CN115961119A - 一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺 - Google Patents

一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺，属于钢铁冶炼技术领域。采用“初炼+钢包精炼+RH真空精炼+保护浇注”的冶炼路线，初炼炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式，精细化控制全流程合金、渣料的加入，采用合适的钢包底吹搅拌工艺以减少富含钙铝渣的卷入，通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，从动力学和热力学条件上控制钙铝酸盐类夹杂的生成，使含CaO类复合钙铝酸盐夹杂物的数量所占百分比小于20％，最终实现水浸探伤缺陷的大幅降低，所达到的冶金效果优于原非钙处理铝脱氧精炼工艺。

Description

一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体而言，涉及一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺。
背景技术
夹杂物是影响钢材疲劳寿命的关键因素。国内外冶金工作者均把不断提高钢材夹杂物控制水平作为其长期不断追求的目标。就纯净度而言，国内先进企业已经能通过铝脱氧、高碱度精炼渣相结合的工艺将钢中氧含量控制在极低值，达到或接近国际较好水平。但从夹杂物的控制现状来看，仍存在较大的差距，主要体现在大尺寸夹杂物数量和尺寸不能满足高端客户的要求，Ds类夹杂频繁出现导致疲劳寿命的损害。为抑制Ds类夹杂的形成，对高疲劳寿命有要求的钢往往不允许进行钙处理，一方面直接降低钢中的Ca含量，减少了与钢液接触角小、润湿性好从而难以去除的液态钙铝酸盐类夹杂物的形成，另一方面避免了钙处理过程剧烈反应导致的二次氧化或渣的卷入。然而申请人研究发现，对于非钙处理铝脱氧钢，尽管其微观Ds类夹杂出现率有所降低，但在水浸探伤过程中却不时检测到毫米级长条聚集型宏观夹杂，此类夹杂沿轧材横截面方向的直径分布在10-100μm，长度方向≥1mm，通常探伤手段不易检测，而经高频水浸探伤的方法可以发现，进一步解剖并检测其成分主要为CaO-Al2O3，含少量的CaS和MgO-Al2O3，形貌上观察为多个小颗粒CaO-Al2O3沿轧制方向聚集，或由大颗粒的CaO-Al2O3夹杂经轧制破碎后沿轧制方向延伸。
这类出现在非钙处理高洁净铝脱氧钢中的水浸探伤缺陷虽数量少，但具有很大的随机性和危害性，且形成机理复杂。近年来越来越多的冶金工作者开始关注此类夹杂，专利CN110293219A公开了《一种减少钢中大尺寸钙铝酸盐夹杂物的方法》，该方法为通过控制Al2O3-C质浸入式水口耐材的脱碳深度，达到减少大尺寸钙铝酸盐夹杂物的目的；专利CN115255304A公开了《一种控制钢中宏观夹杂物的连铸方法》，针对齿轮钢的近表面宏观夹杂，认为是由于浇钢过程中的水口结瘤物、连铸过程的卷渣或耐火材料的浸蚀剥落等情况造成的。以上方法主要针对连铸过程的外来夹杂及耐材等开展研究，而申请人前期研究发现对非钙处理铝脱氧钢水口非常洁净，塞棒曲线平缓的条件下也会在轧材心部发现长条夹杂，此类夹杂实际来源于前期冶炼环节形成的特定组成的液态钙铝酸盐，在钢液中呈液态不易聚集在水口，而在后续钢液凝固的过程中不断聚集。这类夹杂物的形成不仅受到冶金工艺的影响，而且与冶炼过程中所添加的造渣剂、脱氧剂及合金剂等的选型和加入方法密切相关。
鉴于此，有必要提供一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺，采用“初炼+钢包精炼+真空精炼+保护浇注”的冶炼路线，初炼炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式，精细化控制全流程合金、渣料的加入，采用合适的钢包底吹搅拌工艺以减少富含钙铝渣的卷入，通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，从动力学和热力学条件上控制钙铝酸盐类夹杂的生成。采用如下技术方案：
(1)初炼炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式，且整个精炼过程不加入钙线及含Ca量≥10％的合金作为夹杂物的改性；对于残余Ca含量较高的合金也许控制其加入量以减少钢中Ca含量。
