元碱度2.0～3.5、MgO质量百分数6%～12%的中包覆盖剂覆盖钢水液面，避免二次氧化同时抑制钢水在连铸过程增钙，将连铸过程氧化物夹杂维持在镁铝尖晶石类型。
第六、本发明的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，经过高碳钢、中碳钢和低碳钢的生产实践，钢中氧化物夹杂主要以镁铝尖晶石为主，钢水纯净度指标可控制在如下水平：钢中氧含量5～12ppm，钢中很少发现条串状B类夹杂物氧化物，级别≤1.0级；球状夹杂物尺寸不超过20μm，Ds类夹杂物级别≤1.0级。
附图说明
图1为本发明的工艺方法实施后钢中氧化物类夹杂成分能谱分析结果，为镁铝尖晶石类夹杂物。
图2为本发明实施例1得到的产品1.0级B类夹杂物扫描电镜分析图。
图3为本发明实施例3得到的产品0.5级B类夹杂物扫描电镜分析图。
图4为本发明实施例6得到的产品0级B类夹杂物扫描电镜分析图。
图5为本发明实施例1得到的产品1.0级Ds类夹杂物扫描电镜分析图。
图6为本发明实施例3得到的产品0.5级Ds类夹杂物扫描电镜分析图。
图7为本发明实施例6得到的产品0级Ds类夹杂物扫描电镜分析图。
具体实施方式
本发明针对低碳钢的工艺
对于低碳齿轮20CrMo，钢中C的质量百分比ω[C]为0.20%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.020%～0.035%的铁水为原料，对转炉铁水原料进行KR搅拌脱硫，将入炉前铁水中的S含量控制在0.015%～0.025%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，保证转炉终点钢水自由氧控制在320～450ppm，终点S质量百分数控制在0.012%～0.022%，出钢量四分之一时，按照1.7～2.0kg/t的比例向钢包内加入硅铁，出钢量二分之一时，按照0.95～1.1kg/t的比例向钢包内加入铝饼强化沉淀脱氧，控制精炼到站Al的质量百分比为0.030%～0.050%，并加入钙铝硅镁预熔精炼渣7.5～8.0kg/t，所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：36%～42%、SiO2：12%～18%、MgO：5%～9%、Al2O3：33%～39%、S≤0.15%、TFe≤1.0%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为300～550NL/min，补加石灰130～200kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为410～570NL/min，加入轻烧镁球200～220kg/炉，后期精炼51～75min时间段内采用100～260NL/min氩气流量促进夹杂物去除。控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]为0.037%～0.050%，精炼终渣碱度2.9～3.8，各类化学成分质量百分比为：CaO：46%～50%、SiO2：13%～16%、MgO：8%～11%、Al2O3：25%～28%、S：0.35～0.77%、TFe:0.58～0.80%。
4）RH真空处理：该钢种液相线温度1512℃，RH处理时间控制在19min，提升气体流量81～85Nm3/h，RH真空处理前与处理结束，取样分析钢水S，质量百分数低于0.006%时，喂入硫磺包芯线调整至0.007～0.010%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.25～0.30米/吨，喂线后软吹8～13min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.0～3.5、MgO质量百分数6%～12%、碳含量2.0%以内的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的20CrMo钢中，T.O在8.5～12.0ppm的范围内，B类与Ds类夹杂物级别控制在1.0级以内。
实例1
低碳齿轮20CrMo，钢中C的质量百分比ω[C]为0.20%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.023%的铁水为原料，进行KR搅拌脱硫，入炉前铁水中的S含量控制在0.018%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧390ppm，终点S质量百分数控制在0.016%，出钢量四分之一时，向钢包内加入硅铁1.8kg/t，出钢量二分之一时向钢包内加入铝饼1.04kg/t，出钢过程加入钙铝硅镁系预熔精炼渣7.8kg/t，所加预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：42%、SiO2：13%、MgO：8%、Al2O3：36%、S：0.13%、TFe：0.87%，LF精炼到站Al的质量百分比为0.035%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为420NL/min，补加石灰190kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为510NL/min，加入轻烧镁球210kg/炉，精炼后期51～70min时间段内采用220NL/min氩气流量促进夹杂物去除。精炼吊包Al的质量百分比为0.043%，精炼终渣为碱度3.29，各类化学成分质量百分比为：CaO：48%、SiO2：14.6%、MgO：9%、Al2O3：27.29%、S：0.39%、TFe:0.72%。
