一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺，属于钢铁冶炼领域，采用“初炼+钢包精炼+真空精炼+保护浇注”的冶炼路线。首先通过精准控制转炉出钢时脱氧剂铝铁、含Si合金加入量及时机，减少含Si大尺寸氧化物的产生，并为后续钢水精炼处理提供充分脱氧的良好条件；其次精确管控钢包精炼过程补Al量，含Si渣料及含Si合金加入量，优化其加入时机和方式，减少渣钢反应过程含Si氧化物的产生；然后采用真空精炼初期防吸渣措施，防止真空浸渍管插入导致的含Si渣的卷入，最终通过全流程精确控制精炼渣成分、底吹惰性气体流量的方法，避免LF精炼大搅拌及以及渣碱度降低等原因导致的含Si大尺寸夹杂物的生成。因导致的含Si大尺寸夹杂物的生成。因导致的含Si大尺寸夹杂物的生成。

【技术实现步骤摘要】
一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺


[0001]本专利技术涉及钢铁冶炼
，具体而言，涉及一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺。

技术介绍

[0002]近年来，为了保护地球环境、削减CO2排放量，机械、汽车零部件不断向小型化、轻量化、长寿命化发展，对钢材纯净度和可靠性提出更高要求。铝脱氧作为一种高效提纯方式得到广泛应用，铝与钢中溶解氧反应形成的高熔点氧化物从钢液中分离，上浮至高碱度精炼渣被吸收去除，使钢中的氧含量控制在极低水平，大幅提高了钢材的纯净度和疲劳寿命，但Ds类大尺寸夹杂的控制仍不稳定。这些大尺寸夹杂通常是疲劳缺陷的早期发源地，对材料的使用寿命及质量的稳定性危害严重。大量学者开展对此类夹杂的研究，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CN101962702A公开了《一种控制钢中非金属夹杂物的方法》，通过在精炼过程中采用两段法钙处理和软吹，解决钙处理后产生的钙铝酸盐类非金属夹杂物没有更多的时间排出钢液的问题。
[0003]上述专利均重点针对钙铝酸盐夹杂物的控制开展研究,但申请人通过大量检测和分析，在轴承钢及合金结构钢等铝脱氧钢材产品和其冶炼过程试样中发现了另外一类夹杂，该类夹杂含有一定质量的硅，为低熔点的大尺寸液态夹杂物，与钢液润湿性良好，不易去除，残留在钢中对产品疲劳寿命造成显著影响。这类夹杂以前往往在硅脱氧钢中发现，在铝脱氧钢中很少见，其影响因素复杂，形成机理尚未明确，鲜见有关研究报道。申请人在前期研究的基础上，对铝脱氧钢中检测到的含Si夹杂进一步进行分类，明确其来源，并提出减少其形成的方法。
[0004]鉴于上述问题的存在，有必要提供一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术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铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]本专利技术提供一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺，包括：在转炉出钢量为10％
‑
30％时加入铝铁，出钢60％之后加入占总量0
‑
45％的以Si为主元素的含硅合金，LF精炼初期再加入剩余以Si为主元素的含硅合金，并且在LF精炼时间的0
‑
1/3范围内加入铝铁和含Si渣料，RH真空处理采用防吸渣措施以避免RH侵渍管插入导致的含SiO2及SiC渣的卷入，将RH复压后的含Si质保温剂加入量控制在1.5kg/吨钢以内，避免渣碱度降低以及流动性的提高导致含Si大尺寸夹杂物的生成，最终实现含硅大尺寸夹杂物的大幅降低。
[0008]本专利技术具有以下有益效果：
[0009](1)从源头上避免了大量液态的铝硅锰酸盐夹杂的生成，使得钢中洁净度大幅提升。
[0010](2)钢包精炼过程钢渣成分的精确管控，有效减少了渣钢反应过程含Si氧化物的产生。SiC渣加入量的优化使得对精炼渣碱度的影响最小化，保证了精炼过程的稳定控制。
[0011](3)真空精炼过程初期防吸渣措施的采用，对防止含Si渣的卷入以及真空处理过程中含Si类夹杂物的生成起到了良好的抑制效果。
[0012](4)全流程精确控制精炼渣成分及底吹惰性气体流量，避免了LF精炼大搅拌及以及渣碱度降低等原因导致的含Si大尺寸夹杂物的生成，对生产高洁净钢起到了积极的促进作用。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的某些实施例，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。
