CN106609313B - 一种高纯净稀土钢处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢水纯净化处理领域，具体为一种高纯净稀土钢处理方法。该方法在“工艺①：电炉/转炉→LF精炼→VD/RH真空处理→软吹→连铸/模铸”或“工艺②：转炉→RH真空处理→软吹→连铸”的制备坯料中应用，具体在LF精炼、VD/RH真空处理或软吹三个钢水精炼处理中加入镧铈混合纯稀土，加入量则根据钢水中溶解氧O溶解氧、全氧T.O、硫含量S以及精炼渣碱度R＝CaO/SiO2、FeO+MnO总含量进行添加，达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果。该方法根据钢水中硫、氧含量以及精炼渣组成，结合精炼操作工艺，进行合理稀土添加，突出稀土对钢水净化、夹杂物变质等作用效果，使钢水纯净度提升，并且细化夹杂物。
Description
技术领域
本发明涉及钢水纯净化处理领域，具体为一种高纯净稀土钢处理方法。
背景技术
钢水纯净度控制是优质钢制备中最关键步骤，而夹杂物含量及夹杂物尺寸是钢中纯净度的最重要指标。当前，钢的坯料主要采用：工艺①(电炉/转炉→LF精炼→VD/RH真空处理→软吹→连铸/模铸)或工艺②(转炉→RH真空处理→软吹→连铸)制备。但由于生产流程长，控制环节较多，长期存在钢中夹杂物含量较高与尺寸较大夹杂物的问题，常常出现钢中全氧含量超过15ppm的情况，并且夹杂物等级也比较高。因此，需要一种有效、稳定的钢水净化方法提高钢的纯净度。而稀土具有深脱氧、变质细化夹杂物的作用效果，是一种理想高纯净钢处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯净稀土钢处理方法，解决现有技术中的工艺①或工艺②制备钢坯时钢中全氧含量超过15ppm，并且夹杂物等级也比较高技术难题。根据实施工艺精炼过程钢水中溶解氧(O溶解氧)、全氧(T.O)、硫含量以及精炼渣成分，进行合理稀土含量添加，实现钢水深脱氧、变质细化夹杂物作用效果。
本发明的技术方案是：
一种高纯净稀土钢处理方法，该方法在“工艺①：电炉/转炉→LF精炼→VD/RH真空处理→软吹→连铸/模铸”或“工艺②：转炉→RH真空处理→软吹→连铸”的制备坯料中应用，具体在LF精炼、VD/RH真空处理或软吹三个钢水精炼处理中加入镧铈混合纯稀土，加入量则根据钢水中溶解氧O溶解氧、全氧T.O、硫含量S以及精炼渣碱度R＝CaO/SiO2、FeO+MnO总含量进行添加，达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果。
所述的高纯净稀土钢处理方法，该方法在工艺①制备坯料中应用时，在LF精炼、VD/RH真空处理、软吹三个钢水精炼处理中加入镧铈混合纯稀土；其中，加入时间在LF白渣形成后，FeO+MnO总含量小于1.0％之后。
所述的高纯净稀土钢处理方法，当在LF精炼工位20ppm≤T.O≤30ppm，0.0030wt％≤S≤0.0050wt％，5ppm≤O溶解氧≤10ppm，精炼渣碱度R≥2.5时，稀土在LF精炼工位加入量为0.05wt％～0.030％，稀土在VD/RH真空处理工位加入量为0.03wt％～0.02wt％，稀土在软吹工位加入量为0.02wt％～0.01wt％；当LF精炼工位T.O≤20ppm，S≤0.0030wt％，O溶解氧≤5ppm，精炼渣碱度R≥2.5时，稀土在LF精炼工位加入量为0.03wt％～0.025wt％，稀土在VD/RH真空处理工位加入量为0.025wt％～0.02％，稀土在软吹工位加入量为0.02wt％～0.01wt％。