(2)在初炼炉出钢时仅加入脱氧剂、碳粉及合金，出钢结束5-10秒内加入渣料造渣，以避免钢液对渣料的冲击和卷积。出钢前期加入部分碳粉进行预脱氧，然后加入Al铁，后续再加入剩余碳粉和合金，以减少氧化铝类夹杂物的产生。
(3)LF精炼时合金加入需在精炼前中期加入，出站后期不再调整合金；特别地，铝铁加入量需遵循前多后少原则，精炼过程加入量占总量的0-1/6。渣料加入量占总量的15-25％，需在合金加入后3-5分钟加入。
(4)RH精炼时合金加入时机为真空后6-15分钟，避免合金与前期混入钢水中的渣发生反应生成液态大尺寸夹杂；复压后作为保温剂的渣的加入量需控制在0-1.15kg/吨钢。
(5)采用合适的钢包底吹搅拌工艺以减少富含钙铝渣的卷入，在初炼炉出钢时采用大氩气强搅拌，出钢结束时先将流量降低，待渣料加完后再将流量恢复，以避免出钢过程大量渣卷入到钢液。LF精炼前期流量较大，中后期逐渐降低，每次渣料加入时需将氩气流量调小，渣料加入完毕后再恢复，以避免精炼过程新加入渣料的卷入。RH精炼复压软吹后底吹氩气流量控制在较小范围。
(6)通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，从动力学和热力学条件上控制钙铝酸盐类夹杂的生成，LF精炼升温前期快速升温，促进化渣及对夹杂物的吸收；后续精炼温度控制需避免过热，减缓高温下渣钢界面反应及传质速率。有效缩减LF精炼时间并延长RH高真空时间，以促进大环流条件下细小夹杂物的去除。
本发明具有以下有益效果：
(1)从源头上避免了大量液态的铝铝酸盐夹杂的生成，使得钢中洁净度大幅提升。
(2)钢包精炼过程钢渣成分、反应时间和温度的精确管控，有效减少了渣钢反应过程含Ca氧化物的产生。
(3)真空时间的延长及循环流量的增大，对细小氧化物夹杂的去除起到了良好的促进作用。
(4)全流程精确控制底吹惰性气体流量，避免了造渣时LF精炼大搅拌或合金加入时带来的渣的卷入，以及减缓了钢渣界面传质，进一步减少了液态钙铝酸盐夹杂物的生成，对生产高洁净钢起到了积极的促进作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为工艺优化前钢中水浸探伤检测结果；
图2为工艺优化前钢中水浸探伤缺陷扫描电镜分析结果；
图3为工艺优化后钢中水浸探伤检测结果；
图4为工艺优化后钢中典型小尺寸尖晶石夹杂；
图5为工艺优化后钢中夹杂物组成。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺进行具体说明。
本发明实施例提供一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺，采用“初炼+钢包精炼+真空精炼+保护浇注”的冶炼路线，初炼炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式以减少初始夹杂物的数量；精细化控制全流程合金、渣料的加入，初炼炉出钢结束5-10秒内加入渣料进行造渣，LF精炼严格控制合金和渣料的加入间隔时间为3-5分钟以减少富含钙铝渣的卷入，RH真空精炼在真空6-15分钟后加入合金，避免合金与前期混入钢水中的渣发生反应生成液态大尺寸夹杂；通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，将钢中Ca含量控制在0-10ppm范围内，且Ca/Mg比为0-2，Ca/Als比为0-1/15，渣碱度为3.5-12.5，CaO/Al2O3质量比为1.6-2.4，抑制钙铝酸盐类夹杂的生成，使钢中钙铝酸盐类夹杂占总氧化夹杂数量的20％以内，最终实现水浸探伤缺陷的大幅降低。
在可选的实施方式中，非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷为通过高频水浸探伤装置检测到的毫米级长条聚集型宏观夹杂，夹杂沿轧材横截面方向的直径分布在10-100μm之间，长度方向≥1mm。
在可选的实施方式中，非钙处理铝脱氧钢在转炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式，且整个精炼过程不加入钙线及含Ca量≥10％的合金作为夹杂物的改性剂。
在可选的实施方式中，转炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式进行脱氧包括：当转炉出钢量为1/6时，先加入碳粉进行预脱氧，出钢量为1/3时加入铝铁，出钢量为1/2时再次加入碳粉按照钢种成分进行合金化调整，以减少氧化铝类夹杂物的产生；
