一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法技术

本发明专利技术提供了一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法，包括如下步骤，S1、转炉炼钢：将铁水加入转炉中进行冶炼，冶炼结束后向钢水内补入铝料和碳粉，控制钢水终点成分C：0.15％～0.20％、Si：0.10％～0.25％、P≤0.030％、S≤0.030％、Al：0.010％～0.030％；S2、炉外精炼：钢包进入吹氩站进行吹氩，补加硅锰合金和钛铁，控制Mn含量为0.40％～0.50％、Ti含量为0.03％～0.05％，且W(Ti)/W(Al)≥1.7；S3、连铸；S4、加热；S5、轧制；S6、冷却。本发明专利技术通过在钢水成分上添加Ti、并合理配置W(Ti)/W(Al)，使析出物以球形脆性的Al2O3‑

【技术实现步骤摘要】
一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金
，特别涉及一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法。

技术介绍

[0002]总所周知，在凝固过程中，钢中锰与硫元素的偏析会形成MnS夹杂物，MnS夹杂物对钢材的的生产和应用具有重要的影响。MnS在钢中为A类塑性夹杂物，比钢基体软，有良好的变形能力，在轧制过程中会沿轧制方向延展成为大尺寸长条状，使得钢材在塑性和强度方面表现出明显的各向异性，显著降低钢材的横向性能，造成钢材出现延伸率低、冷弯开裂、低温冲击功不合等问题，而且，MnS夹杂物颗粒的尺寸越大，对钢材力学性能的影响越显著，因此，为了确保钢材的力学性能，必须要对MnS夹杂物进行严格控制，使MnS夹杂物尺寸细小、且分布均匀，以减少轧制过程中变形量，降低对钢材疲劳性能的影响。
[0003]目前，行业内对于MnS夹杂物的控制，除严格控制硫含量外，传统的方法就是采用Ca处理工艺或者添加稀土，但采用Ca处理工艺形成的(Mn、Ca)S夹杂物易在氧化物表面附着生产新的复合型脆性夹杂物，需要在转炉冶炼过程中，严格控制钢水中的Al、O含量，并在吹氩站长时间吹氩，促进脱氧产物充分上浮，降低生产效率；同时在钢水中加入稀土，必须保证钢中较低的氧含量，这样的处理方法不仅大大增加了生产成本，而且钢中易会生成大量的脆性氧化物夹杂，无法满足低硫低合金结构钢的性能要求。
[0004]中国专利CN201911194152.9公开了一种钛处理改善钢中硫化物形态的方法，通过调整钢中钛和N含量，并调整凝固前沿的冷却速度来控制TiN和MnS的析出、长大时机及顺序，提高钢中复合硫化物比例，硫化物由集中的长条状转变为分散的球状或纺锤状。具体操作为：在含硫钢中以钛合金或钛线等各种形式加入钛，使钢中钛含量达到0.02％～0.2％，同时，通过控制钢水凝固过程的冷却速度，保证铸锭在液相线温度至900℃凝固前沿区间的冷却速度为0.1℃/s～10℃/s，使钢中生成各类含钛复合硫化物，或者为以TiN为核心的MnS，或者TiN钉扎在MnS周围，或者TiN与MnS伴生，从而减轻了硫化物在后续轧制(锻造)过程中的延长。
[0005]但是，该专利技术的控制机理是通过析出TiN来改变MnS形态，且仅限用于是N含量较高的非调质钢使用(N含量在0.02％左右)。而对于低合金钢来说，N含量较低，一般在30PPM以内(0.003％以内)，形成的TiN量特别少，无法改善和控制MnS夹杂物的形态。
[0006]因此，如何控制低硫低合金钢结构钢中的MnS夹杂物，成为亟需解决的一个问题。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法，有效减少轧后钢中大型长条状MnS，提高钢质的横向性能。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0009]一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法，包括如下步骤：
[0010]S1、转炉炼钢
[0011]将铁水加入转炉中进行冶炼，冶炼结束后，控制钢水终点成分C：0.04％～0.09％、Si：0.10％～0.25％、P≤0.030％、S≤0.030％；出钢时，向钢水内补入铝料和碳粉，调整铁水C含量：0.15％～0.20％、Al含量：0.010％～0.030％；
[0012]S2、炉外精炼
[0013]出钢后，钢包进入吹氩站进行吹氩，并根据终点Mn含量，补加硅锰合金和钛铁来调整成分，控制Mn含量为0.40％～0.50％、Ti含量为0.03％～0.05％，且W(Ti)/W(Al)≥1.7；
[0014]S3、连铸
[0015]将钢水送入连铸机中浇铸，得连铸坯；
[0016]S4、加热
[0017]将连铸坯送入步进式加热炉进行加热；