所述的高纯净稀土钢处理方法，该方法在工艺②制备坯料中应用时，转炉铁水需进行脱硫操作，S≤0.0050wt％，然后进行RH真空处理操作；在RH真空处理后需进行脱氧操作，O溶解氧≤10ppm后加入稀土，要求FeO+MnO总含量小于5.0％，脱氧操作后加入稀土，稀土加入量为0.015wt％～0.025wt％。
所述的高纯净稀土钢处理方法，在镧铈混合稀土中，镧所占重量比例在15％以上，铈所占重量比例在50％以上，稀土中的全氧含量在200ppm以下。
所述的高纯净稀土钢处理方法，在连铸/模铸工位，要防止二次氧化，其主要手段是：与钢水接触处，包括中间包、长水口主要采用耐侵蚀较好的镁质及锆质耐火材料，且在中间包与长水口、钢包水口与中注管连接处，采用封闭式氩气密封。
所述的高纯净稀土钢处理方法，该方法达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果，是指通过稀土处理及合理添加，最终钢中的T.O≤15ppm，经稀土变质尺寸≤5μm的球形硫氧化物所占数量比例超过85％。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明可在工艺①(电炉/转炉→LF精炼→VD/RH真空处理→软吹→连铸/模铸)或工艺②(转炉→RH真空处理→软吹→连铸)制备坯料中应用，克服稀土堵塞水口问题。
2、本发明具有提升钢水纯净度作用效果，可使最终钢中的T.O≤15ppm，经稀土变质的球形硫氧化物(尺寸≤5μm)所占比例超过85％，有效解决钢中夹杂物等级高的问题。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明高纯净稀土钢处理方法，该方法可在工艺①(电炉/转炉→LF精炼→VD/RH真空处理→软吹→连铸/模铸)或工艺②(转炉→RH真空处理→软吹→连铸)制备坯料中应用，具体是可在LF精炼、VD/RH真空处理或软吹三个钢水精炼处理中加入。加入的稀土为镧铈混合纯稀土，加入量则根据钢水中溶解氧(O溶解氧)、全氧(T.O)、硫含量(S)以及精炼渣碱度(R＝CaO/SiO2)、FeO+MnO总含量进行添加，达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果。此外，在连铸/模铸工位，要防止二次氧化。
该方法在工艺①制备坯料中应用时，具体可在LF精炼、VD/RH真空处理、软吹三个钢水精炼处理中加入。其中，加入时间应在LF白渣形成后，FeO+MnO总含量小于1.0wt％之后。加入量还应考虑溶解氧(O溶解氧)、全氧(T.O)、硫含量以及精炼渣碱度(R＝CaO/SiO2)。加入量还应考虑溶解氧(O溶解氧)、全氧(T.O)、硫含量以及精炼渣碱度(R＝CaO/SiO2)。具体为：当在LF精炼工位20ppm≤T.O≤30ppm，0.0030wt％≤S≤0.0050wt％，5ppm≤O溶解氧≤10ppm，精炼渣碱度R≥2.5时，稀土在LF精炼工位加入量为钢水量的0.05wt％～0.030wt％，稀土在VD/RH真空处理工位加入量为钢水量的0.03wt％～0.02wt％，稀土在软吹工位加入量为钢水量的0.02wt％～0.01wt％；当LF精炼工位T.O≤20ppm，S≤0.0030wt％，O溶解氧≤5ppm，精炼渣碱度R≥2.5时，稀土在LF精炼工位加入量为钢水量的0.03wt％～0.025wt％，稀土在VD/RH真空处理工位加入量为钢水量的0.025wt％～0.02wt％，稀土在软吹工位加入量为钢水量的0.02wt％～0.01wt％。