优选地，吨钢的预脱氧碳粉加入量按脱除出钢时钢液中氧含量的1/2来考虑，按以下的公式(1)进行计算：
M1，C粉/吨钢＝10×([O]1×12/16/2)/C1          (1)
优选地，吨钢的主脱氧铝铁加入量则考虑脱除剩余氧、出钢过程与空气接触的损失以及转炉出钢后目标铝含量，按以下的公式(2)进行计算：
M1，Al铁/吨钢＝10×([O]1×54/48/2×E+t×A×0.005+B1)/D1         (2)
式中，M1，C粉/吨钢表示转炉出钢过程预脱氧加入的吨钢碳粉，[O]1为初炼钢液中氧元素的质量百分比；C1为碳粉中有效碳的质量百分比，控制在85-95％；M1，Al铁/吨钢表示转炉出钢过程吨钢铝铁加入量；E表示碳脱氧有效系数，按出钢低、中、高碳含量分别取值1.6-1.4，1.4-1.2，1.2-1.0；t表示根据出钢口使用次数及钢包吨位所计算的出钢时间，为2-6分钟；A表示空气供氧系数，低中高碳分别取值1-1.2，1.2-1.4，1.4-1.6；B1表示转炉出钢后目标铝的质量百分比，控制在0.025-0.075％wt；D1为所加入铝铁中Al的质量百分比，控制在35-99.9％。
在可选的实施方式中，在转炉出钢、LF精炼和RH真空精炼的冶炼全流程，精细化控制合金和渣料的用量包括：
在转炉出钢结束5-10秒内加入石灰和合成渣进行造渣；优选地，渣量满足6.5-11.5kg/吨钢，且占整个生产过程加入渣料总量的75-85％wt；渣成分满足碱度为3.5-8.5，CaO/Al2O3质量比为1.6-2.4，FeO+MnO≤1％；
在LF精炼前中期按照钢种成分进行合金化调整，3-5分钟后加入渣料，出站前10-15分钟不再调整合金成分，优选地，控制残Ca含量在0.5％-2％的合金加入量≤0.2kg/吨钢，渣料加入量占整个生产过程加入渣料总量的15-25％；更优选地，在LF精炼过程中再次加入铝铁脱氧剂，铝铁脱氧剂加入量遵循前多后少原则，加入量占生产过程总加入量的0-1/6；
RH真空精炼结束，RH精炼炉复压，复压后作为保温剂的渣料的加入量控制在0-1.15kg/吨钢。
在可选的实施方式中，还包括：在转炉出钢、LF精炼和RH真空精炼的冶炼全流程，精细化控制钢包底吹氩气流量，以及通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，从动力学和热力学条件上控制钙铝酸盐类夹杂的生成。
在可选的实施方式中，在转炉出钢、LF精炼和RH真空精炼的冶炼全流程，控制钢包底吹氩气流量包括：
在转炉出钢时采用大氩气强搅拌，流量控制在吨钢6.5-7.5L/min，出钢结束时先将流量降低至1.5L/min，待渣料加完后再将流量增加至4.5-6.5L/min，以避免出钢过程大量渣卷入到钢液；
LF精炼前期调整氩气流量为吨钢4.5-6.5L/min，中后期调整为1.5-4.5L/min，每次渣料加入时需将氩气流量调整至1.5-2.5L/min，渣料加入完毕3-5min后再恢复，以避免精炼过程新加入渣料的卷入；
RH真空精炼复压软吹后底吹氩气流量控制在吨钢1.5-2.5L/min。
在可选的实施方式中，LF精炼和RH真空精炼的温度、时间的控制包括：
LF精炼升温前期快速升温，促进化渣及对夹杂物的吸收；后续精炼温度控制需避免过热，不超过精炼出站目标温度20℃；
LF有效精炼时间最大值与RH真空精炼时间相当，偏差控制在±15min以内；
RH高真空时间占整个RH真空精炼时间的3/6-5/6。
在可选的实施方式中，LF精炼和RH真空精炼的钢成分的控制包括：
将LF精炼到站钢中Als控制在0.02-0.06％，且当Als在0.04-0.06％时，后续不再补铝；当Als在0.02-0.04％时，后续补Als至0.04-0.05％；
将钢中Ca含量控制在0-10ppm范围内，且Ca/Mg比为0-2，Ca/Als比为0-1/15；
在精炼前期将S含量控制在50ppm以内，脱硫率控制在50-85％范围内。
在可选的实施方式中，采用的冶炼工艺控制铝脱氧钢中夹杂的生成，MgO·Al2O3，Al2O3为主的细小氧化夹杂物尺寸≤10μm，密度≤10个/mm2，其中，钙铝酸盐类夹杂占总氧化夹杂数量在20％以内。
下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
采用“转炉+LF精炼炉+RH真空精炼炉+保护浇注”生产流程冶炼非钙处理铝脱氧GCr15轴承钢，具体实施过程为：
