CN113388710A - 一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法 - Google Patents

一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法。属于钢超高强度帘线钢炼钢技术控制领域；具体步骤：采用KR脱硫工序；转炉冶炼前控制；转炉吹炼控制；转炉出钢前控制；LF炉脱氧造渣环节控制；连铸工序；最终完成超高强度帘线钢的冶炼。本发明通过控制KR铁水脱硫、转炉双渣操作、终点碳含量、出钢温度，以及精炼脱氧造渣等方面，最大限度降低钢水氮含量、减少钢水内TiN夹杂物，提高钢水纯净度，缩短流程，减少处理时间；本发明生产出的超高强度帘线钢，对应夹杂物检测均满足要求(A、C类夹杂物级别≤1.0级；B、D类夹杂物级别≤0.5级)，同时采用短流程控制，产量提升5％以上，具有较高的经济、环境和社会效益。

Description

一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法
技术领域
本发明涉及超高强度帘线钢炼钢技术控制领域，更具体地，涉及一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法。
背景技术
钢帘线主要用作各种轮胎及其它橡胶制品的骨架材料，其需求量与轮胎结构品种的产量密切相关，近年来在经济刺激政策、工程机械、汽车工业、高速公路等有利因素的推动下，我国轮胎工业取得了快速发展，我国钢帘线的消费量不断增加，同时推动钢帘线用盘条行业的快速发展。中国成为全球第一大汽车市场同时，帘线行业也得到突飞猛进发展，基本产量占全球一半以上市场。十几年前70级帘线还依靠进口，现在80级高强帘线也全部实现国产化(除切割钢丝)，先进企业向高端、超高强发展(竞争少，毛利高)。
由于超高强度帘线钢工作条件及安全性能的要求，对其纯净度要求很高，不允许有>15μm的夹杂物存在，且要求夹杂物具有可塑性，同时要求钛夹杂宽度尺寸≤5μm，另外，对于有害气体含量要求也较苛刻，其中[O]≤30ppm、[N]≤50ppm。；目前国内生产超高强度帘线钢(90级)的企业较少，夹杂物控制稳定性较差，特别是钛夹杂控制难度较大，严重影响帘线钢质量水平。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其通过控制KR铁水脱硫、转炉双渣操作、终点碳含量、出钢温度，以及精炼脱氧造渣等方面，最大限度降低钢水氮含量、减少钢水内TiN夹杂物，提高钢水纯净度，缩短流程，减少处理时间，解决了现有的生产过程中，未能采取针对性的控制夹杂物，特别是钛夹杂控制问题，以及钢水氮含量较高的控制问题。
技术方案：本发明所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，具体操作步骤如下：
(1.1)、采用KR脱硫工序：在铁水包内加入8-10kg/吨铁的石灰粉和0.8-1.2kg/吨铁的萤石，对铁水中的的硫含量进行脱除，从而得到硫含量≤30ppm的铁水；
(1.2)、转炉冶炼前控制：在经过硫含量脱除处理的铁水中加入废钢，其中，在加入废钢之前，首先将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式；
(1.3)、转炉吹炼控制：对加入了废钢的铁水采取双渣工艺处理，即在下枪吹炼3-5min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，终点采用高拉碳工艺；从而得到粗炼钢水；
(1.4)、转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气排出钢包内空气；
(1.5)、LF炉脱氧造渣环节控制：在LF精炼初期加入10-12kg/吨钢的预熔酸性渣料，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧6～10次，通过石灰和石英砂进行造渣和调渣，从而得到夹杂物处在低熔点区的钢水；
(1.6)、连铸工序：控制连铸中包过热度为≤35℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.23～0.25kg/L，铸余钢水留钢量≥4t，将钢水连铸成大方坯，最终完成超高强度帘线钢的冶炼。
进一步的，在步骤(1.1)中，所述铁水包内搅拌桨的转速为100r/min以上，且时间≥10min。
进一步的，在步骤(1.3)中，所述得到的粗炼钢水是：控制转炉终点C质量百分含量≥0.10％，出钢温度≥1600℃。
进一步的，在步骤(1.4)中，所述灌入氩气的流量控制在100NL/min以上，灌氩的时间0.5-2min。
进一步的，在步骤(1.5)中，所述预熔酸性渣料中各成分的比例是：CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0。
进一步的，在所述步骤(1.5)中，通过渣面脱氧工艺将终渣组分控制在目标渣系：
即目标精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为35％～50％、CaO的重量百分比为30％～45％、Al2O3的重量百分比为3％～8％、碱度R为0.7～0.9。