4）RH真空处理：RH真空处理前水S质量百分数0.005%，喂入硫磺包芯线调整至0.009%，RH处理时间19min，提升气体流量83Nm3/h，处理后钢水S质量百分比0.009%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.29米/吨，喂线后软吹11min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.3、MgO质量百分比10%、C质量百分比1.7%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的20CrMo钢中，氧含量T.O在9.8ppm，B类与Ds类夹杂物级别均为1.0级。
实例2
低碳齿轮20CrMo，钢中C的质量百分比ω[C]为0.20%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.030%的铁水为原料，进行KR搅拌脱硫，入炉前铁水中的S含量控制在0.024%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧330ppm，终点S质量百分数控制在0.021%，出钢量四分之一时，向钢包内加入硅铁1.7kg/t，出钢量二分之一时向钢包内加入铝饼0.96kg/t，出钢过程加入钙铝硅镁预熔精炼渣7.7kg/t，所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：39%、SiO2：14%、MgO：9%、Al2O3：37%、S：0.08%、TFe：0.92%，LF精炼到站Al的质量百分比为0.042%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为370NL/min，补加石灰160kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为490NL/min，加入轻烧镁球220kg/炉，精炼后期51～73min时间段内采用150NL/min氩气流量促进夹杂物去除。精炼吊包Al的质量百分比为0.045%，精炼终渣为碱度3.77，各类化学成分质量百分比为：CaO：49%、SiO2：13.01%、MgO：11%、Al2O3：25.8%、S：0.52%、TFe:0.67%。
4）RH真空处理：RH真空处理前水S质量百分比0.007%，RH处理时间19min，提升气体流量84Nm3/h，处理后钢水S质量百分比0.008%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.27米/吨，喂线后软吹10min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度3.1、MgO质量百分比9%、C质量百分比1.3%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的20CrMo钢中，氧含量T.O在8.7ppm，B类与Ds类夹杂物级别分别为1.0级、0.5级。
针对中碳钢的工艺
对于中碳的回转支撑用合金钢S48C，钢中C的质量百分比ω[C]为0.48%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。其具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.027%～0.046%的铁水为原料，对转炉铁水原料进行KR搅拌脱硫，将入炉前铁水中的S含量控制在0.018%～0.030%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，保证转炉终点钢水自由氧控制在280～410ppm，终点S质量百分比控制在0.017%～0.027%，出钢量三分之一时，按照1.5～1.7kg/t的比例向钢包内加入硅铁，出钢量二分之一时，按照0.86～0.97kg/t的比例向钢包内加入铝饼强化沉淀脱氧，控制精炼到站Al的质量百分比为0.033%～0.043%，并加入钙铝硅镁预熔精炼渣7.9～8.5kg/t，所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：36%～42%、SiO2：12%～18%、MgO：5%～9%、Al2O3：33%～39%、S≤0.15%、TFe≤1.0%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为450～650NL/min，补加石灰100～170kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为380～560NL/min，加入轻烧镁球190～210kg/炉，后期精炼51～85min时间段内采用120～330NL/min氩气流量促进夹杂物去除。控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]为0.031%～0.046%，精炼终渣碱度3.4～4.5，各类化学成分质量百分比为：CaO：44%～49%、SiO2：10%～13%、MgO：11%～14%、Al2O3：24%～28%、S：0.6～1.2%、TFe:0.39～0.58%。