(1)转炉冶炼工序：将18t废钢及122t铁水冷料装入转炉进行吹炼，加石灰、白云石等造渣剂，完成脱磷、脱碳、升温任务，转炉吹炼结束时钢液成分为：ω[C]0.12％，ω[Si]0.001％，ω[Mn]0.155％，ω[P]0.007％，ω[S]0.015％，ω[Cr]0.033％，出钢温度1608℃。钢中溶解氧为250ppm。
(2)转炉出钢过程，根据计算公示在出钢加入碳粉25kg进行预脱氧，然后加入Al铁350kg，硅铁120kg、低碳铬铁2998kg、增碳剂1260kg，石灰加入量为320kg，钙铝渣785kg。采用大氩气搅拌，流量控制在吨钢4.5-6L/min。
(3)LF炉精炼处理：到站大功率升温12min后，测温为1535℃，取样1，样1的Als为0.042％，Si为0.10％。根据样1配加195kg高纯硅铁及其它合金至目标值后，加入SiC渣料10kg，继续升温10min后，测温取样2，根据样2结果进行成分微调，升温至1566℃后出站。LF出站钢液成分为ω[C]0.99％，ω[Si]0.25％，ω[Cr]1.45％，ω[Mn]0.38％，ω[Al]0.019％，ω[Ca]0.0003％。LF样1到终点精炼渣成分为CaO 55％，Al2O329％，SiO28％，FeO0.2％，MnO 0.3％。LF精炼初期底吹气流量为450L/min，加入合金及渣料时需先将底吹气体流量调小至150L/min，3分钟后再增大气量至吨钢450L/min；LF精炼中后期采用小气量搅拌，流量控制在吨钢260L/min。LF精炼时间55min。
(4)RH真空处理：真空时未加入合金；复压后作为保温剂的渣的加入量为50kg。RH高真空时间28min，软吹时间25min。
轧材规格为φ45mm圆棒，经水浸探伤检验未发现缺陷。
实施例2
采用“电炉+LF精炼炉+RH真空精炼炉+保护浇注”生产流程冶炼非钙处理铝脱氧GCr15轴承钢，与实施例1相比主要为初炼炉采用电炉工艺，出钢C含量控制不同，具体实施过程为：
(1)电炉冶炼工序：将138吨废钢装入电炉进行吹炼，加石灰、白云石等造渣剂，完成升温去除杂质元素，吹炼结束时钢液成分为：ω[C]0.32％，ω[Si]0.005％，ω[Mn]0.135％，ω[P]0.009％，ω[S]0.012％，ω[Cr]0.063％，出钢温度1628℃。钢中溶解氧为150ppm。
(2)电炉出钢时，首先加入碳粉10kg进行预脱氧，然后加入Al铁320kg，硅铁110kg、低碳铬铁2998kg、增碳剂1260kg，石灰加入量为320kg，钙铝渣785kg。采用大氩气搅拌，流量控制在吨钢4.5-6L/min。
(3)LF炉精炼处理：到站大功率升温12min后，测温为1535℃，取样1，样1的Als为0.040％，Si为0.09％。根据样1配加205kg高纯硅铁及其它合金至目标值后，加入SiC渣料20kg，继续升温10min后，测温取样2，根据样2结果进行成分微调，升温至1565℃后出站。LF出站钢液成分为ω[C]0.96％，ω[Si]0.25％，ω[Cr]1.44％，ω[Mn]0.36％，ω[Al]0.016％。LF样1到终点精炼渣成分为CaO 56％，Al2O328％，SiO27％，FeO 0.2％，MnO 0.3％。LF精炼初期底吹气流量为420L/min，LF精炼中后期采用小气量搅拌，流量控制在吨钢220L/min。LF精炼时间62min。
(4)RH真空处理：真空时未加入合金；复压后作为保温剂的渣的加入量为50kg。RH高真空时间30min，软吹时间20min。
轧材规格为φ30mm圆棒，经水浸探伤检验未发现缺陷。
实施例3
采用“转炉+LF精炼炉+RH真空精炼炉+保护浇注”生产流程冶炼非钙处理铝脱氧22A轴承钢，出钢C含量较低，具体实施过程为：
(1)转炉冶炼工序：将35t废钢及102t铁水冷料装入转炉进行吹炼，加石灰、白云石等造渣剂，完成脱磷、脱碳、升温任务，转炉吹炼结束时钢液成分为：ω[C]0.08％，ω[Si]0.012％，ω[Mn]0.135％，ω[P]0.012％，ω[S]0.018％，ω[Cr]0.003％，出钢温度1618℃。钢中溶解氧为380ppm。
(2)转炉出钢加入碳粉30kg进行预脱氧，然后加入Al铁420kg，石灰加入量为500kg，钙铝渣600kg。钢包底吹氩气流量为吨钢5L/min。