进一步的，在步骤(1.6)中，过热度、比水量、留钢操作控制。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明通过控制KR铁水脱硫、转炉双渣操作、终点碳含量、出钢温度，以及精炼脱氧造渣等方面，最大限度降低钢水氮含量、减少钢水内TiN夹杂物，提高钢水纯净度，缩短流程，减少处理时间；本发明生产出的超高强度帘线钢，对应夹杂物检测均满足要求(A、C类夹杂物级别≤1.0级；B、D类夹杂物级别≤0.5级)，同时采用短流程控制，产量提升5％以上，具有较高的经济、环境和社会效益。
附图说明
图1是本发明的结构流程图。
具体实施方式
本发明所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，具体操作步骤如下：
(1.1)、采用KR脱硫工序：在铁水包内加入8-10kg/吨铁的石灰粉和0.8-1.2kg/吨铁的萤石，对铁水中的的硫含量进行脱除，从而得到硫含量≤30ppm的铁水；
(1.2)、转炉冶炼前控制：在经过硫含量脱除处理的铁水中加入废钢，其中，在加入废钢之前，首先将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式；
(1.3)、转炉吹炼控制：对加入了废钢的铁水采取双渣工艺处理，即在下枪吹炼3-5min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，终点采用高拉碳工艺；从而得到粗炼钢水；
(1.4)、转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气排出钢包内空气；
(1.5)、LF炉脱氧造渣环节控制：在LF精炼初期加入10-12kg/吨钢的预熔酸性渣料，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧6～10次，通过石灰和石英砂进行造渣和调渣，从而得到夹杂物处在低熔点区的钢水；
(1.6)、连铸工序：控制连铸中包过热度为≤35℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.23～0.25kg/L，铸余钢水留钢量≥4t，将钢水连铸成大方坯，最终完成超高强度帘线钢的冶炼。
进一步的，在步骤(1.1)中，所述铁水包内搅拌桨的转速为100r/min以上，且时间≥10min。
进一步的，在步骤(1.3)中，所述得到的粗炼钢水是：控制转炉终点C质量百分含量≥0.10％，出钢温度≥1600℃。
进一步的，在步骤(1.4)中，所述灌入氩气的流量控制在100NL/min以上，灌氩的时间0.5-2min。
进一步的，在步骤(1.5)中，所述预熔酸性渣料中各成分的比例是：CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0。
进一步的，在所述步骤(1.5)中，通过渣面脱氧工艺将终渣组分控制在目标渣系：
即目标精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为35％～50％、CaO的重量百分比为30％～45％、Al2O3的重量百分比为3％～8％、碱度R为0.7～0.9。
进一步的，在步骤(1.6)中，过热度、比水量、留钢操作控制。
具体实施例：
实施例1
一种超高强度帘线钢(90级)的冶炼控制方法，包括以下步骤：
(1)采用KR脱硫工序：加入8kg/吨铁的石灰粉和1kg/吨铁的萤石，搅拌桨转速100r/min1、10min，脱硫后铁水硫含量24ppm。
(2)转炉冶炼前控制：在加入废钢之前，将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式。
(3)转炉吹炼控制：转炉在下枪吹炼3min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，转炉终点C—0.12％，出钢温度1610℃；
(4)转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气，流量110NL/min，灌氩时间1min。
(5)转炉出钢过程控制：在出钢20秒后，开始加入合金和碳粉进行脱氧合金化，出钢过程全程底吹氩气。
(6)LF精炼初期加入11kg/吨钢的预熔酸性渣料(CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0)，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧7次，终点精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为46％、CaO的重量百分比为40％、Al2O3的重量百分比为5％、碱度R为0.87；
(7)连铸工序：中包过热度为24℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.23kg/L，铸余钢水留钢量5t，将钢水连铸成大方坯(250mm×300mm)，完成冶炼。
经过以上方法对关键节点的控制，本实施例中对应炉次成品Ti含量控制在3ppm，对应轧材A、C、B、D类夹杂物级别均为0.5级，同时[O]为24ppm、[N]含量32ppm，满足超高强度帘线钢(90级)各项控制要求。
实施例2
一种超高强度帘线钢(90级)的冶炼控制方法，包括以下步骤：