在工艺②中，转炉铁水需进行脱硫操作，S≤0.0050wt％，然后进行RH真空处理操作。在RH真空处理后需进行脱氧操作，O溶解氧≤10ppm后加入稀土，要求FeO+MnO总含量小于5.0wt％，脱氧操作后加入稀土，稀土加入量为钢水量的0.015wt％～0.025wt％。
该方法所加入的稀土为镧铈混合稀土，混合稀土中镧所占比例应在15wt％以上(优选为30wt％)，铈所占比例应在50wt％以上(优选为70wt％)，稀土中的全氧含量在200ppm以下(优选为为80ppm)。
该方法所说在连铸/模铸工位，要防止二次氧化。其主要手段，与钢水接触处，包括中间包、长水口主要采用耐侵蚀较好的镁质及锆质耐火材料，且在中间包与长水口、钢包水口与中注管连接处，采用封闭式氩气密封。
该方法达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果，是指通过稀土处理及合理添加，最终钢中的T.O≤15ppm，经稀土变质的球形硫氧化物(尺寸≤5μm)所占数量比例超过85％。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，Q345E采用工艺①，具体工艺为转炉→LF精炼→RH真空处理→软吹→连铸，钢水量为180吨。在LF白渣形成后，FeO+MnO总含量＝0.8wt％，LF精炼工位中T.O＝25ppm，S＝0.0042wt％，O溶解氧＝8ppm，精炼渣碱度R＝3.2时，分别在LF、RH、软吹添加稀土进行3炉Q345E生产。其中，稀土在在LF精炼工位加入量为0.045wt％，稀土在RH工位加入量为0.025wt％，稀土在软吹工位加入量为0.018wt％，结果如下表：
表1连铸钢水稀土处理后效果
| 炉号 | 稀土添加量 | 成品全氧含量ppm | 球形夹杂物数量比例 |
| 1-1﹟ | LF:0.045wt％ | 14 | 85％ |
| 1-2﹟ | RH:0.025wt％ | 12 | 87％ |
| 1-3﹟ | 软吹:0.018wt％ | 10 | 87％ |
实施例2
本实施例中，Q345E采用工艺①，具体工艺为转炉→LF精炼→RH真空处理→软吹→连铸，钢水量为180吨。在LF白渣形成后，FeO+MnO总含量＝0.6wt％，LF精炼工位中T.O＝15ppm，S＝0.0025wt％，O溶解氧＝5ppm，精炼渣碱度R＝4.5时，分别在LF、RH、软吹添加稀土进行3炉Q345E生产。其中，稀土在LF精炼工位加入量为0.028wt％，稀土在RH工位加入量为0.022wt％，稀土在软吹工位加入量为0.015wt％，结果如下表：
表2连铸钢水稀土处理后效果
| 炉号 | 稀土添加量 | 成品全氧含量ppm | 球形夹杂物数量比例 |
| 2-1﹟ | LF:0.028wt％ | 12 | 86％ |
| 2-2﹟ | RH:0.022wt％ | 11 | 88％ |
| 2-3﹟ | 软吹:0.015wt％ | 10 | 90％ |
实施例3
本实施例中，42CrMo采用工艺①，具体工艺为电炉→LF精炼→VD真空处理→软吹→模铸，钢水量为80吨。在LF白渣形成后，FeO+MnO总含量＝0.5wt％，LF精炼工位中T.O＝12ppm，S＝0.0018wt％，O溶解氧＝4ppm，精炼渣碱度R＝5.3时，分别在LF、RH、软吹添加稀土进行3炉42CrMo生产。其中，稀土在LF精炼工位加入量为0.030wt％，稀土在VD真空处理工位加入量为0.020wt％，稀土在软吹工位加入量为0.015wt％，结果如下表：
表3模铸钢水稀土处理后效果
| 炉号 | 稀土添加量 | 成品全氧含量ppm | 球形夹杂物数量比例 |
| 3-1﹟ | LF:0.030wt％ | 11 | 87％ |
| 3-2﹟ | VD:0.020wt％ | 10 | 90％ |
