CN104498662A

CN104498662A - 一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法

Info

Publication number: CN104498662A
Application number: CN201410836163.3A
Authority: CN
Inventors: 王勇; 程四华; 孙齐松; 张玮; 晁月林; 王猛
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2014-12-28
Filing date: 2014-12-28
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2034-12-28
Also published as: CN104498662B

Abstract

一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法，属于高碳钢冶金技术领域。步骤及参数如下：转炉冶炼：出钢过程中用低铝低钛硅铁和低碳低磷锰铁脱氧及合金化，用微氮增碳剂增碳，出钢采用挡渣或留钢操作，精炼站渣层厚度小于60mm；出钢后向钢包中加入低碱度预熔渣；LF钢包精炼控制：分1-2批加入低碱度预熔渣，分1-2批加入石英砂调整炉渣碱度，分1-2批加入CaC₂或SiC进行渣面扩散脱氧，同时造泡沫渣；钢水停止吹氩到开浇的镇静时间为8-30min。优点在于，抑制了TiN夹杂物的析出，降低了吨钢成本，提高了拉拔性能，降低拉拔及合股过程断丝率指标。

Description

一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢技术领域，特别涉及一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法。

背景技术

高碳钢盘条主要用于汽车轮胎用钢帘线、胎圈钢丝，煤炭、化工产业用高压胶管钢丝等橡胶骨架材料，以及太阳能光伏产业中硅片切割钢丝等。由于要求钢丝直径在Φ0.08-1.0mm，需要在后续加工过程中对盘条进行深度拉拔，然后根据需要再进行合股等进一步加工。要求在整个拉拔及合股过程中每100km断丝率小于1次。由于盘条在加工过程中要经过反复的拉拔、弯曲及扭转变形，因此对于盘条的综合质量有着非常高的要求，特别对钢中夹杂物的尺寸和变形性的要求更为严格。据行业介绍，如果钢中不变形夹杂物尺寸大于拉拔钢丝直径的2％，盘条在拉拔过程中，由于夹杂物不能与基体一起变形，很容易在钢丝表面出现裂纹源，在后续的进一步拉拔乃至合股过程中导致断丝，影响生产的连续性及效率。

因此，用于深拉拔的盘条在炼钢过程的主要任务之一就是如何控制夹杂物的尺寸、组成、熔点及变形性等参数。对于夹杂物尺寸，一般要求小于10μm，此外，要求夹杂物熔点在1500℃以下，且具有良好的变形性。

为了避免产生危害性较大的Al₂O₃夹杂，用于深拉拔的钢种在炼钢过程中一般不采用铝脱氧，而采用Si-Fe和Si-Mn脱氧，因此夹杂物主要为CaO-SiO₂-Al₂0₃或MnO-SiO_2-Al₂0₃系，根据组成不同，其熔点及变形性差异较大。根据国内外相关文献介绍，采用Si-Fe和Si-Mn脱氧钢种的夹杂物控制目标为锰铝榴石(3MnO–Al₂O₃–3SiO₂)、钙斜长石(CaO–Al₂O₃–2SiO₂)及假硅灰石(CaO–SiO₂)，以上夹杂物属玻璃态塑性夹杂，具有熔点低(1500℃以下)，变形性好，吸附夹杂能力强，凝固过程中无外来相析出等特点，是控制的理想区域。控制夹杂物的方法主要通过控制炉渣组成，进而通过渣钢反应来控制钢液成分来实现。为达到夹杂物理想控制区域，LF精炼过程炉渣碱度在应控制在1.0左右，渣中Al₂O₃质量分数控制在8％以下，钢中Al的质量分数小于0.002％，氧含量20-40ppm。

另外，TiN夹杂物也是影响深拉拔高碳钢拉拔性能的主要因素之一。根据热力学计算，TiN夹杂物在1550℃液态钢水中是不可能存在的，在钢水凝固过程中，随着温度的降低，氮和钛在钢中的溶解度逐渐降低，即形成TiN所需的平衡浓度积下降。当钢中[Ti][N]的浓度积达到一定值时，TiN逐渐开始析出。因此，控制钢中TiN夹杂物析出的主要措施就是控制钢中Ti和N含量，降低[Ti][N]浓度积，避免TiN在凝固过程析出，减少对拉拔性能的不利影响。从经验来看，当钢中钛含量低于0.001％时，氮含量控制在0.007％以下就可以避免TiN夹杂物的析出。