(1)采用KR脱硫工序：加入9kg/吨铁的石灰粉和1.1kg/吨铁的萤石，搅拌桨转速110r/min1、12min，脱硫后铁水硫含量28ppm。
(2)转炉冶炼前控制：在加入废钢之前，将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式。
(3)转炉吹炼控制：转炉在下枪吹炼4min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，转炉终点C—0.14％，出钢温度1630℃；
(4)转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气，流量110NL/min，灌氩时间1.5min。
(5)转炉出钢过程控制：在出钢20秒后，开始加入合金和碳粉进行脱氧合金化，出钢过程全程底吹氩气。
(6)LF精炼初期加入10kg/吨钢的预熔酸性渣料(CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0)，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧8次，终点精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为48％、CaO的重量百分比为35％、Al2O3的重量百分比为4％、碱度R为0.73；
(7)连铸工序：中包过热度为28℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.23kg/L，铸余钢水留钢量4t，将钢水连铸成大方坯(250mm×300mm)，完成冶炼。
经过以上方法对关键节点的控制，本实施例中对应炉次成品Ti含量控制在4ppm，对应轧材A、C、B、D类夹杂物级别均为0.5级，同时[O]为18ppm、[N]含量30ppm，满足超高强度帘线钢(90级)各项控制要求。
实施例3
一种超高强度帘线钢(90级)的冶炼控制方法，包括以下步骤：
(1)采用KR脱硫工序：加入10kg/吨铁的石灰粉和0.9kg/吨铁的萤石，搅拌桨转速120r/min1、10min，脱硫后铁水硫含量20ppm。
(2)转炉冶炼前控制：在加入废钢之前，将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式。
(3)转炉吹炼控制：转炉在下枪吹炼5min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，转炉终点C—0.16％，出钢温度1608℃；
(4)转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气，流量120NL/min，灌氩时间1min。
(5)转炉出钢过程控制：在出钢20秒后，开始加入合金和碳粉进行脱氧合金化，出钢过程全程底吹氩气。
(6)LF精炼初期加入10kg/吨钢的预熔酸性渣料(CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0)，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧6次，终点精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为45％、CaO的重量百分比为35％、Al2O3的重量百分比为3.5％、碱度R为0.78；
(7)连铸工序：中包过热度为26℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.24kg/L，铸余钢水留钢量5t，将钢水连铸成大方坯(250mm×300mm)，完成冶炼。
经过以上方法对关键节点的控制，本实施例中对应炉次成品Ti含量控制在3ppm，对应轧材A、C、B、D类夹杂物级别均为0.5级，同时[O]为21ppm、[N]含量28ppm，满足超高强度帘线钢(90级)各项控制要求。
实施例4
一种超高强度帘线钢(90级)的冶炼控制方法，包括以下步骤：
(1)采用KR脱硫工序：加入10kg/吨铁的石灰粉和1.2kg/吨铁的萤石，搅拌桨转速110r/min1、10min，脱硫后铁水硫含量18ppm。
(2)转炉冶炼前控制：在加入废钢之前，将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式。
(3)转炉吹炼控制：转炉在下枪吹炼3min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，转炉终点C—0.11％，出钢温度1625℃；
(4)转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气，流量120NL/min，灌氩时间2min。
(5)转炉出钢过程控制：在出钢20秒后，开始加入合金和碳粉进行脱氧合金化，出钢过程全程底吹氩气。
(6)LF精炼初期加入12kg/吨钢的预熔酸性渣料(CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0)，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧8次，终点精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为48％、CaO的重量百分比为43％、Al2O3的重量百分比为6％、碱度R为0.90；