4）RH真空处理：该钢种液相线温度1488℃，RH处理时间控制在25min，提升气体流量65～70Nm3/h，RH真空处理前与处理结束，取样分析钢水S，质量百分数低于0.006%时，喂入硫磺包芯线调整至0.007～0.010%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.30～0.40米/吨，喂线后软吹9～14min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.0～3.5、MgO质量百分数6%～12%、C质量百分比5.0%以内的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的S48C钢中，T.O在7.0～10.0ppm的范围内，B类与Ds类夹杂物级别控制在1.0级0.5级以内。
实例3
中碳合金钢S48C，钢中C的质量百分比ω[C]为0.48%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.028%的铁水为原料，进行KR搅拌脱硫，入炉前铁水中的S含量控制在0.023%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧350ppm，终点S质量百分数控制在0.021%，出钢量三分之一时，向钢包内加入硅铁1.6kg/t，出钢量二分之一时向钢包内加入铝饼0.93kg/t，出钢过程加入钙铝硅镁系预熔精炼渣8.2kg/t，所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：41%、SiO2：15%、MgO：7%、Al2O3：36%、S：0.08%、TFe：0.92%，LF精炼到站Al的质量百分比为0.037%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为580NL/min，补加石灰150kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为470NL/min，加入轻烧镁球200kg/炉，精炼后期51～79min时间段内采用260NL/min氩气流量促进夹杂物去除。精炼吊包Al的质量百分比为0.041%，精炼终渣为碱度3.92，各类化学成分质量百分比为：CaO：47%、SiO2：12%、MgO：12%、Al2O3：27.65%、S：0.92%、TFe:0.43%。
4）RH真空处理：RH真空处理前水S质量百分数0.006%，喂入硫磺包芯线调整至0.009%，RH处理时间25min，提升气体流量69Nm3/h，处理后钢水S质量百分比0.008%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.33米/吨，喂线后软吹10min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.7、MgO质量百分数11%、C质量百分比3.2%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的S48C钢中，氧含量T.O在8.1ppm，B类与Ds类夹杂物级别均为0.5级。
实例4
中碳合金钢S48C，钢中C的质量百分比ω[C]为0.48%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.039%的铁水为原料，进行KR搅拌脱硫，入炉前铁水中的S含量控制在0.026%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧320ppm，终点S质量百分数控制在0.024%，出钢量三分之一时，向钢包内加入硅铁1.55kg/t，出钢量二分之一时向钢包内加入铝饼0.89kg/t，出钢过程加入钙铝硅镁系预熔精炼渣8.0kg/t，所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：39%、SiO2：13%、MgO：9%、Al2O3：38%、S：0.11%、TFe：0.89%，LF精炼到站Al的质量百分比为0.041%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为530NL/min，补加石灰170kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为510NL/min，加入轻烧镁球210kg/炉，后期精炼51～82min时间段内采用160NL/min氩气流量促进夹杂物去除。精炼吊包Al的质量百分比为0.038%，精炼终渣为碱度4.29，各类化学成分质量百分比为：CaO：48%、SiO2：11.2%、MgO：13%、Al2O3：26.33%、S：1.1%、TFe:0.37%。
4）RH真空处理：RH真空处理前水S质量百分数0.007%，RH处理时间25min，提升气体流量70Nm3/h，处理后钢水S质量百分比0.007%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.35米/吨，喂线后软吹12min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度3.1、MgO质量百分数9%、C质量百分比2.6%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的S48C钢中，氧含量T.O在7.3ppm，B类与Ds类夹杂物级别分别为0.5级、0级。
针对高碳钢的工艺
