CN108611462B - 一种超低碳钢中夹杂物的控制方法 - Google Patents

一种超低碳钢中夹杂物的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，解决现有碳含量为0.0020％级别的超低碳钢中夹杂物的去除成本高、氧化铝夹杂物难以有效去除的技术问题。一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，包括：1)采用转炉顶底复合冶炼；2)将钢包中的钢水运至精炼炉进行精炼处理；3)将钢包中的钢水运至RH真空炉进行精炼处理；4)将经RH真空炉精炼处理后钢水进行板坯连铸得到连铸板坯。本发明方法工艺控制简单，有效去除超低碳钢生产过程中钢中夹杂物，夹杂物的去除成本低，方法稳定可靠。

Description

一种超低碳钢中夹杂物的控制方法
技术领域
本发明涉及一种超低碳钢的生产方法，特别涉及一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，具体而言，涉及碳含量为0.0020％级别的超低碳钢中夹杂物的控制方法，属于炼钢连铸技术领域。
背景技术
所谓0.0020％级别的超低碳钢，是指钢中碳的重量含量在0.0020％以下的钢种。随着社会经济发展，超低碳钢材在汽车加工、薄板加工等领域得到越来越广泛的使用，从而对超低碳钢材的质量要求也越来越严格。
由于炼钢生产超低碳钢要把碳往低处控制，在转炉冶炼和真空炉处理钢水时，就要对钢水吹进大量的氧气作为脱碳剂，这样钢水中的氧化物夹杂(特别是氧化铝夹杂)就成为超低碳钢的主要缺陷，对钢材在加工过程中的延伸性能高低的影响至关重要，各钢铁生产企业对超低碳钢的夹杂控制显得越来越重视。
申请公布号为CN104056871A的中国专利文件公开了一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺，主要通过采用Si/Mn脱氧冶炼工艺，控制钢中的Al、Ca含量，增加夹杂物中MgO含量，获得低熔点CaO·SiO2·Al2O3系夹杂物；在冶炼过程中，通过脱氧控制、二次精炼工艺，得到夹杂物的目标控制范围为SiO2：40-70％，Al2O3：10-25％，CaO：20-50％；CaO与SiO2含量的比值为0.2～1.0，此时夹杂物的尺寸大部分可控制在5μm以下。
申请公布号为CN101962702A的中国专利文件公开了一种控制钢中非金属夹杂物的方法，通过在精炼过程中采用两段法钙处理和软吹，在LF精炼结束和RH真空处理结束分别进行钙处理和软吹，从而控制铸坯中的非金属夹杂物组成。
申请公布号为CN102851432A的中国专利文件公开了一种去除管线钢中非金属夹杂物的方法，通过在精炼过程控制钢包顶渣成分，LF炉精炼结束后进行钙处理和一次软吹，促进高熔点的夹杂物转变为低熔点的钙铝酸盐，RH真空精炼后进行二次软吹进一步促进低熔点非金属夹杂物上浮，可以有效解决高级别管线钢B类夹杂物超标的问题。
申请公布号为CN102268512A的中国专利文件公开了钢中夹杂物的控制方法，控制钢包顶渣组成，可有效的控制、减少夹杂物含量。同时配合分段式钙处理可保证钢材T[O]≤0.0020％。
申请公布号为CN101906502A的中国专利文件公开了一种降低含铝钢D类与Ds类夹杂物尺寸的钙处理方法，通过将钙处理时机调整到软吹结束后进行，此时大颗粒夹杂物已经充分上浮，对留在钢中的小颗粒夹杂物进行变性处理，然后进行浇注。
申请公布号为CN102443679A的中国专利文件公开了一种超低氧化夹杂物钢的生产方法”的专利，采取两次真空处理工艺，第一次真空处理利用碳脱氧，降低钢中自由氧含量；第二次真空处理使夹杂物充分上浮，以利于自由氧的排除。
现有钢中夹杂物的控制技术，要么是针对特定的钢种，要么是在精炼进行工艺优化而减少钢水夹杂的；存在夹杂物的控制成本高，对超低碳钢中氧化铝夹杂物不能有效控制的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，解决现有碳含量为0.0020％级别的超低碳钢中夹杂物的去除成本高、氧化铝夹杂物难以有效去除的技术问题。