专利200410155449介绍了通过钙硅石控制夹杂物的方法，即通过加入钙硅石，控制LF精炼过程炉渣组成，进而控制钢中铝含量，使夹杂物塑性化。

专利CN102329929A也介绍了帘线钢夹杂物的控制方法，通过采用低碱度精炼渣和含硅脱氧剂控制精炼过程炉渣组成来控制夹杂物的组成及变形性。

以上专利在LF精炼控制过程中，采用钙硅石或低碱度精炼渣来控制炉渣组成，由于钙硅石和低碱度精炼渣成本较高而且加入量较大，相应增加了炼钢成本，而且以上专利只着眼于复合氧化物夹杂的控制，未涉及到另一种影响较大的TiN夹杂物的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法，解决了盘条在深拉拔过程中由于夹杂物原因导致断丝率升高的问题。弥补了过去单一种类夹杂物控制的不足，进一步实现了复合氧化物夹杂和TiN夹杂物的全面控制。减小了夹杂物的尺寸、减少了夹杂物数量、降低了夹杂物的熔点、改善了夹杂物变形性，满足高碳钢盘条在后续深拉拔过程中对于夹杂物的要求，提高拉拔性能，降低拉拔及合股过程断丝率指标。

一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法，具体工艺步骤及参数如下：

1、转炉冶炼：出钢过程中用低铝低钛硅铁和低碳低磷锰铁脱氧及合金化，加入量为：低铝低钛硅铁每吨钢0.8-3.2kg，低碳低磷锰铁每吨钢2.5-6.2kg。低铝低钛硅铁中铝的质量分数小于0.1％，钛的质量分数小于0.05％；低碳低磷锰铁中磷的质量分数小于0.15％，碳的质量分数小于0.15％；用微氮增碳剂增碳，微氮增碳剂加入量为2.5-6.0kg/吨钢，微氮增碳剂中氮的质量分数小于0.15％；出钢采用挡渣或留钢操作，控制到精炼站渣层厚度小于60mm；出钢后向钢包中加入低碱度预熔渣，碱度R(CaO/SiO₂):0.8-1.2，预熔渣加入量为每吨钢0.5-3.0kg。

2、LF钢包精炼控制：分1-2批加入低碱度预熔渣，精炼开始后30min内加完；分1-2批加入石英砂调整炉渣碱度，精炼开始后30min内加完；分1-2批加入CaC₂或SiC进行渣面扩散脱氧，同时造泡沫渣防止钢液增氮；钢水停止吹氩到开浇的镇静时间为8-30min；LF精炼周期控制在50-70min。LF精炼结束后，顶渣组成要求：碱度R为0.6-1.5，FeO+MnO质量百分比为4-8％，钢中氧活度控制为15-25ppm。

本发明的优点在于：

1、提出了深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的综合控制方法，即复合氧化物夹杂和TiN夹杂物的控制，使夹杂物整体水平满足盘条深拉拔及合股的要求。

2、LF精炼过程加入价格较低的石英砂来调整炉渣组成，减少了价格较高的低碱度预熔渣加入数量，降低了吨钢成本。

3、通过控制LF精炼过程炉渣组成来降低钢中Ti含量，达到抑制TiN夹杂物的析出的目的。

4、提出LF过程渣料加入时间要求，保证渣钢反应的充分性，使夹杂物达到目标控制要求；提出LF精炼结束到开浇期间钢包的镇静时间要求，有效的保证充分的渣钢反应时间及钢液中夹杂物聚集和上浮时间，达到进一步净化钢液的目的。

附图说明

图1为实施例1中盘条夹杂物形貌图。

图2为实施例2中盘条夹杂物形貌图。

具体实施方式

一种深拉拔用盘条夹杂物形态的控制方法，包括转炉炼钢工序，转炉出钢脱氧合金化工序、LF精炼工序及连铸工序。其中转炉出钢脱氧合金化工序采用低铝低钛硅铁和低碳低磷锰铁脱氧合金化，微氮增碳剂增碳，低碱度预熔渣渣洗预精炼；LF精炼工序采用分批加入低碱度预熔渣和石英砂调整炉渣组成(碱度R、Al₂O₃、FeO和MnO的质量分数)，使用CaC₂或SiC进行渣面扩散脱氧，控制钢中氧含量，控制渣料加入时间及镇静时间；连铸采用全保护浇注，防止钢液二次氧化。