(3)LF炉精炼处理：到站大功率升温12min后，测温为1535℃，取样1，样1的Als为0.045％，根据样1配加300kg锰铁及其它合金至目标值后，加入SiC渣料10kg，继续升温10min后，测温取样2，根据样2结果进行成分微调，升温至1566℃后出站。LF出站钢液成分为ω[C]0.21％，ω[Si]0.04％，ω[Mn]0.88％，ω[Al]0.026％，ω[Ca]0.0008％。LF样1到终点精炼渣成分为CaO 55％，Al2O326％，SiO25％，FeO 0.6％，MnO 0.4％。LF精炼时间45min。
(4)RH真空处理：真空时未加入合金；复压后作为保温剂的渣的加入量为50kg。RH高真空时间15min，软吹时间10min。
轧材规格为φ6.5mm线材，对轧制过程中间坯进行水浸探伤检验，未发现长条形钙铝酸盐类缺陷。
对比例1
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：LF精炼时间为120min，结果经过水浸探伤发现了长条聚集型钙铝酸盐夹杂，长度约3.8mm。
对比例2
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：RH真空处理时间为15min，软吹时间为45min，结果经过水浸探伤发现了长条聚集型钙铝酸盐夹杂，长度约5.2mm。
对比例3
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：转炉出钢时未采用碳粉预脱氧，导致钢中夹杂物偏多，发现较多大尺寸的钙铝酸盐类夹杂。
对比例4
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：转炉出钢还有30吨钢水时早早加入了400kg石灰和钙铝渣造渣剂，结果为经过水浸探伤发现了长条聚集型钙铝酸盐夹杂，长度约12.5mm。
对比例5
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：LF精炼过程加入合金后1min内加入渣料，且进行了大氩气搅拌，流量为7.0L/min，结果为经过水浸探伤发现了长条聚集型钙铝酸盐夹杂，长度约4.5mm。
测试结果
图1为工艺优化前钢中存在大尺寸缺陷。
图1中的工艺优化前钢中存在大尺寸缺陷经过解剖后的结果分析参见图2，最左侧为总体形貌，长度为3.4mm；局部放大图片位于中间，右侧为EDS能谱分析结果，表明成分为钙铝酸盐。
图3为采用本发明实施例提供的冶炼路线进行优化后的产品检验结果，未发现水浸探伤缺陷。
图3为采用本发明实施例提供的冶炼路线进行优化后的产品检验结果，钢中仅有典型小尺寸尖晶石夹杂存在。
图5为采用本发明实施例提供的冶炼路线进行优化后的产品，采用AZTEC对轧材中的夹杂物进行自动分析和统计后，夹杂物成分在三元相图中的分布，主要成分为镁铝尖晶石夹杂。
综上，本发明实施例提供了一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺，采用“初炼+钢包精炼+真空精炼+保护浇注”的冶炼路线，初炼炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式以减少初始夹杂物的数量；精细化控制全流程合金、渣料的加入，初炼炉出钢结束5-10秒内加入渣料进行造渣，LF精炼严格控制合金和渣料的加入间隔时间为3-5分钟以减少富含钙铝渣的卷入，RH真空精炼在真空6-15分钟后加入合金，避免合金与前期混入钢水中的渣发生反应生成液态大尺寸夹杂；通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，将钢中Ca含量控制在0-10ppm范围内，且Ca/Mg比为0-2，Ca/Als比为0-1/15，渣碱度为3.5-12.5，CaO/Al2O3质量比为1.6-2.4，抑制钙铝酸盐类夹杂的生成，使钢中钙铝酸盐类夹杂占总氧化夹杂数量的20％以内，最终实现水浸探伤缺陷的大幅降低，所达到的冶金效果优于原非钙处理铝脱氧精炼工艺。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减少非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷的冶炼工艺，其特征在于：采用“初炼+钢包精炼+真空精炼+保护浇注”的冶炼路线，初炼炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式以减少初始夹杂物的数量；精细化控制全流程合金、渣料的加入，初炼炉出钢结束5-10秒内加入渣料进行造渣，LF精炼严格控制合金和渣料的加入间隔时间为3-5分钟以减少富含钙铝渣的卷入，RH真空精炼在真空6-15分钟后加入合金，避免合金与前期混入钢水中的渣发生反应生成液态大尺寸夹杂；通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，将钢中Ca含量控制在0-10ppm范围内，且Ca/Mg比为0-2，Ca/Als比为0-1/15，渣碱度为3.5-12.5，CaO/Al2O3质量比为1.6-2.4，抑制钙铝酸盐类夹杂的生成，使钢中钙铝酸盐类夹杂占总氧化夹杂数量的20％以内，最终实现水浸探伤缺陷的大幅降低。
