CN112359171A - 一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，属于炼钢技术领域，具体包括：(1)用电炉或转炉初炼钢水；(2)对钢水进行脱氧合金化；(3)使用喂线机在氩站或在LF炉精炼过程中向钢包内喂入钛氮合金包芯线；所述钛氮合金包芯线的化学成分包括：按重量百分比为Ti为48％‑52％，N为8％‑12％，Al为1％‑5％，Fe、Si、Mn、Cr、C、Ca、S、P为余量；(4)对钢水进行低过热度保护浇注；(5)对钢坯进行直接热送或下线冷却后装入轧钢加热炉。本发明能够合理控制钢中Ti、N浓度；同时使钢液在凝固过程中可以得到细小弥散的TiN夹杂来细化晶粒，提高强度。

Description

一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，尤其涉及一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法。
背景技术
目前长(板)材低合金高强钢多采用铌、钒微合金化来提高钢筋强度，但是铌和钒的价格较为昂贵。钛资源比较丰富，价格低廉，采用钛系来替代铌、钒达到细化晶粒的目的，能有效降低成本。但钛化学性质活泼，钛析出物的种类、数量、尺寸容易受钢中其他元素含量影响，较大尺寸的TiN夹杂物对钢的产品质量有害无益，钢材性能波动大，难以满足大批量、稳定生产的要求。因此，亟需一种能够合理控制钢中Ti、N浓度的对钢水进行钛氮合金化的方法，从而细化晶粒、提高强度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，目的在于能够合理控制钢中Ti、N浓度，另一个目的在于使钢液在凝固过程中可以得到细小弥散的TiN夹杂来细化晶粒，提高强度。
一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，包括以下步骤：
步骤一：用电炉或转炉初炼钢水；
步骤二：转炉出钢时对钢水进行脱氧合金化，出钢结束后钢水氧活度≤60ppm；
步骤三：使用喂线机在氩站或在LF炉精炼过程中向钢包内喂入钛氮合金包芯线，出钢结束后钢包进入氩站底吹氩气时间为≥5min；如果在氩站向钢包内喂入钛氮合金包芯线，喂线结束后吹氩时间为2-3min，如果在LF炉精炼过程中内喂入钛氮合金包芯线，在软吹过程中进行喂线，喂线结束后吹氩时间为3-4min；
步骤四：对钢水进行低过热度保护浇注，得到按工艺要求所含元素、余量的铁和不可避免的杂质及钛含量≥0.015％、氮含量≥70ppm的钢坯；
步骤五：对钢坯进行直接热送或下线冷却后装入轧钢加热炉。
所述步骤二中对钢水进行脱氧合金化的具体过程为：在钢水出钢至1/5-1/3时，开始将用于调整钢水氧活度的脱氧剂添加至钢水中进行预脱氧，加入金属或合金调整钢水成分，并在钢水出钢至3/5-2/3时添加完毕。
所述步骤二中的脱氧剂是单质脱氧剂或复合脱氧剂。
所述步骤二中用于调整钢水成分的合金可以是氮化钒铁、钒氮合金或钒系氮化合金。
所述步骤二中的钛氮合金包芯线的化学成分包括：按重量百分比为Ti为48％-52％，N为8％-12％，Al为1％-5％，Fe、Si、Mn、Cr、C、Ca、S、P为余量。
所述步骤三中喂入钛氮合金线的具体过程为：通过以下计算公式确定吨钢喂线量：吨钢喂线量＝目标钛含量/钛氮合金线芯粉钛含量/钛元素实际收得率*1000/每米包芯线芯粉重量；然后使用喂线机将定量的包芯线喂入钢水，喂线速度为0.5m/s-20m/s。
所述步骤三中的喂线机为单孔喂线机、双孔喂线机或双孔以上喂线机。
所述步骤三中的钛氮合金包芯线可以是钛氮无缝包芯线或搭扣包芯线。
所述步骤四中对钢水进行低过热度保护浇注的具体过程为：钢水在大包转台由大包进入中间包时安装保护浇铸套管进行保护浇注；钢水由中间包进入结晶器中采用侵入式水口进行保护浇注，过热度≤30℃。
