CN1778972A - 用钙硅石改善钢中夹杂物形态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用钙硅石改善钢中夹杂物形态的方法，向钢包中添加矿石钙硅石、Si－Fe粉和萤石的混合物造低碱度、低Al2O3精炼渣的精炼工艺，适用于生产优质高碳硬线钢，使精炼渣碱度保持在1左右，控制精炼渣中Al2O3在8.0％～11.0％范围内。既能够使生成的夹杂物充分上浮降低钢中夹杂物含量，又能够合理控制精炼渣中Al2O3的含量从而使夹杂物改性。采用本发明的炉渣精炼工艺，夹杂物形态减少了Al2O3等不变形夹杂，并得到了熔点低、塑性良好的钙长石类夹杂物，且夹杂物尺寸明显减小，从而使钢的塑性、拉拔性能大大提高。
Description
所属领域
本发明属于炼钢领域，主要适用于优质高碳硬线用钢钢水的炉外精炼。
背景技术
现代钢铁冶金生产要求的钢材产品质量越来越高，对钢水洁净度的要求也越来越高。普通高碳硬线用钢中夹杂物的允许尺寸为10μm，对于优质硬线钢则要求更高，达到5μm；不变形夹杂物会使盘条在拉拔过程中产生断裂，严重影响钢材质量。即使在钢中总氧含量较低的情况下也必须严格控制钢中非金属夹杂物三氧化二铝含量以达到改变夹杂物形态的目的。
优质高碳硬线用钢，如预应力钢绞线和钢帘线钢所用的Si和Mn铁合金及精炼渣决定了钢中溶解氧含量控制在较低水平。含铝、钙的强脱氧剂不仅可使不变形夹杂物大量生成，但也使将溶解氧含量维持在必要的小范围之内变得几乎不可能。基于上述原因，调整精炼渣成分是控制夹杂物形态的一项行之有效的重要技术。
碱度大于2的高碱度精炼渣可以达到脱硫等相关作用，中国专利91102942.7，但是高碱度渣不能使钢中的夹杂物变形，使其成为低熔点的夹杂物以便充分上浮。使精炼渣的碱度保持在1左右的低碱度精炼渣，中国专利98101690.1可以提高钢水的洁净度，降低钢中的气体和夹杂物含量，但其只简单提及了对夹杂物的改性作用，未能结合精炼过程中对夹杂物改性机理提出具体的造渣方法。
研究表明，渣中Al2O3含量和钢中Al2O3夹杂有明显的对应关系，渣中Al2O3含量越高，钢中氧化物夹杂也越高。精炼渣含Al2O317～23％的盘条存在较多不规则的Al2O3脆性夹杂，其尺寸在10μm左右，夹杂物中Al2O3含量高，甚至达到90％以上。而精炼渣中含Al2O314～16％的钢中夹杂物形态明显好于前者，不规则的Al2O3脆性夹杂物基本消除，夹杂物中Al2O3含量也相对减少，钢中夹杂物以球状形态存在。当精炼渣中的Al2O3含量减少至8％时，夹杂物含量低，且夹杂物中Al2O3含量在20％左右，这类夹杂物为钙长石类夹杂，有较低熔点和较好的塑性，可达到使夹杂物改性的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用钙硅石改善钢中夹杂物形态的方法，通过造合适的低碱度低Al2O3含量的精炼渣，既能够使生成的夹杂物充分上浮降低钢中夹杂物含量，又能够合理控制精炼渣中三氧化二铝的含量从而控制钢中夹杂物形态。
本发明涉及一种用钙硅石改善钢中夹杂物形态的方法，采用低碱度、低Al2O3顶渣生产优质高碳硬线钢的精炼工艺，其特征在于：在精炼过程中向钢包中添加钙硅石、Si-Fe粉和萤石的混合物作为顶渣，具体配比为：钙硅石86～90％、Si-Fe粉4～7％、萤石4～7％。
添加钙硅石及其混合物使控制精炼渣成分范围为：CaO 42.0～52.0％，SiO2 45.0～52.0％，Al2O3 0.5％～1.5％，MgO 1.0～1.5％，碱度0.8～1.1。
本发明的有益效果是：
利用钙硅石造精炼渣在渣-金反应过程中对夹杂物形态进行控制。钙硅石的优点是低氧势、低熔点、易吸收脱氧夹杂物，尤其是Al2O3。当钙硅石与少量萤石或氧化铝混合时，熔点将降至1200℃。