本发明采用的技术方案是：一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，包括如下步骤：
1)采用转炉顶底复合冶炼，投入金属主料的原料组成的重量百分比为，铁水78％～92％，余量为轻型废钢；铁水化学成分中硫的重量百分含量为≤0.0020％、轻型废钢化学成分中硫的重量百分含量为≤0.0060％；控制转炉冶炼终点钢水温度为1620～1640℃；转炉终点钢水中的碳的重量百分含量为0.025％～0.10％，出钢过程钢包底吹全程氩气，氩气流量为20～40Nm3/h，控制钢液中的氧的重量百分含量为0.02％～0.03％；
2)将钢包中的钢水运至精炼炉进行精炼处理，在精炼炉向钢包内的钢水中加入生石灰进行造渣，加热钢水温度至1580～1595℃；然后加入铝线对钢水进行终脱氧，控制钢液中的氧的重量百分含量≤0.0010％；最后加入低碳低硅复合脱氧剂对钢包渣进行改性，控制钢包渣中w(CaO)/w(Al2O3)的值为1.0～1.5；精炼炉处理过程钢包底吹全程氩气，氩气流量为20～40Nm3/h；
3)将钢包中的钢水运至RH真空炉进行精炼处理，先对钢包中的钢水吹氧脱碳，氧气流量0.3～0.4Nm3/(min·t钢)，控制钢水中碳的重量百分含量≤0.0020％，后对钢包中的钢水进行真空脱气处理，RH真空炉的真空度≤270Pa，纯脱气时间为1.15×N min～1.25×N min，其中N为钢水真空脱气处理时的环流次数；钢水经真空脱气处理后进行镇静处理，控制钢水的静置处理时间为纯脱气时间的3.5-6.0倍；
4)将经RH真空炉精炼处理后钢水进行板坯连铸得到连铸板坯，连铸过程中采用全程吹氩保护浇铸。
进一步，步骤2)中，对喂完铝线钢水进行弱搅拌，弱搅拌钢水时间为6～10分钟。
步骤3)中，纯脱气时间≥6min，钢水真空脱气处理时的环流次数≥5，效果为佳。
本发明采取的工艺制度的理由如下：
1、铁水和轻型废钢中硫的控制，超低碳钢，其使用的延伸性能高，控制硫含量，就是控制硫化物含量，硫化物会降低钢材的延伸性能，铁水化学成分中硫的重量百分含量为≤0.0020％、轻型废钢化学成分中硫的重量百分含量为≤0.0060％，可控制超低碳钢水夹杂(硫化物夹杂)，保证超低碳钢的延伸性。
2、要求钢水中保持一定的氧含量，以便在真空处理时能氧化去除钢水中的碳。经试验对转炉钢水出钢氧的优化，发现对钢液中的氧的重量百分含量为0.02％～0.03％对钢水夹杂的去除最为有利。试验表明，如果钢液中的氧的重量百分含量＜0.02％，则出钢时钢水中的碳含量过高，增加真空处理脱碳时的吹氧量，引起钢水夹杂增多；如果钢液中的氧的重量百分含量＞0.03％，钢水中富余氧量增多，会增加钢水中的夹杂。
3、RH真空炉在处理超低碳钢水时，如果完全靠转炉带进的氧来氧化去除碳，则往往氧含量不够。因此在真空处理时，有时需要对钢水吹氧脱碳。吹氧量大，在对钢板(板坯)进行磨削检查内部夹杂孔数目时，夹杂孔数目超出标准要求；吹氧量小，不能有效脱碳，本发明控制氧气流量0.3～0.4Nm3/(min·t钢)，解决钢材中的氧化物夹杂增多和脱碳。
钢水在RH真空炉中脱碳后，就要进行脱气处理，以便去除钢水中多余的氧气和其它气体。脱气时间过低，则钢水夹杂不能降低到应有的控制水平；脱气时间过高，则影响生产节奏，连铸时防止生产跟不上，拉速的控制会不稳定，反而引起连铸卷渣到钢水中，为此本发明纯脱气时间为1.15×N min～1.25×N min，其中N为钢水真空脱气处理时的环流次数。
钢水在RH真空炉中脱气完毕后，回到钢水包中，此时有部分脱氧产物悬浮在钢水中，如果对钢水没有足够的镇静时间，则悬浮在钢水中的脱氧产物就留在钢水中，最终会成为钢中的夹杂。为了促使钢水中的夹杂上浮，钢包中的钢水要静置，并要求有足够的静置时间。钢水真空处理后到浇铸前这段静置时间为(3.5-6.0)×T控制，式中的T是真空处理钢水时的纯脱气时间。
