CN115537504A - 一种含钛超低碳钢的制备方法 - Google Patents
一种含钛超低碳钢的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115537504A CN115537504A CN202110725238.0A CN202110725238A CN115537504A CN 115537504 A CN115537504 A CN 115537504A CN 202110725238 A CN202110725238 A CN 202110725238A CN 115537504 A CN115537504 A CN 115537504A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- molten steel
- equal
- low carbon
- titanium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 156
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 156
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 40
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 60
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 39
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 21
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 14
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005554 pickling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 230000024121 nodulation Effects 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910000532 Deoxidized steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- OBOXTJCIIVUZEN-UHFFFAOYSA-N [C].[O] Chemical compound [C].[O] OBOXTJCIIVUZEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004709 CaSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- -1 rare earth REM Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0006—Adding metallic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/068—Decarburising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/10—Handling in a vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含钛超低碳钢的制备方法，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土元素调整钢液成分至成品规格后，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·Al2O3，真空精炼结束。该方法能有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的浇铸顺行问题，降低Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，改善含钛超低碳钢的产品质量。
Description
技术领域
本发明属于冶金炼钢工艺领域，尤其涉及一种含钛超低碳钢的制备方法。
背景技术
超低碳钢冶炼时，一般地用铝对钢液终脱氧，脱氧产物以α-Al2O3相存在于钢中，其中α-Al2O3夹杂的硬度远大于钢，在后续冷轧或其他形式加工时，Al2O3夹杂损伤钢的基体，成为裂纹的发源地或诱因，损害钢品质；在中国专利CN 109402321B和公开号WO2021036974A1中提出，在钢中添加稀土可有效减少Al2O3夹杂所造成的缺陷。
在含钛超低碳钢冶炼时，钢中钛常常造成水口结瘤，连铸结晶器液面波动幅度加大，结晶器保护渣卷入钢液形成缺陷的风险增加，甚至水口内壁结冷钢，导致连铸机拉速下降甚至浇注中止。普遍的观点认为，减少钢中脱氧产物Al2O3含量是解决含钛超低碳钢水口结瘤的有效方法。
对含钛超低碳钢添加稀土，连铸时水口结瘤发生频率大大增加。此时，即便将钢中总氧可以控制至低于18ppm甚至更低，对应钢中夹杂物总量已达到极低水平，仍频繁发生水口结瘤。
为此，对含钛超低碳钢，降低Al脱氧产物(Al2O3)对冷轧钢质的危害，需控制钢中氧化物夹杂的特性，且保证冶炼时浇注过程的稳定性。
