一种含钛超低碳钢的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含钛超低碳钢的制备方法，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土元素调整钢液成分至成品规格后，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·

【技术实现步骤摘要】
2011Proceedings)揭示，在严格控制二次氧化条件下，加入钢中的钛能够提高氧化铝和钢液间润湿性，同时可以提高Al2O3基耐火材料与钢液的润湿性，这就会降低传热界面阻力；由于钢液与浸入式水口的导热速率增加，因此会产生由于温度低造成的结瘤。
[0010]在公开号WO2021036974A1中，专利技术人提出含钛超低碳钢冶炼时，真空(RH、VD或VOD)脱碳结束先后向钢液中加入Ti和Al进行脱氧，随后向钢液中加入稀土，能有效解决含钛超低碳钢稀土处理连铸浇注顺行问题；实际生产中，先行加入的钛与钢液中自由氧的反应产物上浮至钢包顶渣并被其吸收，致使钛消耗量增加0.5kg/t钢；此外，先行加Ti预脱氧将延长真空处理时间5min以上；即含钛超低碳钢稀土处理时采用先行加钛预脱氧操作，增加了产品的原料成本，延长了精炼周期，增加了冶炼过程热量负荷。
[0011]鉴于上述情况，业界亟待研发一种新的含钛超低碳钢的制备方法，能够有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的浇铸顺行问题，降低Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，改善含钛超低碳钢的产品质量。