对于高碳的耐磨球用合金钢FF-1H，钢中C的质量百分比ω[C]为0.95%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。其具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.030%～0.048%的铁水为原料，对转炉铁水原料进行KR搅拌脱硫，将入炉前铁水中的S含量控制在0.017%～0.032%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，保证转炉终点钢水自由氧控制在220～350ppm，终点S质量百分数控制在0.015%～0.028%，出钢量三分之一时，按照1.4～1.6kg/t的比例向钢包内加入硅铁，出钢量二分之一时，按照0.8～0.9kg/t的比例向钢包内加入铝饼强化沉淀脱氧，控制精炼到站Al的质量百分比为0.032%～0.045%，并加入钙铝硅镁系预熔精炼渣8.5～9.0kg/t，所加钙铝硅镁预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：36%～42%、SiO2：12%～18%、MgO：5%～9%、Al2O3：33%～39%、S≤0.15%、TFe≤1.0%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为500～720NL/min，补加石灰120～190kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为400～570NL/min，加入轻烧镁球190～220kg/炉，精炼后期51～90min时间段内采用110～280NL/min氩气流量促进夹杂物去除。控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]为0.025%～0.040%，精炼终渣为碱度3.8～5.0，各类化学成分质量百分比为：CaO：45%～50%、SiO2：10%～13%、MgO：11%～15%、Al2O3：23%～26%、S：0.7～1.5%、TFe:0.20～0.50%。
4）RH真空处理：该钢种液相线温度1450℃，RH处理时间控制在30min，提升气体流量50～60Nm3/h，RH真空处理前与处理结束，取样分析钢水S，质量百分数低于0.006%时，喂入硫磺包芯线调整至0.007～0.010%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.35～0.40米/吨，喂线后软吹10～15min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.0～3.5、MgO质量百分数6%～12%、C质量百分比8.0%以内的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的FF-1H钢中，T.O在5.2～8.0ppm的范围内，B类与Ds类夹杂物级别均控制在0.5级以内。
实例5
高碳合金钢FF-1H，钢中C的质量百分比ω[C]为0.95%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.043%的铁水为原料，进行KR搅拌脱硫，入炉前铁水中的S含量控制在0.030%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧310ppm，终点S质量百分数控制在0.026%，出钢量三分之一时，向钢包内加入硅铁1.52kg/t，出钢量二分之一时向钢包内加入铝饼0.88kg/t，出钢过程加入钙铝硅镁系预熔精炼渣8.7kg/t，所加预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：41%、SiO2：14%、MgO：8%、Al2O3：36%、S：0.09%、TFe：0.91%，LF精炼到站Al的质量百分比为0.037%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为530NL/min，补加石灰180kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为530NL/min，加入轻烧镁球220kg/炉，精炼后期51～83min时间段内采用160NL/min氩气流量促进夹杂物去除。精炼吊包Al的质量百分比为0.029%，精炼终渣为碱度4.26，各类化学成分质量百分比为：CaO：49%、SiO2：11.5%、MgO：13%、Al2O3：24.84%、S：1.3%、TFe:0.36%。
4）RH真空处理：RH真空处理前水S质量百分比0.008%，RH处理时间30min，提升气体流量55Nm3/h，处理后钢水S质量百分比0.007%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.38米/吨，喂线后软吹13min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度2.8、MgO质量百分数7%、碳含量5.3%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的FF-1H钢中，氧含量T.O在7.1ppm，B类与Ds类夹杂物级别分别为0级、0.5级。
实例6