在钢包精炼处理过程中，钙硅石或富含钙硅石的渣扩散到整个钢液中，在此期间，钙硅石与脱氧产物锰铝石夹杂进行反应。随着反应的进行锰铝石夹杂MnO含量降低，CaO含量相应升高，同时氧化夹杂物上浮被吸收到渣中。
一方面该方法使脱氧产物锰铝石夹杂转变成含钙长石成分的夹杂物。这类夹杂物在热轧时可变形，但它们又是非晶的，在细钢丝的最终冷拔过程中，拉长的非晶体夹杂物发生断裂分离，从而得到良好的夹杂物分布，不致发生钢丝断裂。
另一方面添加钙硅石可以稳定控制渣中CaO/SiO2的比例，使碱度保持在1左右，可控制溶解在钢液中含较低的酸溶铝，钢中的氧含量也能够稳定在10～20ppm，从而避免产生Al2O3等不变形夹杂物影响钢的拉拔性能。
本发明的应用可以控制精炼终渣中Al2O3含量在8.0％～11.0％范围内，并达到使钢中夹杂物改变形态的目的。通过控制精炼渣中Al2O3含量，采用本发明的炉渣精炼工艺，夹杂物形态由以球状CaO-SiO2-Al2O3为主变成不规则形状硅酸盐类夹杂，夹杂物尺寸明显减小，95％以上的夹杂物尺寸在5μm以内，并得到了熔点低、塑性良好的脱氧产物，从而使钢的塑性、拉拔性能大大提高。
具体实施方式
生产钢帘线用钢LX72A的过程中，在80tLF精炼炉上采用此新型造渣工艺，转炉下渣量10kg/t钢，精炼周期为50min。出钢后，向钢包中添加钙硅石、Si-Fe粉和萤石的混合物作为顶渣，加入量为800kg/炉，具体配比为：钙硅石90％、Si-Fe粉5％、萤石5％，其化学成分如下(重量百分比)：CaO 45.25％，SiO2 49.96％，Al2O3 0.84％，MgO 1.12％。
采用新的炉渣精炼工艺后，LF精炼终渣Al2O3含量8.0～11.0％，具体的精炼终渣成分见表1所示。
通过新造渣工艺，使夹杂物形态由以球状CaO-SiO2-Al2O3为主变成以不规则形状SiO2-Fe2O3，夹杂物中含Al2O3大大减少，夹杂物尺寸明显减小。由表2可以看出，改变炉渣成分后，钢中[Al]s已降至10PPM以下，钢中全氧含量降低，钢水洁净度大幅度提高，由于[Al]s的减少，钢中含Al的脆性夹杂大大减少，取而代之的是含Si夹杂物，此夹杂物尺寸小，95％以上的夹杂物尺寸在5μm以内。钢水纯净度的提高和夹杂物形态的变化大大改善了钢帘线钢的拉拔性能。
若能进一步控制转炉下渣量，精炼效果将更加显著。
表1精炼终渣成分
| 炉次 | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | MnO | P2O5 | S | FeO | R |
| 1 | 29.51 | 8.41 | 39.92 | 6.32 | 0.20 | 0.026 | 0.52 | 0.93 | 1.35 |
| 2 | 28.03 | 8.15 | 42.57 | 9.52 | 0.42 | 0.038 | 0.33 | 1.15 | 1.52 |
表2钢中酸溶铝和总氧
| 试样 | 酸溶铝[Al]s(ppm) | 总氧T[O](ppm) |
| 1 | ＜10 | 12 |
| 2 | ＜10 | 16 |
Claims (2)
1.一种用钙硅石改善钢中夹杂物形态的方法，采用低碱度、低Al2O3顶渣生产优质高碳硬线钢的精炼工艺，其特征在于：在精炼过程中向钢包中添加钙硅石、Si-Fe粉和萤石的混合物作为顶渣，具体配比为：钙硅石86～90％、Si-Fe粉4～7％、萤石4～7％。
2.根据权利要求所述的一种用钙硅石改善钢中夹杂物形态的方法，其特征在于，添加钙硅石及其混合物使控制精炼渣成分范围为：CaO 42.0～52.0％，SiO245.0～52.0％，Al2O3 0.5％～1.5％，MgO 1.0～1.5％，碱度0.8～1.1。
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