(7)连铸工序：中包过热度为29℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.25kg/L，铸余钢水留钢量5t，将钢水连铸成大方坯(250mm×300mm)，完成冶炼。
经过以上方法对关键节点的控制，本实施例中对应炉次成品Ti含量控制在3ppm，对应轧材A、C类夹杂物级别均为1.0级；B、D类夹杂物级别均为0.5级，同时[O]为22ppm、[N]含量20ppm，满足超高强度帘线钢(90级)各项控制要求。
对比例
为了进一步对本发明的方法进行说明，下面还提供了一组此前未采用本发明方法时的生产情况作为对比。对比例未采用以上相关措施，具体步骤实例如下：
1、采用KR脱硫工序：加入11kg/吨铁的石灰粉和1kg/吨铁的萤石，搅拌桨转速110r/min1、10min，脱硫后铁水硫含量25ppm。
2、转炉冶炼前控制：在加入废钢之前，转炉炉体底吹为全程吹氮模式。
3、转炉终点碳含量控制：未采用双渣工艺，转炉终点碳含量0.06％、出钢温度1589℃；
2、转炉出钢温度控制：转炉出钢温度1590℃；
3、出钢过程铝块加入时机：随出钢加入的合金一同加入铝块；
4、转炉出钢前控制：出钢前未进行钢包灌氩。
5、转炉出钢过程控制：在出钢20秒后，开始加入合金和碳粉进行脱氧合金化，出钢过程全程底吹氩气。
6、LF精炼过程采用石灰、精炼渣进行造渣，供电冶炼过程采用SiC进行渣面扩散脱氧，终点渣中CaO：45％、SiO2：32％、Al2O3:9％，R：1.4；
7、连铸工序：中包过热度为33℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.27kg/L，未采用留钢操作。
经过以上方法对关键节点的控制，本实施例中对应炉次
该对比例对应炉次成品Ti含量为8ppm，对应轧材A、C类夹杂物级别均为1.5级；B、D类夹杂物级别均为1.0级，同时[O]为28ppm、[N]含量46ppm，不能满足超高强度帘线钢(90级)质量控制要求。
通过将对比例与本发明的方法做比较分析，可知，对比例转炉终点碳含量偏低，且氧含量高，增加了后续夹杂物去除的负担；转炉采用单渣冶炼，钛含量在吹炼后期从转炉渣中被还原回钢水中，造成钢水钛含量偏高，增加TiN夹杂的数量；转炉吹炼过程转炉底吹进行氮、氩切换以及出钢前未进行钢包灌氩操作，均会增加钢水增氮的可能性，最终造成钢水氮含量偏高。

Claims (6)

1.一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
(1.1)、采用KR脱硫工序：在铁水包内加入8-10kg/吨铁的石灰粉和0.8-1.2kg/吨铁的萤石，对铁水中的的硫含量进行脱除，从而得到硫含量≤30ppm的铁水；
(1.2)、转炉冶炼前控制：在经过硫含量脱除处理的铁水中加入废钢，其中，在加入废钢之前，首先将转炉炉体底吹调整为全程吹氩模式；
(1.3)、转炉吹炼控制：对加入了废钢的铁水采取双渣工艺处理，即在下枪吹炼3-5min提枪倒渣，之后再重新加入渣料进行造渣，终点采用高拉碳工艺；从而得到粗炼钢水；
(1.4)、转炉出钢前控制：出钢前打开钢包底吹，灌入氩气排出钢包内空气；
(1.5)、LF炉脱氧造渣环节控制：在LF精炼初期加入10-12kg/吨钢的预熔酸性渣料，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧6～10次，通过石灰和石英砂进行造渣和调渣，从而得到夹杂物处在低熔点区的钢水；
(1.6)、连铸工序：控制连铸中包过热度为≤35℃，二冷水采用弱冷模式自动配水冷却，比水量0.23～0.25kg/L，铸余钢水留钢量≥4t，将钢水连铸成大方坯，最终完成超高强度帘线钢的冶炼。
2.根据权利要求1所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其特征在于，在步骤(1.1)中，所述铁水包内搅拌桨的转速为100r/min以上，且时间≥10min。
3.根据权利要求1所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其特征在于，在步骤(1.3)中，所述得到的粗炼钢水是：控制转炉终点C质量百分含量≥0.10％，出钢温度≥1600℃。
4.根据权利要求1所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其特征在于，在步骤(1.4)中，所述灌入氩气的流量控制在100NL/min以上，灌氩的时间0.5-2min。
5.根据权利要求1所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其特征在于，在步骤(1.5)中，所述预熔酸性渣料中各成分的比例是：CaO：38.0-46.0％Al2O3：≤2.0SiO2：46.0-54.0。
6.根据权利要求1所述的一种超高强度帘线钢的冶炼控制方法，其特征在于，在所述步骤(1.5)中，通过渣面脱氧工艺将终渣组分控制在目标渣系：
即目标精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为35％～50％、CaO的重量百分比为30％～45％、Al2O3的重量百分比为3％～8％、碱度R为0.7～0.9。
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