4、钢水进行板坯连铸得到连铸板坯过程中，由于钢水所处的状况发生变化，会增加钢水接触空气的机会，引起钢水二次氧化而产生夹杂(氧化铝夹杂)，因此，要采取有效的保护浇铸措施；本发明连铸过程中采用全程吹氩保护浇铸。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：本发明方法工艺控制简单，通过炼钢转炉吹氧流量、钢水真空处理的吹氧流量、钢水真空处理的脱气时间、钢水镇静时间等的控制，有效去除超低碳钢生产过程中钢中夹杂物，夹杂物的去除成本低，方法稳定可靠。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如表1至表4所示的实施例，以150吨的顶底复吹转炉冶炼牌号为IF汽车内板钢为例，转炉冶炼过程底吹气体为氩气。技术方案包括：转炉冶炼、转炉较低温度出钢并脱氧、在精炼炉对钢水进行精炼，在RH真空炉对钢水进行，钢水经板坯连铸得到连铸板坯。具体操作如下：
表1本发明转炉冶炼金属料参数
Figure BDA0001177208560000041
表2本发明实施例转炉冶炼终点指标
Figure BDA0001177208560000042
表3本发明实施例RH真空炉钢水精炼控制参数
Figure BDA0001177208560000043
按本发明方法生产的超低碳钢连铸板坯，对连铸板坯其内部夹杂的评定方法为：取样对板坯表面进行磨削，检查内部(距表面5毫米)夹杂孔的数量，在0.5m2面积的加工面上的夹杂孔数量≤10个为合格。本发明实施例连铸板坯夹杂物检测数据见表4。
表4本发明实施例连铸板坯夹杂物的检测结果
类别 加工深度/mm 0.5m<sup>2</sup>面积上的夹杂物的个数
实施例1 5 3
实施例2 5 2
实施例3 5 3
实施例4 5 2
实施例5 5 3
由表4可看出，本发明实施例连铸板坯内部夹杂个数都在要求的控制范围之内，满足了该等级超低碳钢对夹杂物的控制要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
1)采用转炉顶底复合冶炼，投入金属主料的原料组成的重量百分比为，铁水78％～92％，余量为轻型废钢；铁水化学成分中硫的重量百分含量为≤0.0020％、轻型废钢化学成分中硫的重量百分含量为≤0.0060％；控制转炉冶炼终点钢水温度为1620～1640℃；转炉终点钢水中的碳的重量百分含量为0.025％～0.10％，出钢过程钢包底吹全程氩气，氩气流量为20～40Nm3/h，控制钢液中的氧的重量百分含量为0.02％～0.03％；
2)将钢包中的钢水运至精炼炉进行精炼处理，在精炼炉向钢包内的钢水中加入生石灰进行造渣，加热钢水温度至1580～1595℃；然后加入铝线对钢水进行终脱氧，控制钢液中的氧的重量百分含量≤0.0010％；最后加入低碳低硅复合脱氧剂对钢包渣进行改性，控制钢包渣中w(CaO)/w(Al2O3)的值为1.0～1.5；精炼炉处理过程钢包底吹全程氩气，氩气流量为20～40Nm3/h；
3)将钢包中的钢水运至RH真空炉进行精炼处理，先对钢包中的钢水吹氧脱碳，氧气流量0.3～0.4Nm3/(min·t钢)，控制钢水中碳的重量百分含量≤0.0020％，后对钢包中的钢水进行真空脱气处理，RH真空炉的真空度≤270Pa，纯脱气时间为1.15×N min～1.25×Nmin，其中N为钢水真空脱气处理时的环流次数；钢水经真空脱气处理后进行镇静处理，控制钢水的静置处理时间为纯脱气时间的3.5-6.0倍；
4)将经RH真空炉精炼处理后钢水进行板坯连铸得到连铸板坯，连铸过程中采用全程吹氩保护浇铸。
2.如权利要求1所述的一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，其特征是，步骤2)中，对喂完铝线钢水进行弱搅拌，弱搅拌钢水时间为6～10分钟。
3.如权利要求1所述的一种超低碳钢中夹杂物的控制方法，其特征是，步骤3)中，所述纯脱气时间≥6min，钢水真空脱气处理时的环流次数≥5。
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