本发明的有益效果是：本发明在钢材性能满足要求的情况下，提供了一种较低成本下对钢水进行钛氮合金化的方法，能够合理控制钢中Ti、N浓度；同时使钢液在凝固过程中可以得到细小弥散的TiN夹杂来细化晶粒，提高强度。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。
一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，包括以下步骤：
步骤一：用电炉或转炉初炼钢水。
步骤二：转炉出钢时对钢水进行脱氧合金化，出钢结束后钢水氧活度≤60ppm；
脱氧合金化的具体过程为：在钢水出钢至1/5-1/3时，开始将用于调整钢水氧活度的脱氧剂添加至钢水中进行预脱氧，加入金属或合金调整钢水成分；并在钢水出钢至3/5-2/3时添加完毕。
所述脱氧剂是单质脱氧剂或复合脱氧剂。
所述用于调整钢水成分的合金可以是氮化钒铁、钒氮合金或钒系氮化合金。
步骤三：使用喂线机在氩站或在LF炉精炼过程中向钢包内喂入钛氮合金包芯线，出钢结束后钢包进入氩站底吹氩气时间为≥5min；如果在氩站向钢包内喂入钛氮合金包芯线，喂线结束后吹氩时间为2-3min，如果在LF炉精炼过程中内喂入钛氮合金包芯线，在软吹过程中进行喂线，喂线结束后吹氩时间为3-4min；
所述钛氮合金包芯线的化学成分包括：按重量百分比为Ti为48％-52％，N为8％-12％，Al为1％-5％，Fe、Si、Mn、Cr、C、Ca、S、P为余量；
喂入钛氮合金包芯线的具体过程为：通过以下计算公式确定吨钢喂线量：吨钢喂线量＝目标钛含量/钛氮合金线芯粉钛含量/钛元素实际收得率*1000/每米包芯线芯粉重量；然后使用喂线机将定量的包芯线喂入钢水，喂线速度为0.5m/s-20m/s。
所述喂线机为单孔喂线机、双孔喂线机或双孔以上喂线机。
所述钛氮合金包芯线可以是钛氮无缝包芯线或搭扣包芯线。
步骤四：对钢水进行低过热度保护浇注，得到按工艺要求所含元素、余量的铁和不可避免的杂质及钛含量≥0.015％、氮含量≥70ppm的钢坯；对钢水进行低过热度保护浇注的具体过程为：钢水在大包转台由大包进入中间包时安装保护浇铸套管进行保护浇注；钢水由中间包进入结晶器中采用侵入式水口进行保护浇注，过热度≤30℃。
步骤五：对钢坯进行直接热送或下线冷却后装入轧钢加热炉。
实施例1
采用本发明所提供的对钢水进行钛氮合金化的方法的热轧带肋钢筋HRB400E的生产过程如下：
步骤一：使用常规转炉炼钢工艺初炼钢水；
步骤二：转炉出钢时钢包进行全程底吹氩气，出钢至四分之一时，异常加入硅铝钡钙铁、硅铁、硅锰合金、高碳锰铁，氮化钒铁，钢水出至四分之三加完；
步骤三：出钢结束后钢包开至氩站吹氮时间在3-4min时关闭阀门，使用双孔喂线机，以2m/s的速度，向钢水中喂入钛氮合金包芯线产品，根据吨钢喂线量计算公式计算吨钢喂线量：吨钢喂线量＝目标钛含量/钛氮合金线芯粉钛含量/钛元素实际收得率*1000/每米包芯线芯粉重量；根据所计算的吨钢喂线量进行喂线，喂线后再次底吹氩气2-3min；
步骤四：将钢包吊至大包转台，钢水由大包进入中间包，采用套管进行保护浇注，中间包钢水过热度控制在30℃以内；钢水由中间包进入结晶器，采用侵入式水口进行保护浇注；
步骤五：对钢坯进行直接热送或下线冷却后装入轧钢加热炉轧制规格ф12-16mm。
该钢坯按质量计0.23％的C、0.42％的Si、1.42％的Mn、0.010％的V、0.017的Ti；0.028的P、0.031％的S和0.0083％的N以及余量的Fe和不可避免的夹杂。