对这方面的技术报道和专利进行了检索，以超低碳钢(ultra low carbon steel/ULC steel)、钛(Ti/Titanium)、水口结瘤(nozzle clogging)、稀土(rare earth/RE/REM)等作为关键词，共检索到5篇专利，其中日本专利3篇，中国专利2篇(含1篇与日本专利同族专利)。
中国专利CN1678761B，强调向Al脱氧钢中加入稀土金属(REM)，加入量为质量比REM/T.O＝0.05-0.5(最终氧化物中稀土类氧化物占比0.5-15％)，从而减少钢中相邻Al2O3颗粒之间FeO或FeO·Al2O3的数量，抑制Al2O3颗粒的团聚，最终能够提高成品质量；该技术的理论基础：钢中相邻Al2O3颗粒之间存在FeO或FeO·Al2O3(发明人提出)，二者在钢液中呈液态，致使钢中Al2O3夹杂团聚成大尺寸颗粒，这些大尺寸夹杂物颗粒是后续成品质量恶化的重要原因。
公开号CN1218839A强调钢液脱碳完成后，依次使用Ti脱氧，合金化，加入CaSi合金或CaSi-REM合金,控制最终氧化物夹杂组成为Ti2O3-CaO或REM氧化物-Al2O3的复合夹杂，含少量SiO2或MnO，其中CaO+REM氧化物质量百分比位于区间[5,50]，从而获得改善表面锈蚀率的钢板；该技术的理论依据：钢中残留的氧化物系夹杂物在特定组成范围内不会造成水口堵塞，而且可以是夹杂物微细分散化(发明人提出)，从而制造表面性能良好的钢板；对比专利强调其发明的工艺效果，是由于控制加入脱氧用的Ti含量(Ti/Al比值)，加入的Ca或REM量，使其满足最终夹杂物的组成为含Ti、Ca/REM和Al的氧化物。
文献Investigating the influence of Ti and P on the clogging of ULCsteels in the continuous casting process(C.Bernhard等InSteelCon2011Proceedings)揭示，在严格控制二次氧化条件下，加入钢中的钛能够提高氧化铝和钢液间润湿性，同时可以提高Al2O3基耐火材料与钢液的润湿性，这就会降低传热界面阻力；由于钢液与浸入式水口的导热速率增加，因此会产生由于温度低造成的结瘤。
在公开号WO2021036974A1中，发明人提出含钛超低碳钢冶炼时，真空(RH、VD或VOD)脱碳结束先后向钢液中加入Ti和Al进行脱氧，随后向钢液中加入稀土，能有效解决含钛超低碳钢稀土处理连铸浇注顺行问题；实际生产中，先行加入的钛与钢液中自由氧的反应产物上浮至钢包顶渣并被其吸收，致使钛消耗量增加0.5kg/t钢；此外，先行加Ti预脱氧将延长真空处理时间5min以上；即含钛超低碳钢稀土处理时采用先行加钛预脱氧操作，增加了产品的原料成本，延长了精炼周期，增加了冶炼过程热量负荷。
鉴于上述情况，业界亟待研发一种新的含钛超低碳钢的制备方法，能够有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的浇铸顺行问题，降低Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，改善含钛超低碳钢的产品质量。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种含钛超低碳钢的制备方法，通过稀土改性钢中的铝脱氧物Al2O3，抑制其危害，同时控制精炼过程钢液中氧含量和稀土金属纯度，消除稀土加入对连铸浇注顺行的影响，使得稀土处理含钛超低碳钢浇注顺行，从而有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的浇铸顺行问题，降低Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，改善含钛超低碳钢的产品质量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种含钛超低碳钢的制备方法，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；
所述真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土后，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·Al2O3，真空精炼结束。
优选地，所述真空精炼过程中：
所述脱碳处理前，调整所述钢液中自由氧含量，满足质量比O/C＝1.3～2.0；和/或
所述稀土为Ce或La，添加量按质量比REM/T.O＝0.7～3.0，REM为稀土加入质量，单位kg，T.O为钢中总氧，单位ppm；和/或
所述稀土中除稀土元素外的其他杂质含量＜0.1wt％，其中总氧T.O＜100ppm，N含量≤30ppm。
优选地，所述氧化物Re2O3·Al2O3为Ce2O3·Al2O3或La2O3·Al2O3。
优选地，所述真空精炼过程中所用的真空精炼装置为RH炉或VD炉或VOD炉。
优选地，所述铁水预处理中：
采用KR脱硫，脱硫后，扒除3/4的铁水包顶渣；和/或
脱硫处理后的铁水中S含量≤20ppm。
优选地，所述转炉初炼过程中：
采用顶底复合吹炼，停吹时，钢液中游离氧含量≤600ppm；和/或
出钢过程中，出钢量达到1/5时，向钢包中加入石灰1.6～3kg/t钢，出钢量达到9/10时，向钢包中加入铝渣1.0～1.4kg/t钢；和/或
出钢结束后，调整钢包顶渣成分为：CaO＝40～50wt％，FeO+MnO≤7.0wt％。
