一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法技术

本发明专利技术涉及一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法，钢水中N含量不大于0.005％，冶炼高钛钢铸锭总质量百分比90％～95％的工业纯铁、2％～3％的硅铁，其余为高碳锰铁；冶炼高钛钢时钢水中O含量≤0.0005％；中频感应炉冶炼高钛钢用铝粒脱氧；造渣剂由生石灰、铝矾土组成；吹扫感应炉熔池排空坩埚内气体，将工业纯铁、硅铁倒入炉中；初熔后，加入铝粒脱氧，铝粒分两次加入，待钢中O含量低于0.0005％后，加入海绵钛；出钢温度控制在1500～1520℃浇注。优点是：能够将钢水中钛含量稳定控制在0.5％～1.45％。采用铝脱氧的方式，避免Ti被氧化成Ti2O3。。

【技术实现步骤摘要】
一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法


[0001]本专利技术涉及一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法。

技术介绍

[0002]Ti在钢中是一种良好的脱氧去气剂和固定N、C的有效元素。Ti在钢中的应用主要以微合金化方式为主，在钢中加入一定量的Ti可实现细化钢的组织、提高钢的强度、改善钢的塑性和冲击韧性等作用。高钛钢(Ti含量为0.45％～1.5％)由于析出TiC，具有高强度、高韧性、高耐磨性等特点，具有广泛的应用前景。Ti加入到钢中，通过在髙温条件下析出的TiN体现其细化晶粒的效用。在相同条件下，TiN会最先析出，然而TiN的过早析出具有聚集长大的倾向，会在钢液中形成颗粒较大并带有棱角的TiN夹杂。同时Ti具有强氧化性，会与钢液中的O产生Ti2O3夹杂物，影响钢的性能。
[0003]中试生产中经常以中频感应炉作为主要冶炼设备，冶炼高钛钢时综合控制Ti、N、O是个难点。现有技术仅存在针对Ti的控制办法，且Ti含量较低。因此有必要开发一种高钛钢的感应炉冶炼工艺，能够精确控制化学成分的同时综合控制Ti、N、O三种元素，使成品钢中Ti含量为0.45％～1.5％，N含量为不大于0.0050％，O含量小于0.0005％，有效避免Ti2O3夹杂、TiN夹杂的产生。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法，稳定控制成品钢中钛含量为0.45％～1.5％，有效减少钢水中Ti2O3、TiN夹杂物。/>[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法，包括以下步骤：
[0007]1)冶金原料与造渣剂
[0008]a.钢水中N含量不大于0.0050％，冶炼高钛钢铸锭要求总质量百分比90％～95％的工业纯铁、总质量百分比2％～3％的硅铁，其余为高碳锰铁；
[0009]b.Ti2O3夹杂物析出条件
[0010]冶炼高钛钢时钢水中O含量不大于0.0005％；感应炉冶炼高钛钢采用铝粒脱氧，铝粒中Al≥98％，N≤0.0012％；
[0011]c.造渣剂的选择
[0012]渣中的CaO与Al2O3质量比为1.6～1.8，FeO<0.04％、SiO2<8％；
[0013]2)初熔阶段
[0014]先用氩气吹扫感应炉熔池排空炉内气体，将工业纯铁，硅铁倒入炉中，加热熔料，熔化速率为240～350kg/h，待原料开始熔化，加入造渣剂造渣，渣量控制在7～13kg/吨钢；
[0015]3)精炼阶段
[0016]初熔结束后，加入铝粒脱氧，精炼温度为1550～1600℃，铝粒分两次加入，第一次
加入0.6～1.0kg/吨钢的铝粒，精炼8～12min后，再加入0.1～0.3kg/吨钢的铝粒以及50～70kg/吨钢的高碳锰铁，使得钢中O含量低于0.0005％，C含量为0.40％～0.55％，调整钢中Al的成分，使得钢中Al含量在0.025％～0.035％；待钢中O含量低于0.0005％后，加入3.2～15.0kg/吨钢的海绵钛，全熔后在1520～1570℃温度下保持15～25min，取样并检测终渣成分，测得渣中FeO含量小于0.04％；
[0017]4)浇注阶段
[0018]出钢温度控制在1500～1520℃，浇注，浇注过程中保证水口密闭性良好，防止增氮。