2.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，所述非钙处理铝脱氧钢中水浸探伤缺陷为通过高频水浸探伤装置检测到的毫米级长条聚集型宏观夹杂，此类夹杂沿轧材横截面方向的直径分布在10-100μm之间，长度方向≥1mm。
3.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，所述非钙处理铝脱氧钢在转炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式，且整个精炼过程不加入钙线及含Ca量≥10％的合金作为夹杂物的改性剂。
4.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，转炉出钢时采用碳粉预脱氧+铝铁主脱氧的复合脱氧方式进行脱氧包括：当转炉出钢量为1/6时，先加入碳粉进行预脱氧，出钢量为1/3时加入铝铁，出钢量为1/2时再次加入碳粉按照钢种成分进行合金化调整，以减少氧化铝类夹杂物的产生；
优选地，吨钢的预脱氧碳粉加入量按脱除出钢时钢液中氧含量的1/2来考虑，按以下的公式(1)进行计算：
M1，C粉/吨钢＝10×([O]1×12/16/2)/C1                         (1)
吨钢的主脱氧铝铁加入量则考虑脱除剩余氧、出钢过程与空气接触的损失以及转炉出钢后目标铝含量，按以下的公式(2)进行计算：
M1，Al铁/吨钢＝10×([O]1×54/48/2×E+t×A×0.005+B1)/D1         (2)
式中，M1，C粉/吨钢表示转炉出钢过程预脱氧加入的吨钢碳粉，[O]1为初炼钢液中氧元素的质量百分比；C1为碳粉中有效碳的质量百分比，控制在85-95％；M1，Al铁/吨钢表示转炉出钢过程吨钢铝铁加入量；E表示碳脱氧有效系数，按出钢低、中、高碳含量分别取值1.6-1.4，1.4-1.2，1.2-1.0；t表示根据出钢口使用次数及钢包吨位所计算的出钢时间，为2-6分钟；A表示空气供氧系数，低中高碳分别取值1-1.2，1.2-1.4，1.4-1.6；B1表示转炉出钢后目标铝的质量百分比，控制在0.025-0.075％wt；D1为所加入铝铁中Al的质量百分比，控制在35-99.9％。
5.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，在转炉出钢、LF精炼和RH真空精炼的冶炼全流程，精细化控制合金和渣料的用量包括：
在转炉出钢结束5-10秒内加入石灰和合成渣进行造渣；优选地，渣量满足6.5-11.5kg/吨钢，且占整个生产过程加入渣料总量的75-85％wt；渣成分满足碱度为3.5-12.5，CaO/Al2O3质量比为1.6-2.4，FeO+MnO≤1％；
在LF精炼前中期按照钢种成分进行合金化调整，3-5分钟后加入渣料，出站前10-15分钟不再调整合金成分，优选地，控制残Ca含量在0.5％-2％的合金加入量≤0.2kg/吨钢，渣料加入量占整个生产过程加入渣料总量的15-25％；更优选地，在LF精炼过程中再次加入铝铁脱氧剂，铝铁脱氧剂加入量遵循前多后少原则，加入量占生产过程总加入量的0-1/6；
RH真空精炼结束，RH精炼炉复压，复压后作为保温剂的渣料的加入量控制在0-1.15kg/吨钢。
6.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，还包括：在转炉出钢、LF精炼和RH真空精炼的冶炼全流程，精细化控制钢包底吹氩气流量，以及通过温度、时间、钢成分及渣中各组元成分的协同调控，从动力学和热力学条件上控制钙铝酸盐类夹杂的生成。
7.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，在转炉出钢、LF精炼和RH真空精炼的冶炼全流程，控制钢包底吹氩气流量包括：
在转炉出钢时采用大氩气强搅拌，流量控制在吨钢6.5-7.5L/min，出钢结束时先将流量降低至1.5L/min，待渣料加完后再将流量增加至4.5-6.5L/min，以避免出钢过程大量渣卷入到钢液；