优选地，所述含钛超低碳钢包含按质量百分比计的如下成分：C≤0.005％、Si≤0.05％，Mn：0.05～0.3％，Al：0.04～0.15％、Ti：0.04～0.1％、P≤0.05％，S≤0.02％、N≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质，且Al的含量大于Ti的含量。
本发明发现脱氧处理后的精炼后期，加入稀土(Ce或La)至钢液中，与未排除钢液的脱氧产物Al2O3发送如下反应：
2[Re]+(Al2O3)＝(Re2O3·n Al2O3)+2[Al] (1)
上式中的n的可能取值为11、1、0；与之对应，随着稀土加入量增加，生成的反应产物依次为Re2O3·11Al2O3(又称βAl2O3)、Re2O3·Al2O3(Ce2O3·Al2O3或La2O3·Al2O3)和Re2O3；其中生成物Re2O3·Al2O3中的Ce2O3·Al2O3在1600℃钢液温度下呈液相，固相时边缘光滑无明显锐角，硬度与钢基体的接近。而常规铝脱氧钢种生成的Al2O3晶体属于α晶型，为六方晶系结构，钢液温度下呈固相，边缘锐利，莫氏硬度为9级，远大于其他常见材料。在冷轧和后续冷加工时，与原始单一组分的Al2O3夹杂相比，本发明的含钛超低碳钢中夹杂物Re2O3·Al2O3对钢板基体机械损伤的几率大大降低，从而减轻对钢板基体的损伤程度，改善成品表面质量；本发明工艺生产的冷轧成品中典型夹杂物(主要组分确认为Re2O3·Al2O3)示于图3，同时给出了常规工艺生产的冷轧成品中单一脱氧产物Al2O3，如图2所示。与单一Al2O3相比，本发明控制生成的复合夹杂物，边缘相对光滑无明显棱角，经轧制本发明的夹杂物有沿轧制方向延展的趋势，塑性较好。
本发明认为，含钛超低碳钢造成水口易结瘤、难以浇注的原因在于：一方面钢液中的Ti提高了Al2O3表层与钢液之间界面的润湿性，从而降低Al2O3夹杂物的大小，而氧化铝夹杂物颗粒越小，越容易结瘤；其二更好的润湿性使得结瘤物与耐材间传热效果更佳，从而造成冷钢在结瘤位置的形成，促使结瘤程度加重。
本发明人进行的试验结果表明：含钛超低碳钢冶炼时，当向铝脱氧钢中加入稀土后，水口结瘤呈现加剧趋势，结晶器液面波动率加大，严重影响了连铸过程的顺行，降低了合格板坯的比例，恶化了成品质量。
经本发明多次试验发现，含钛超低碳钢真空精炼时，控制脱碳终点钢液氧含量，保证加入的稀土纯净度尤其是氧含量，可以有效抑制钢液中Ti对钢液中Al2O3表面润湿性的影响，进而改善连铸过程中水口结瘤，保证结晶器液面平稳和连铸过程的顺行。图4和图5分别为本发明冶炼含钛超低碳钢的结晶器液面波动率和铸坯改钢比例。采用本发明技术后，结晶器液面波动幅度最小。
本发明中在真空精炼脱碳处理前，控制钢液中自由氧含量，使得钢液中O、C质量比满足O/C＝1.3～2.0；其中氧碳质量比大于1.3，用以保证脱去钢液中碳所需的最低氧量。传统意义上，认为钢液中氧必须保证足够过剩量(O/C质量比≥2.0)，以维持较高的真空脱碳速率。本发明研究发现，实际生产中真空脱碳初始氧碳质量比大于1.3，能够在17min以内将钢液中碳降至10ppm以下。氧碳质量比小于2.0，以保证脱碳终点钢液中氧含量小于350ppm。
本发明真空精炼脱碳处理，使得钢液中碳位于成品要求值以下，真空处理脱碳结束时，钢液中自由氧O位于100～350ppm区间；若脱碳结束自由氧低于100ppm，将延长脱碳时间，自由氧越低，脱碳时间延长值越大；若脱碳结束自由氧高于350ppm，钢液中脱氧产物较多，钢包渣中Al2O3含量较高，结晶器液面波动显著增大。
本发明真空精炼脱碳处理后，关于加铝脱氧后钢液的纯循环时间，要求≥3min，以保证钢中脱氧产物Al2O3充分上浮至钢包顶渣，使得大部分生成的夹杂物上浮至钢包顶渣。
本发明真空精炼处理后期(脱氧后)加入其他合金和稀土(特指Ce或La)后，调整钢液成分至目标范围，控制钢中氧化物夹杂的组成，加入稀土后，钢液循环时间≥2min，使得钢液中残留地夹杂物数量尽可能少。
本发明中关于稀土的要求：1)总氧T.O＜100ppm，属于有害组分，会污染钢液，含量越低越好，以保证钢液连铸浇注的顺行；2)N含量≤30ppm，控制成品中氮化钛含量处于较低水平；3)稀土中除稀土元素以外的其他杂质含＜0.1wt％；达到浇注顺行，改善氧化物类夹杂性能，降低含钛超低碳钢冷轧钢质缺陷的目的。
本发明中关于稀土的加入量：其上限确定为稀土加入质量(kg)与钢液中总氧T.O(ppm)比REM/T.O＝3.0，当稀土加入量超过一定值后，钢液中Al2O3可被全部还原，钢液中的氧全部以Re2O3形式存在，存在2种可能的不良后果：1)生成单一稀土氧化物Re2O3，比重大，不易上浮；2)钢中游离态Re含量急剧上升，与耐材反应，污染钢液，严重情况下会导致塞棒或水口熔损，致使浇铸异常或终断。稀土加入量的下限确定为REM/T.O＝0.70，稀土加入量过低，钢中存在不稳定的Re2O3·11Al2O3(βAl2O3)，甚至单一的Al2O3，随着温度的降低，中低温下不稳定的βAl2O3分解，发生共析反应：
Re2O3·11Al2O3(S)→Al2O3(S4)+Re2O3·Al2O3(S) (2)
生成两个稳定固相Al2O3(S4)和Ce(La)2O3·Al2O3；这些残存于钢中的单一Al2O3，降低了稀土对Al2O3夹杂的改性效果，无法充分体现冷轧产品质量提高的冶金效果。
本发明所提供的含钛超低碳钢的制备方法，有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的浇铸顺行问题，降低Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，改善含钛超低碳钢的产品质量，具体包括以下几点有益效果：