[0019]所述的海绵钛中Ti≥99.9％，其余为Fe。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术方法能够将钢水中Ti含量稳定控制在0.5％～1.45％。钢水冶炼过程中始终控制N小于等于0.0050％，有效避免了TiN夹杂物的析出。采用铝脱氧的方式，控制钢水中O含量低于0.0005％，避免Ti被氧化成Ti2O3。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。
[0023]一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法，钢中钛含量为0.45％～1.5％，有效减少钢水中Ti2O3、TiN夹杂物，具体包括以下步骤：
[0024]1.冶金原料与造渣剂
[0025](1)TiN夹杂物析出热力学条件：
[0026]lg([Ti/％][N/％])＝
‑
16813.789/T+6.346
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0027]式(1)中：T是炼钢过程中钢水的温度，单位：K。
[0028]通常炼钢温度为1550～1650℃，故取T＝1823～1923K、[Ti/％]＝0.45～1.5，代入式(1)得[N/％]＝0.0009～0.0089，由于感应炉不具备真空抽气功能，结合冶炼生产实际，因此在冶炼过程中保证钢水中N含量小于等于0.0050％，故冶金原料与增碳剂对N含量要求极高，如表1所示。综上所述，冶炼高钛钢铸锭需要总质量百分比90％～95％的工业纯铁、总质量百分比2％～3％的硅铁，其余为高碳锰铁。
[0029]表1原料成分表(wt/％)
[0030]原料CSiMnPSAlTiFeN纯铁≤0.003//////≥99.9/硅铁/≥74/////≤28/高碳锰铁≥7/≥70////≤30≤0.005
[0031](2)Ti2O3夹杂物析出热力学条件：
[0032][0033]式(2)中：[％Ti][0034]取T＝1823～1923K、[Ti/％]＝0.45～1.5，代入式(2)得[O/％]＝0.0005～0.0008，因此冶炼高钛钢时钢水中O含量要求不大于0.0005％。本中频感应炉冶炼高钛钢采
用铝脱氧，铝粒成分如表2所示。
[0035]表2铝粒成分表(wt/％)
[0036]原料AlFeN铝粒≥98/≤0.0012
[0037](3)造渣剂的选择
[0038]中频感应炉渣中主要含有CaO、SiO2、Al2O3、FeO。其中，SiO2和FeO容易在钢渣界面与钢水中的Ti发生反应生成TiO
x
夹杂物，如式(3)和式(4)所示。
[0039]2/3[Ti]+(FeO)＝[Fe]+1/3Ti2O3(s) ΔG＝
‑
245583.3+55.88T
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0040]式(3)中：[Ti][0041]2/3[Ti]+1/2(SiO2)＝1/3Ti2O3(s)+1/3[Si]ΔG＝
‑
55527.7
‑
1.39T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0042]因此，为避免钢水中的Ti被炉渣中的FeO和SiO2氧化，需控制渣中的(FeO)<0.04％、(SiO2)<8％。此外，为有效去除钢水中的Al2O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应炉冶炼高钛钢控制Ti2O3、TiN夹杂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)冶金原料与造渣剂a.钢水中N含量不大于0.0050％，冶炼高钛钢铸锭要求总质量百分比90％～95％的工业纯铁、总质量百分比2％～3％的硅铁，其余为高碳锰铁；b.Ti2O3夹杂物析出条件冶炼高钛钢时钢水中O含量不大于0.0005％；感应炉冶炼高钛钢采用铝粒脱氧，铝粒中Al≥98％，N≤0.0012％；c.造渣剂的选择渣中的CaO与Al2O3质量比为1.6～1.8，FeO<0.04％、SiO2<8％；2)初熔阶段先用氩气吹扫感应炉熔池排空炉内气体，将工业纯铁，硅铁倒入炉中，加热熔料，熔化速率为240～350kg/h，待原料开始熔化，加入造渣剂造渣，渣量控制在7～13kg/吨钢；3)精炼阶段初熔结束后，加入铝粒脱氧，精炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓雷，苗信成，杨骥，魏崇一，刘博，方恩俊，田永久，陈晨，沈明钢，艾新港，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：