| 3-3﹟ | 软吹:0.015wt％ | 9 | 90％ |
实施例4
本实施例中，低碳汽车钢采用工艺②，具体工艺为转炉→RH真空处理→软吹→连铸。稀土处理前，转炉铁水需进行脱硫操作，S＝0.0036wt％，然后进行RH真空处理操作。在RH真空处理后需进行脱氧操作，O溶解氧＝8ppm后加入稀土，要求FeO+MnO总含量＝3.5wt％，脱氧操作后加入稀土，稀土加入量为0.020wt％，结果如下表：
实施例结果表明，本发明方法根据钢水中硫、氧含量以及精炼渣组成，结合精炼操作工艺，进行合理稀土添加，突出稀土对钢水净化、夹杂物变质等作用效果，使钢水纯净度提升，并且细化夹杂物。该方法处理具有充分形成弥散球形稀土类夹杂物效果，使钢中的全氧含量(T.O)在15ppm以下，尺寸在5μm以下的球形夹杂物超过85％。
Claims (5)
1.一种高纯净稀土钢处理方法，其特征在于，该方法在“工艺①：电炉/转炉→LF精炼→VD/RH真空处理→软吹→连铸/模铸”或“工艺②：转炉→RH真空处理→软吹→连铸”的制备坯料中应用，具体在LF精炼、VD/RH真空处理或软吹三个钢水精炼处理中加入镧铈混合纯稀土，加入量则根据钢水中溶解氧O溶解氧、全氧T.O、硫含量S以及精炼渣碱度R=CaO/SiO2、FeO+MnO总含量进行添加，达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果；
所述方法在工艺①应用时：当在LF精炼工位20ppm＜T.O≤30ppm、0.0030wt%＜S≤0.0050wt%、5ppm＜O溶解氧≤10ppm、精炼渣碱度R≥2.5时，稀土在LF精炼工位加入量为0.05wt%～0.030 wt %，稀土在VD/RH真空处理工位加入量为0.03wt%～0.02wt%，稀土在软吹工位加入量为0.02wt%～0.01wt%；
当LF精炼工位T.O≤20ppm、S≤0.0030wt%、O溶解氧≤5ppm、精炼渣碱度R≥2.5时，稀土在LF精炼工位加入量为0.03wt%～0.025wt%，稀土在VD/RH真空处理工位加入量为0.025wt%～0.02%，稀土在软吹工位加入量为0.02wt%～0.01wt%；
所述方法在工艺②应用时：转炉铁水需进行脱硫操作，S≤0.0050wt%，然后进行RH真空处理操作；在RH真空处理后需进行脱氧操作，O溶解氧≤10ppm后加入稀土，要求FeO+MnO总含量小于5.0%，脱氧操作后加入稀土，稀土加入量为0.015wt%～0.025wt%。
2.根据权利要求1所述的高纯净稀土钢处理方法，其特征在于，该方法在工艺①制备坯料中应用时，在LF精炼、VD/RH真空处理、软吹三个钢水精炼处理中加入镧铈混合纯稀土；其中，加入时间在LF白渣形成后，FeO+MnO总含量小于1.0%之后。
3.根据权利要求1所述的高纯净稀土钢处理方法，其特征在于，在镧铈混合稀土中，镧所占重量比例在15%以上，铈所占重量比例在50%以上，稀土中的全氧含量在200ppm以下。
4.根据权利要求1所述的高纯净稀土钢处理方法，其特征在于，在连铸/模铸工位，要防止二次氧化，其主要手段是：与钢水接触处，包括中间包、长水口主要采用耐侵蚀较好的镁质及锆质耐火材料，且在中间包与长水口、钢包水口与中注管连接处，采用封闭式氩气密封。
5.根据权利要求1所述的高纯净稀土钢处理方法，其特征在于，该方法达到稀土净化钢水、变质细小夹杂物的作用效果，是指通过稀土处理及合理添加，最终钢中的T.O≤15ppm，经稀土变质尺寸≤5μm的球形硫氧化物所占数量比例超过85%。
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