1、结晶器液面波动±5mm和±3mm符合率分别>92％和>32％，优于常规无稀土处理工艺；
2、Al2O3所引起的冷轧缺陷率，降低幅度>90％；
3、钢中的氧化物夹杂组成由单纯的Al2O3转变为Re2O3·Al2O3；
4、铸坯改钢比例35％，优于常规无稀土处理工艺(37％)；
5、真空精炼时间小于27min，与常规无稀土处理工艺相当；
6、钛消耗量与常规无稀土处理工艺相当，较先行加钛稀土处理工艺约减少0.5kg/t钢。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的含钛超低碳钢的制备方法的流程示意图；
图2为常规工艺下冷轧成品钢中的典型夹杂物示意图；
图3为本发明冷轧成品钢中的典型夹杂物示意图；
图4为结晶器液面波动符合率示意图；
图5为铸坯改钢比例示意图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
结合图1所示，本发明所提供的含钛超低碳钢的制备方法，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；在真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·Al2O3，真空精炼结束。
在铁水预处理中：铁水采用KR脱硫，脱硫后，扒除3/4的铁水包顶渣；其中脱硫处理后的铁水中S含量≤20ppm。
在转炉初炼过程中：转炉采用顶底复合吹炼，保证底吹强度，停吹时，钢液中游离氧含量≤600ppm；在转炉出钢过程中，出钢量达到1/5时，向钢包中加入石灰1.6～3kg/t钢，出钢量达到9/10时，向钢包中加入铝渣1.0～1.4kg/t钢；出钢结束后，调整钢包顶渣成分为：CaO＝40～50wt％，FeO+MnO≤7.0wt％。
在真空精炼过程中：真空精炼前期，调整钢液中自由氧含量，满足质量比O/C＝1.3～2.0；之后在脱碳处理结束，钢液中自由氧O处于100～300ppm之间，之后加Al进行脱氧处理后，钢液继续循环时间≥3min；在真空精炼后期，加入其他合金元素和稀土(包含稀土元素Ce或La)，调整钢液成分和温度至规格范围内，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·Al2O3(比如Ce2O3·Al2O3或La2O3·Al2O3)，真空精炼结束；其中稀土的添加量按质量比REM/T.O＝0.7～3.0，稀土REM质量，单位kg，钢中总氧T.O，单位ppm，所添加的稀土中除稀土元素外的其他杂质含量＜0.1wt％，其中总氧T.O＜100ppm，N含量≤30ppm。
上述含钛超低碳钢的制备方法中，适用的钢种为含钛超低碳钢类产品，此类含钛超低碳钢包括按质量百分比计的如下成分：C≤0.005％、Si≤0.05％，Mn：0.05～0.3％，Al：0.04～0.15％、Ti：0.04～0.1％、P≤0.05％，S≤0.02％、N≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质，且Al的含量大于Ti的含量，以保证稀土加入前钢液的终脱氧受钢液中Al所控制。其中在浇铸过程中：结晶器液面波动±5mm的符合率＞92％；结晶器液面波动±3mm的符合率＞32％。
下面结合具体的例子对本发明的含钛超低碳钢的制备方法进一步介绍；其中实施例中含钛超低碳钢按质量百分比计的以下组分为：C≤0.0018％、Si≤0.03％、Mn：0.07～0.15％、Al：0.04～0.07％、Ti：0.04～0.06％、P≤0.015％、S≤0.005％、N≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中Al的含量大于Ti的含量；
实施例1
本实施例所采用的工艺路径为铁水预处理(铁水脱硫、脱磷)→转炉初炼(转炉顶底复吹冶炼、出钢)→钢包顶渣改质→真空精炼(脱碳、脱氧、合金化和稀土处理)→连铸→热轧→酸洗→冷轧；
本实施例为本发明冶炼的典型炉次：转炉吹炼结束，钢水中C＝220ppm、O＝580ppm，挡渣出钢，出钢初期加入石灰2.2kg/t钢，末期加入铝渣1.1kg/t钢；真空精炼处理前钢包顶渣成分FeO+MnO＝6.50wt％、CaO：42wt％，渣厚110mm；真空处精炼处理理前期，调整钢液中自由氧含量，使得钢液中质量比O/C＝1.27；真空精炼脱碳结束，钢液中自由氧O：320ppm；之后加入Al进行脱碳处理后，钢液继续循环一段时间；真空精炼后期，加入其他合金元素和稀土，调整钢液成份至规格范围，稀土加入后，钢液循环5min，精炼结束，连铸，随后热轧、酸洗和冷轧，其中REM/T.O＝1.2；
工艺效果：本实施例连铸过程中，结晶器液面波动±5mm的符合率为94.2％，液面波动±5mm的符合率为36％；本实施例冷轧钢的铸坯改钢比例为40％，Al2O3所致的钢质缺陷率为0.02％。
表1和续表1为实际生产中应用本发明方案例的其他情况、对比例I组采用钛预脱氧稀土处理以及对比Ⅱ组采用常规无稀土处理的情况对比；其中对比I组(对比例1～6)工艺：铁水预处理(脱硫、脱磷)→初炼(转炉顶底复吹冶炼、出钢)→钢包顶渣改质→真空精炼(脱碳、钛预脱氧、Al脱氧、合金化和稀土处理)→连铸→热轧→酸洗→冷轧；对比Ⅱ组(对比例7～12)工艺：铁水预处理(脱硫、脱磷)→初炼(转炉顶底复吹冶炼、出钢)→钢包顶渣改质→真空精炼(脱碳、Al脱氧、合金化)→连铸→热轧→酸洗→冷轧；