LF精炼前期调整氩气流量为吨钢4.5-6.5L/min，中后期调整为1.5-4.5L/min，每次渣料加入时需将氩气流量调整至1.5-2.5L/min，渣料加入完毕3-5min后再恢复，以避免精炼过程新加入渣料的卷入；
RH真空精炼复压软吹后底吹氩气流量控制在吨钢1.5-2.5L/min。
8.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，LF精炼和RH真空精炼的温度、时间的控制包括：
LF精炼升温前期快速升温，促进化渣及对夹杂物的吸收；后续精炼温度控制需避免过热，不超过精炼出站目标温度20℃；
LF有效精炼时间最大值与RH真空精炼时间相当，偏差控制在±15min以内；
RH高真空时间占整个RH真空精炼时间的3/6-5/6。
9.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，LF精炼和RH真空精炼的钢成分的控制包括：
将LF精炼到站钢中Als控制在0.02-0.06％，且当Als在0.04-0.06％时，后续不再补铝；当Als在0.02-0.04％时，后续补Als至0.04-0.05％；
将钢中Ca含量控制在0-10ppm范围内，且Ca/Mg比为0-2，Ca/Als比为0-1/15；
在精炼前期将S含量控制在50ppm以内，脱硫率控制在50-85％范围内。
10.根据权利要求9所述的冶炼工艺，其特征在于，采用所述的冶炼工艺控制所述铝脱氧钢中夹杂的生成，MgO·Al2O3，Al2O3为主的细小氧化夹杂物尺寸≤10μm，密度≤10个/mm2，其中，钙铝酸盐类夹杂占总氧化夹杂数量在20％以内。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103255259A (zh) * 2013-05-08 2013-08-21 莱芜钢铁集团有限公司 一种控制无钙处理条件下钢水可浇性的方法
CN109182639A (zh) * 2018-09-13 2019-01-11 马鞍山钢铁股份有限公司 一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法
CN111218619A (zh) * 2018-01-31 2020-06-02 日照钢铁控股集团有限公司 一种挡渣喂线低碳铝镇静洁净钢制备工艺
RU2740949C1 (ru) * 2019-07-22 2021-01-21 Сергей Анатольевич Ботников Способ получения суперчистой стали, раскисленной алюминием, для производства высококачественной металлопродукции
CN113549809A (zh) * 2021-06-18 2021-10-26 首钢集团有限公司 一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103255259A (zh) * 2013-05-08 2013-08-21 莱芜钢铁集团有限公司 一种控制无钙处理条件下钢水可浇性的方法
CN111218619A (zh) * 2018-01-31 2020-06-02 日照钢铁控股集团有限公司 一种挡渣喂线低碳铝镇静洁净钢制备工艺
CN109182639A (zh) * 2018-09-13 2019-01-11 马鞍山钢铁股份有限公司 一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法
RU2740949C1 (ru) * 2019-07-22 2021-01-21 Сергей Анатольевич Ботников Способ получения суперчистой стали, раскисленной алюминием, для производства высококачественной металлопродукции
CN113549809A (zh) * 2021-06-18 2021-10-26 首钢集团有限公司 一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法

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