以下实例采用210吨顶底复吹转炉和LF精炼炉冶炼LX82A和SWRH82A。

实施例1：

出钢时加入低铝低钛硅铁1.86kg/吨钢，低碳低磷锰铁5.22kg/吨钢；低铝低钛硅铁中铝的质量分数为0.04％，钛的质量分数为0.02％；低碳低磷锰铁中磷的质量分数为0.12％，碳的质量分数为0.11％；出钢后加入低碱度预熔渣1.25kg/吨钢，微氮增碳剂4.80kg/吨钢，增碳剂中氮的质量分数为0.06％。出钢采用留钢操作，钢包渣层厚度为50mm；

LF精炼过程低碱度预熔渣分2批加入，精炼开始后25min内加完，加入量12.4kg/吨钢，石英砂分2批加入，加入量0.15kg/吨钢，加入SiC进行渣面脱氧，所有渣料在精炼后25min内加完，镇静时间14min，LF精炼周期为57min。LF结束炉渣碱度为0.88，FeO+MnO质量百分比为4.3％；钢中氧活度控制为15.6×10-6。

盘条扫描电镜夹杂物尺寸0.82-5.56μm(纵向宽度)，夹杂物组成为CaO-SiO2-Al2O3，其中CaO质量分数为18-26％，SiO2为38-51％，Al2O3为20-32％，夹杂物具有一定变形性，钢中未发现TiN夹杂物存在。

实施例2：

出钢时加入低铝低钛硅铁1.68kg/吨钢，低碳低磷锰铁5.41kg/吨钢；低铝低钛硅铁中铝的质量分数为0.03％，钛的质量分数为0.03％；低碳低磷锰铁中磷的质量分数为0.10％，碳的质量分数为0.09％；出钢后加入低碱度预熔渣1.23kg/吨钢，微氮增碳剂5.20kg/吨钢，增碳剂中氮的质量分数为0.05％。出钢采用留钢操作，钢包渣层厚度为53mm；

LF精炼过程低碱度预熔渣分2批加入，精炼开始后28min内加完，加入量11.5kg/吨钢，石英砂分2批加入，加入量0.22kg/吨钢，加入SiC进行渣面脱氧，所有渣料在精炼后30min内加完，镇静时间12min，LF精炼周期为53min。LF结束炉渣碱度为1.4，FeO+MnO质量百分比为5.50％；钢中氧活度控制为18.2×10-6。

盘条扫描电镜夹杂物尺寸1.21-5.34μm(纵向宽度)，夹杂物组成为CaO-SiO2-Al2O3，其中CaO质量分数为20-29％，SiO2为40-55％，Al2O3为15-27％，夹杂物具有较好的变形性，钢中未发现TiN夹杂物存在。

Claims

1.一种深拉拔用高碳钢盘条夹杂物的控制方法，其特征在于，具体工艺步骤及参数如下：

1)转炉冶炼：出钢过程中用低铝低钛硅铁和低碳低磷锰铁脱氧及合金化，加入量为：低铝低钛硅铁每吨钢0.8-3.2kg，低碳低磷锰铁每吨钢2.5-6.2kg；用微氮增碳剂增碳，微氮增碳剂加入量为2.5-6.0kg/吨钢；出钢采用挡渣或留钢操作，精炼站渣层厚度小于60mm；出钢后向钢包中加入低碱度预熔渣，预熔渣加入量为每吨钢0.5-3.0kg；

2)LF钢包精炼控制：分1-2批加入低碱度预熔渣，精炼开始后30min内加完；分1-2批加入石英砂调整炉渣碱度，精炼开始后30min内加完；分1-2批加入CaC₂或SiC进行渣面扩散脱氧，同时造泡沫渣；钢水停止吹氩到开浇的镇静时间为8-30min；LF精炼周期在50-70min。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的低铝低钛硅铁中铝的质量分数小于0.1％，钛的质量分数小于0.05％；低碳低磷锰铁中磷的质量分数小于0.15％，碳的质量分数小于0.15％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的微氮增碳剂中氮的质量分数小于0.15％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的低碱度预熔渣的碱度R:0.8-1.2。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的LF精炼结束后，顶渣组成要求：碱度R为0.6-1.5，FeO+MnO质量百分比为4-8％，钢中氧活度控制为15-25ppm。