结合表1、续表1所示，与先行加钛与脱氧稀土处理和常规无稀土处理工艺相比，采用本发明的含钛超低碳钢的制备方法在连铸过程中，结晶器液面波动±5mm和±3mm符合率分别>92％和>32％，优于常规无稀土处理工艺；本发明的含钛超低碳钢的氧化物夹杂组成由单纯的Al2O3转变为Re2O3·Al2O3；本发明的含钛超低碳钢，铸坯改钢比例平均约35％，优于常规无稀土处理工艺(平均约37％)；真空精炼时间小于27min，与常规无稀土处理工艺相当；钛消耗量与常规无稀土处理工艺相当，较先行加钛稀土处理工艺约减少0.5kg/t钢。采用本发明生成的含钛超低碳钢，真空精炼时间与钛消耗量和常规无稀土处理相当，且能保证连铸浇注过程顺行，大幅度降低Al2O3所引起的冷轧缺陷发生率(降低幅度>90％)，显著改善含钛超低碳钢的产品质量；
因此，本发明的含钛超低碳钢的制备方法，有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的连铸浇注过程顺行问题，降低了冷轧成品钢质种Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，适用于含钛超低碳钢冷轧产品质量改善，在炼钢厂具有推广应用价值。
表1
续表1
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (7)
1.一种含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；
所述真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土后，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·Al2O3，真空精炼结束。
2.根据权利要求1所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述真空精炼过程中：
所述脱碳处理前，调整所述钢液中自由氧含量，满足质量比O/C＝1.3～2.0；和/或
所述稀土为Ce或La，添加量按质量比REM/T.O＝0.7～3.0，REM为稀土加入质量，单位kg，T.O为钢中总氧，单位ppm；和/或
所述稀土中除稀土元素外的其他杂质含量＜0.1wt％，其中总氧T.O＜100ppm，N含量≤30ppm。
3.根据权利要求2所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述氧化物Re2O3·Al2O3为Ce2O3·Al2O3或La2O3·Al2O3。
4.根据权利要求2所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述真空精炼过程中所用的真空精炼装置为RH炉或VD炉或VOD炉。
5.根据权利要求1所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述铁水预处理中：
采用KR脱硫，脱硫后，扒除3/4的铁水包顶渣；和/或
脱硫处理后的铁水中S含量≤20ppm。
6.根据权利要求1所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述转炉初炼过程中：
采用顶底复合吹炼，停吹时，钢液中游离氧含量≤600ppm；和/或
出钢过程中，出钢量达到1/5时，向钢包中加入石灰1.6～3kg/t钢，出钢量达到9/10时，向钢包中加入铝渣1.0～1.4kg/t钢；和/或
出钢结束后，调整钢包顶渣成分为：CaO＝40～50wt％，FeO+MnO≤7.0wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述含钛超低碳钢包含按质量百分比计的如下成分：C≤0.005％、Si≤0.05％，Mn：0.05～0.3％，Al：0.04～0.15％、Ti：0.04～0.1％、P≤0.05％，S≤0.02％、N≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质，且Al的含量大于Ti的含量。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110725238.0A CN115537504A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种含钛超低碳钢的制备方法 |
| DE112022003281.2T DE112022003281T5 (de) | 2021-06-29 | 2022-06-28 | Verfahren zur Herstellung eines titanhaltigen Stahls mit ultraniedrigem Kohlenstoffgehalt |
| PCT/CN2022/101860 WO2023274223A1 (zh) | 2021-06-29 | 2022-06-28 | 一种含钛超低碳钢的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110725238.0A CN115537504A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种含钛超低碳钢的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115537504A true CN115537504A (zh) | 2022-12-30 |