[0018]S5、轧制
[0019]将加热后的连铸坯依次进行粗轧和精轧，粗轧终轧温度1000℃～1050℃，精轧终轧温度800℃～900℃；
[0020]S6、冷却
[0021]将轧制后的钢坯采用快速冷却工艺进行冷却，终冷温度620℃～630℃；再次冷却到室温，即得低硫低合金结构钢。
[0022]所述步骤S1中，出钢时铝料的加入量为每吨钢水2.0kg～2.5kg，碳粉的加入量为每吨钢水1.0kg～1.3kg。
[0023]所述步骤S2中，吹氩前先补加硅锰合金，吹氩5min后加入钛铁，再次吹氩3分钟以上出钢。
[0024]所述步骤S3中，连铸拉速控制在0.9m/min～1.1m/min；二冷区采用强冷的冷却工艺，比水量0.75kg/L～0.80kg/L；宽边水量160m3/h～165m3/h，窄边水量26m3/h～30m3/h。
[0025]所述步骤S4中，加热温度1250℃～1300℃，加热时间120min～150min。
[0026]所述步骤S5中，粗轧压下率的下限值按如下公式计算：
[0027]ε1≥(0.001T1‑
0.65)
×
100％
[0028]其中，ε1为粗轧段压下率，T1为粗轧终轧温度。
[0029]精轧压下率的下限值按如下公式计算：
[0030]ε2≥(
‑
0.0022T2+2.68)
×
100％
[0031]其中，ε2为精轧段压下率，T2为精轧终轧温度。
[0032]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：
[0033]本专利技术公开了一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法，通过在钢水成分上添加可以减少MnS尺寸分布的Ti元素、并合理配置W(Ti)/W(Al)，使析出物以球形脆性的Al2O3‑
TiO
x
‑
MnS复合夹杂物为主，有效减少单独MnS夹杂物的析出比例，减少形成大尺寸夹杂物的基础；同时，通过控制MnS在低塑性区大压缩比轧制，减小MnS的长宽比，形成数量增多、长度变短的MnS夹杂物，有效控制轧后MnS夹杂物形态，保证钢种的横向性能，从而实现了低硫低合金结构钢中MnS夹杂物的有效控制。
[0034]关于对钢成分中的W(Ti)/W(Al)进行控制：利用钢液中形成的高熔点，细小弥散的氧化物夹杂作为钢中第二相析出物的形核核心，可有效改变钢中析出物的性状，在Al脱氧
的钢中，形成的Al2O3夹杂在钢中易形成团簇，不能弥散分布，故不能作为有效的形核核心，但加入钛形成的(Ti，Mn)O可在固液界面形成细小的MnS形核点，并在一定的W(Ti)/W(Al)下，能够形成大量小尺寸的球状复合夹杂物；同时，在脱氧完全的情况下，钛含量增加到一定程度时，开始形成半塑性的Ti4C2S2，代替MnS夹杂。在反复试验的基础上，发现随着W(Ti)/W(Al)的增加，MnS在氧化物上的析出率有增大的趋势(见图10)，单独析出的MnS逐渐减少，并在W(Ti)/W(Al)≥1.7以后MnS在氧化物上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法，其特征在于包括如下步骤：S1、转炉炼钢将铁水加入转炉中进行冶炼，冶炼结束后，控制钢水终点成分C：0.04％～0.09％、Si：0.10％～0.25％、P≤0.030％、S≤0.030％；出钢时，向钢水内补入铝料和碳粉，调整铁水C含量：0.15％～0.20％、Al含量：0.010％～0.030％；S2、炉外精炼出钢后，钢包进入吹氩站进行吹氩，并根据终点Mn含量，补加硅锰合金和钛铁来调整成分，控制Mn含量为0.40％～0.50％、Ti含量为0.03％～0.05％，且W(Ti)/W(Al)≥1.7；S3、连铸将钢水送入连铸机中浇铸，得连铸坯；S4、加热将连铸坯送入步进式加热炉进行加热；S5、轧制将加热后的连铸坯依次进行粗轧和精轧，粗轧终轧温度1000℃～1050℃，精轧终轧温度800℃～900℃；S6、冷却将轧制后的钢坯采用快速冷却工艺进行冷却，终冷温度620℃～630℃；再次冷却到室温，即得低硫低合金结构钢。2.根据权利要求1所述的一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂物的方法，其特征在于：所述步骤S1中，出钢时铝料的加入量为每吨钢水2.0kg～2.5kg，碳粉的加入量为每吨钢水1.0kg～1.3kg。3.根据权利要求1所述的一种控制低硫低合金结构钢MnS夹杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈四平，杨志刚，黄伟丽，王信威，朱云杰，霍瑞岗，徐子谦，牛跃威，李敏，张立广，东根来，路晓军，
申请(专利权)人：德龙钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：