高碳合金钢FF-1H，钢中C的质量百分比ω[C]为0.95%，采用铁水脱硫→LD→LF→RH→CCM工艺流程生产。具体包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.033%的铁水为原料，进行KR搅拌脱硫，入炉前铁水中的S含量控制在0.022%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧270ppm，终点S质量百分数控制在0.019%，出钢量三分之一时，向钢包内加入硅铁1.41kg/t，出钢量二分之一时向钢包内加入铝饼0.83kg/t，出钢过程加入钙铝硅镁系预熔精炼渣9.0kg/t，所加预熔精炼渣各类化学成分质量百分比为：CaO：42%、SiO2：12%、MgO：8%、Al2O3：37%、S：0.13%、TFe：0.87%，LF精炼到站Al的质量百分比为0.040%；
3）LF精炼：LF精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为600NL/min，补加石灰190kg/炉调整渣况，LF精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为480NL/min，加入轻烧镁球210kg/炉，精炼后期51～86min时间段内采用120NL/min氩气流量促进夹杂物去除。精炼吊包Al的质量百分比为0.035%，精炼终渣为碱度4.8，各类化学成分质量百分比为：CaO：50%、SiO2：10.42%、MgO：15%、Al2O3：23.26%、S：1.1%、TFe:0.22%。
4）RH真空处理：RH真空处理前水S质量百分数0.004%，喂入硫磺线调整S质量百分数至0.007%，RH处理时间30min，提升气体流量60Nm3/h，处理后钢水S质量百分比0.008%。
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.36米/吨，喂线后软吹11min吊包。
6）连铸中包内采用二元碱度3.3、MgO质量百分数11%、碳含量6.2%的中包覆盖剂覆盖钢水液面。
通过步骤1）～步骤6）所得的FF-1H钢中，氧含量T.O在5.5ppm，B类与Ds类夹杂物级别均为0级。
Claims (3)
1.一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
1）采用S的质量百分比0.020%～0.050%的铁水为原料；铁水预脱硫：对转炉铁水原料进行KR搅拌脱硫，将入炉前铁水中的S含量控制在0.015%～0.035%；
2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，保证转炉终点钢水自由氧控制在450ppm以内，终点S质量百分数控制在0.012%～0.030%，出钢过程根据钢水量先后使用硅铁与铝块进行沉淀脱氧，控制精炼到站Al的质量百分比为0.030%～0.050%，并加入钙铝硅镁系预熔精炼渣7.5～9.0kg/t造渣；所述预熔精炼渣化学成分质量百分比为：CaO：36%～42%、SiO2：12%～18%、MgO：5%～9%、Al2O3：33%～39%、S≤0.15%、TFe≤1.0%；
3）LF精炼：精炼前期补加渣料石灰提高炉渣碱度，精炼中期加入镁球调整渣中MgO质量百分比，喂入铝线提高钢水中Al含量，促进钢中镁铝尖晶石夹杂物形成；精炼全程分阶段控制搅拌强度，促进脱硫、氧化物夹杂类型转变与去除；精炼终渣组成为碱度2.5～5.0，化学成分质量百分比为：CaO：40%～50%、SiO2：10%～16%、MgO：8%～15%、Al2O3：22%～28%、S：0.35～1.5%、TFe≤0.8%四元渣系，控制精炼吊包时Al的质量百分比为0.025%～0.050%；
精炼前期30min以内，搅拌氩气流量为300～800NL/min，精炼中期31～50min时间段内搅拌氩气流量为250～600NL/min，精炼后期51～90min时间段内采用100～450NL/min氩气流量促进夹杂物去除；
4）RH真空处理：根据钢种液相线温度控制RH处理的时间15～32min，RH提升气体流量在40～90Nm3/h；RH真空处理前与处理结束，分别取样对钢水中S进行检测，质量百分比低于0.006%时，喂入硫磺包芯线调整至0.007～0.010%；
5）变性处理与软吹：RH处理结束后喂入硅钙线0.25～0.45米/吨，喂线后软吹8～15min吊包；
6）连铸中包内采用二元碱度2.0～3.5、MgO质量百分数6%～12%的覆盖剂覆盖钢水液面。
2.如权利要求1所述的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，其特征在于：所述步骤3）中，LF精炼前期根据到站S质量百分数补加石灰50～200kg/炉调整渣况，LF精炼中期加入轻烧镁球180～220kg/炉。
3.如权利要求1所述的一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，其特征在于：所述步骤4）中，具体为：液相线温度1510℃以上的低碳钢，RH处理时间控制在15～19min，提升气体流量81～90Nm3/h；液相线温度1480～1509℃的中碳钢，RH处理时间控制在20～25min，提升气体流量61～80Nm3/h；液相线温度1480以下的高碳钢，RH处理时间控制在26～32min，提升气体流量40～60Nm3/h。
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2022
- 2022-05-10 CN CN202210502133.3A patent/CN114875197B/zh active Active
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