Family
ID=84690113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110725238.0A Pending CN115537504A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种含钛超低碳钢的制备方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115537504A (zh) |
| DE (1) | DE112022003281T5 (zh) |
| WO (1) | WO2023274223A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116411226A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-11 | 福建三宝钢铁有限公司 | 一种超低碳软线钢swrm6及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106521293A (zh) * | 2016-08-04 | 2017-03-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种钢中添加稀土金属提高性能的方法 |
| CN109402321A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-03-01 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种超低碳钢中氧化物夹杂的控制方法 |
| CN109554605A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种ld-rh工艺生产超低碳钢的氧化物夹杂控制方法 |
| JP2020002408A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 日本製鉄株式会社 | 鋼の製造方法 |
| CN111411197A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-14 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种稀土处理细化超低碳IF钢铸轧全过程Al2O3夹杂物的方法 |
| CN112442631A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种含钛超低碳钢冷轧钢质缺陷的控制方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3550924B2 (ja) * | 1996-12-20 | 2004-08-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炭素鋼線材の製造方法および同線材 |
| TW408184B (en) | 1997-09-29 | 2000-10-11 | Kawasaki Steel Co | Manufacturing method for producing Titanium killed steel with smooth surface texture |
| JP4430284B2 (ja) | 2002-07-23 | 2010-03-10 | 新日本製鐵株式会社 | アルミナクラスターの少ない鋼材 |
| KR100922061B1 (ko) * | 2007-12-12 | 2009-10-16 | 주식회사 포스코 | 극저탄소 페라이트계 스테인리스강 제조방법 |
| CN107099731B (zh) * | 2017-03-31 | 2018-06-22 | 华南理工大学 | 一种在线淬火生产薄规格高Ti耐磨钢NM360的方法 |
| CN106987760B (zh) * | 2017-03-31 | 2018-09-14 | 华南理工大学 | 一种在线淬火生产薄规格高Ti耐磨钢NM400的方法 |
| CN109161815B (zh) * | 2018-09-21 | 2020-11-10 | 中北大学 | 一种高磷if钢及其冶炼方法 |
| CN112342333A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-09 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种高效、低氧位超低碳钢生产方法 |
-
2021
- 2021-06-29 CN CN202110725238.0A patent/CN115537504A/zh active Pending
-
2022
- 2022-06-28 WO PCT/CN2022/101860 patent/WO2023274223A1/zh active Application Filing