生产出来的热轧带肋抗震钢筋HRB400E具有445Mpa的屈服强度ReL，610Mpa的抗拉强度Rm，14.2％的最大力总延伸率Agt，0.48的碳当量Ceq，钢筋的金相组织为铁素体和珠光体，晶粒度10级以上。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处仅在于，本实施例是制造规格为ф18-25mm的热轧带肋钢筋HRB400E。该钢坯按质量计0.24％的C、0.45％的Si、1.45％的Mn、0.011％的V、0.020的Ti；0.025的P、0.035％的S和0.0089％的N以及余量的Fe和不可避免的夹杂。
按照实施例1的步骤进行制造，所生产出的热轧带肋抗震钢筋HRB400E具有455Mpa的屈服强度ReL，625Mpa的抗拉强度Rm，14.5％的最大力总延伸率Agt，0.50的碳当量Ceq，钢筋的金相组织为铁素体和珠光体，晶粒度10级以上。

Claims (9)

1.一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：用电炉或转炉初炼钢水；
步骤二：转炉出钢时对钢水进行脱氧合金化，出钢结束后钢水氧活度≤60ppm；
步骤三：使用喂线机在氩站或在LF炉精炼过程中向钢包内喂入钛氮合金包芯线，出钢结束后钢包进入氩站底吹氩气时间为≥5min；如果在氩站向钢包内喂入钛氮合金包芯线，喂线结束后吹氩时间为2-3min，如果在LF炉精炼过程中内喂入钛氮合金包芯线，在软吹过程中进行喂线，喂线结束后吹氩时间为3-4min；
步骤四：对钢水进行低过热度保护浇注，得到按工艺要求所含元素、余量的铁和不可避免的杂质及钛含量≥0.015％、氮含量≥70ppm的钢坯；
步骤五：对钢坯进行直接热送或下线冷却后装入轧钢加热炉。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤二中对钢水进行脱氧合金化的具体过程为：在钢水出钢至1/5-1/3时，开始将用于调整钢水氧活度的脱氧剂添加至钢水中进行预脱氧，加入金属或合金调整钢水成分，并在钢水出钢至3/5-2/3时添加完毕。
3.根据权利要求2所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤二中的脱氧剂是单质脱氧剂或复合脱氧剂。
4.根据权利要求2所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤二中用于调整钢水成分的合金可以是氮化钒铁、钒氮合金或钒系氮化合金。
5.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤二中的钛氮合金包芯线的化学成分包括：按重量百分比为Ti为48％-52％，N为8％-12％，Al为1％-5％，Fe、Si、Mn、Cr、C、Ca、S、P为余量。
6.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤三中喂入钛氮合金线的具体过程为：通过以下计算公式确定吨钢喂线量：吨钢喂线量＝目标钛含量/钛氮合金线芯粉钛含量/钛元素实际收得率*1000/每米包芯线芯粉重量；然后使用喂线机将定量的包芯线喂入钢水，喂线速度为0.5m/s-20m/s。
7.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤三中的喂线机为单孔喂线机、双孔喂线机或双孔以上喂线机。
8.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤三中的钛氮合金包芯线可以是钛氮无缝包芯线或搭扣包芯线。
9.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中对钢水进行钛氮合金化的方法，其特征在于：所述步骤四中对钢水进行低过热度保护浇注的具体过程为：钢水在大包转台由大包进入中间包时安装保护浇铸套管进行保护浇注；钢水由中间包进入结晶器中采用侵入式水口进行保护浇注，过热度≤30℃。
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