技术实现思路

[0012]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种含钛超低碳钢的制备方法，通过稀土改性钢中的铝脱氧物Al2O3，抑制其危害，同时控制精炼过程钢液中氧含量和稀土金属纯度，消除稀土加入对连铸浇注顺行的影响，使得稀土处理含钛超低碳钢浇注顺行，从而有效改善钢中脱氧夹杂物的性能，解决钢液的浇铸顺行问题，降低Al2O3所引起的冷轧缺陷的发生率，改善含钛超低碳钢的产品质量。
>[0013]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0014]本专利技术提供了一种含钛超低碳钢的制备方法，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；
[0015]所述真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土后，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·
Al2O3，真空精炼结束。
[0016]优选地，所述真空精炼过程中：
[0017]所述脱碳处理前，调整所述钢液中自由氧含量，满足质量比O/C＝1.3～2.0；和/或
[0018]所述稀土为Ce或La，添加量按质量比REM/T.O＝0.7～3.0，REM为稀土加入质量，单位kg，T.O为钢中总氧，单位ppm；和/或
[0019]所述稀土中除稀土元素外的其他杂质含量＜0.1wt％，其中总氧T.O＜100ppm，N含量≤30ppm。
[0020]优选地，所述氧化物Re2O3·
Al2O3为Ce2O3·
Al2O3或La2O3·
Al2O3。
[0021]优选地，所述真空精炼过程中所用的真空精炼装置为RH炉或VD炉或VOD炉。
[0022]优选地，所述铁水预处理中：
[0023]采用KR脱硫，脱硫后，扒除3/4的铁水包顶渣；和/或
[0024]脱硫处理后的铁水中S含量≤20ppm。
[0025]优选地，所述转炉初炼过程中：
[0026]采用顶底复合吹炼，停吹时，钢液中游离氧含量≤600ppm；和/或
[0027]出钢过程中，出钢量达到1/5时，向钢包中加入石灰1.6～3kg/t钢，出钢量达到9/
10时，向钢包中加入铝渣1.0～1.4kg/t钢；和/或
[0028]出钢结束后，调整钢包顶渣成分为：CaO＝40～50wt％，FeO+MnO≤7.0wt％。
[0029]优选地，所述含钛超低碳钢包含按质量百分比计的如下成分：C≤0.005％、Si≤0.05％，Mn：0.05～0.3％，Al：0.04～0.15％、Ti：0.04～0.1％、P≤0.05％，S≤0.02％、N≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质，且Al的含量大于Ti的含量。
[0030]本专利技术发现脱氧处理后的精炼后期，加入稀土(Ce或La)至钢液中，与未排除钢液的脱氧产物Al2O3发送如下反应：
[0031]2[Re]+(Al2O3)＝(Re2O3·
n Al2O3)+2[Al]ꢀꢀ
(1)
[0032]上式中的n的可能取值为11、1、0；与之对应，随着稀土加入量增加，生成的反应产物依次为Re2O3·
11Al2O3(又称βAl2O3)、Re2O3
·
Al2O3(Ce2O3·
Al2O3或La2O3·
Al2O3)和Re2O3；其中生成物Re2O3·
Al2O3中的Ce2O3·
Al2O3在1600℃钢液温度下呈液相，固相时边缘光滑无明显锐角，硬度与钢基体的接近。而常规铝脱氧钢种生成的Al2O3晶体属于α晶型，为六方晶系结构，钢液温度下呈固相，边缘锐利，莫氏硬度为9级，远大于其他常见材料。在冷轧和后续冷加工时，与原始单一组分的Al2O3夹杂相比，本专利技术的含钛超低碳钢中夹杂物Re2O3·
Al2O3对钢板基体机械损伤的几率大大降低，从而减轻对钢板基体的损伤程度，改善成品表面质量；本专利技术工艺生产的冷轧成品中典型夹杂物(主要组分确认为Re2O3·
Al2O3)示于图3，同时给出了常规工艺生产的冷轧成品中单一脱氧产物Al2O3，如图2所示。与单一Al2O3相比，本专利技术控制生成的复合夹杂物，边缘相对光滑无明显棱角，经轧制本专利技术的夹杂物有沿轧制方向延展的趋势，塑性较好。
[0033]本专利技术认为，含钛超低碳钢造成水口易结瘤、难以浇注的原因在于：一方面钢液中的Ti提高了Al2O3表层与钢液之间界面的润湿性，从而降低Al2O3夹杂物的大小，而氧化铝夹杂物颗粒越小，越容易结瘤；其二更好的润湿性使得结瘤物与耐材间传热效果更佳，从而造成冷钢在结瘤位置的形成，促使结瘤程度加重。
[0034]本专利技术人进行的试验结果表明：含钛超低碳钢冶炼时，当向铝脱氧钢中加入稀土后，水口结瘤呈现加剧趋势，结晶器液面波动率加大，严重影响了连铸过程的顺行，降低了合格板坯的比例，恶化了成品质量。
[0035]经本专利技术多次试验发现，含钛超低碳钢真空精炼时，控制脱碳终点钢液氧含量，保证加入的稀土纯净度尤其是氧含量，可以有效抑制钢液中Ti对钢液中Al2O3表面润湿性的影响，进而改善连铸过程中水口结瘤，保证结晶器液面平稳和连铸过程的顺行。图4和图5分别为本专利技术冶炼含钛超低碳钢的结晶器液面波动率和铸坯改钢比例。采用本专利技术技术后，结晶器液面波动幅度最小。
[0036]本专利技术中在真空精炼脱碳处理前，控制钢液中自由氧含量，使得钢液中O、C质量比满足O/C＝1.3～2.0；其中氧碳质量比大于1.3，用以保证脱去钢液中碳所需的最低氧量。传统意义上，认为钢液中氧必须保证足够过剩量(O/C质量比≥2.0)，以维持较高的真空脱碳速率。本专利技术研究发现，实际生产中真空脱碳初始氧碳质量比大于1.3，能够在17min以内将钢液中碳降至10ppm以下。氧碳质量比小于2.0，以保证脱碳终点钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，包括铁水预处理、转炉初炼、真空精炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧；所述真空精炼脱碳结束后，钢液中自由氧含量为100～350ppm，然后加Al进行脱氧处理后，钢液循环时间≥3min；再向钢液中加入其他合金和稀土后，钢液循环时间≥2min，最终钢液中生成氧化物Re2O3·
Al2O3，真空精炼结束。2.根据权利要求1所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述真空精炼过程中：所述脱碳处理前，调整所述钢液中自由氧含量，满足质量比O/C＝1.3～2.0；和/或所述稀土为Ce或La，添加量按质量比REM/T.O＝0.7～3.0，REM为稀土加入质量，单位kg，T.O为钢中总氧，单位ppm；和/或所述稀土中除稀土元素外的其他杂质含量＜0.1wt％，其中总氧T.O＜100ppm，N含量≤30ppm。3.根据权利要求2所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在于，所述氧化物Re2O3·
Al2O3为Ce2O3·
Al2O3或La2O3·
Al2O3。4.根据权利要求2所述的含钛超低碳钢的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡汉涛，吴雄，陈兆平，马志刚，张志强，职建军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：