- 2022-06-28 DE DE112022003281.2T patent/DE112022003281T5/de active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106521293A (zh) * | 2016-08-04 | 2017-03-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种钢中添加稀土金属提高性能的方法 |
| CN109554605A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种ld-rh工艺生产超低碳钢的氧化物夹杂控制方法 |
| JP2020002408A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 日本製鉄株式会社 | 鋼の製造方法 |
| CN109402321A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-03-01 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种超低碳钢中氧化物夹杂的控制方法 |
| CN112442631A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种含钛超低碳钢冷轧钢质缺陷的控制方法 |
| CN111411197A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-14 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种稀土处理细化超低碳IF钢铸轧全过程Al2O3夹杂物的方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116411226A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-11 | 福建三宝钢铁有限公司 | 一种超低碳软线钢swrm6及其制备方法 |
| CN116411226B (zh) * | 2023-04-17 | 2024-04-12 | 福建三宝钢铁有限公司 | 一种超低碳软线钢swrm6及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023274223A1 (zh) | 2023-01-05 |
| DE112022003281T5 (de) | 2024-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020063948A1 (zh) | 一种超低碳钢及超低碳钢中氧化物夹杂的控制方法 | |
| CN112143974B (zh) | 无取向硅钢的生产方法以及无取向硅钢 | |
| CN114574770B (zh) | 一种高强度耐疲劳的60Si2MnA弹簧钢制备方法 | |
| WO2021036974A1 (zh) | 一种含钛超低碳钢冷轧钢质缺陷的控制方法 | |
| CN111172351A (zh) | 一种中碳含硫铝脱氧非调质钢Ds夹杂物的控制方法 | |
| CN110331258B (zh) | 超低碳硅镇静钢在RH真空处理时控制Cr含量的生产工艺 | |
| CN113444857B (zh) | 一种提高铝脱氧高碳铬轴承钢连浇炉数的生产工艺 | |
| CN111876678A (zh) | 一种解决高强钢铸坯裂纹的工艺方法 | |
| CN111663072B (zh) | 一种防结瘤高硫非调质钢冶炼工艺 | |
| CN113699303B (zh) | 一种汽车悬架弹簧用钢冶炼方法 | |
| WO2023274223A1 (zh) | 一种含钛超低碳钢的制备方法 | |
| CN112981032B (zh) | 高钛铁水冶炼低钛高碳铬轴承钢的方法 | |
| CN113512618A (zh) | 一种有效控制夹杂物的精炼双联方法 | |
| CN115141904B (zh) | 一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯及其冶炼工艺 | |
| CN117026092A (zh) | 一种高强弹簧钢及其制备方法 | |
| CN115029508B (zh) | 一种提升if钢镁改质效果的方法 | |
| JP2000119732A (ja) | 高清浄極低炭素鋼の溶製方法 | |
| JP2991796B2 (ja) | マグネシウム脱酸による薄鋼板の溶製方法 | |
| WO2023274222A1 (zh) | 一种钢液的钙处理方法 | |
| CN114134284B (zh) | 一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢 | |
| CN115852233B (zh) | 一种控制齿轮钢硼元素的方法 | |
| CN116574965B (zh) | 一种提高风电钢夹杂物水平的方法 | |
| CN115747621B (zh) | 一种高铝或高硅电工钢的超低钛冶炼方法 | |
| CN117344094A (zh) | 一种钢中氧化物夹杂的控制方法 | |
| CN117512257A (zh) | 一种利用高钛铁水冶炼超低钛含量无取向硅钢的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221230 |