[0014]图1工艺优化前钢中典型大尺寸含Si夹杂；
[0015]图2工艺优化后钢中典型小尺寸尖晶石夹杂(不含Si)。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术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。
[0017]下面对本专利技术实施例提供的一种冶炼工艺及其制备方法和应用进行具体说明。
[0018]本专利技术实施例提供一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺，包括：在转炉出钢量为10％
‑
30％时加入铝铁，出钢60％之后加入占总量0
‑
45％的以Si为主元素的含硅合金，LF精炼初期再加入剩余的含硅合金，并且在LF精炼时间的0
‑
1/3范围内加入铝铁和含Si渣料，RH真空处理采用防吸渣措施以避免RH侵渍管插入导致的含SiO2及SiC渣的卷入，将RH复压后的含Si质保温剂加入量控制在1.5kg/吨钢以内，避免渣碱度降低以及流动性的提高导致含Si大尺寸夹杂物的生成，最终实现含硅大尺寸夹杂物的大幅降低。
[0019]在可选的实施方式中，含硅大尺寸夹杂物为通过SEM扫描电镜检测并利用EDS能谱分析的Si含量≥1wt％，当量直径≥13μm的大尺寸夹杂物。
[0020]在可选的实施方式中，铝铁中Al含量≥40wt％，Si≤2wt％，在转炉出钢量为10％
‑
30wt％时加入铝铁；
[0021]优选地，吨钢的铝铁加入量需综合考虑初炼钢液中氧含量、出钢过程与空气接触的损失以及转炉出钢后目标铝含量，按公式(1)进行计算；
[0022]M
铝铁/吨钢
＝10
×
([O]1×
54/48+t
×
A
×
0.005+B1)/C1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0023]式中，M
铝铁/吨钢
表示转炉出钢过程吨钢铝铁加入量；[O]1为初炼钢液中氧元素的质量
百分比；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1，1.1，1.2；B1表示转炉出钢后目标Al的质量百分比，控制在0.025
‑
0.075wt％；C1为所加入铝铁中Al的质量百分比，控制在35
‑
99.9％。
[0024]在可选的实施方式中，铝铁中Al含量≥40wt％，Si≤2wt％，在精炼时间的0
‑
1/3范围内加入铝铁；
[0025]优选地，吨钢的铝铁加入量综合考虑渣中不稳定氧化物的还原、钢中残氧的脱除、脱S反应以及LF出站目标铝含量，按公式(2)进行计算，后续不再补加，避免对精炼渣的过度还原；
[0026]M
铝铁/吨钢
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少铝脱氧钢中含硅大尺寸夹杂物的冶炼工艺，其特征在于，包括：在转炉出钢量为10％
‑
30％时加入铝铁，出钢60％之后加入占总量0
‑
45％的以Si为主元素的含硅合金，LF精炼时间的0
‑
1/2范围内加入剩余所述以Si为主元素的含Si合金，并且在LF精炼时间的0
‑
1/3范围内加入铝铁和含Si渣料，RH真空处理采用防吸渣措施以避免RH浸渍管插入导致的含SiO2及SiC渣的卷入，将RH复压后的含Si质保温剂加入量控制在1.5kg/吨钢以内，避免渣碱度降低以及流动性的提高导致含Si大尺寸夹杂物的生成，最终实现含硅大尺寸夹杂物的大幅降低。2.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，所述含硅大尺寸夹杂物为通过SEM扫描电镜检测并利用EDS能谱分析的Si含量≥1wt％，当量直径≥13μm的大尺寸夹杂物。3.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，所述铝铁中Al含量≥40wt％，Si≤2wt％，转炉出钢过程中，吨钢的铝铁加入量需综合考虑初炼钢液中氧含量、出钢过程与空气接触的损失以及转炉出钢后目标铝含量，按公式(1)进行计算；M
铝铁/吨钢
＝10
×
([O]1×
54/48+t
×
A
×
0.005+B1)/C1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，M
铝铁/吨钢
表示转炉出钢过程吨钢铝铁加入量；[O]1为初炼钢液中氧元素的质量百分比；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1，1.1，1.2；B1表示转炉出钢后目标Al的质量百分比，控制在0.025
‑
0.075wt％；C1为所加入铝铁中Al的质量百分比，控制在35
‑
99.9％；LF精炼时，吨钢的铝铁加入量综合考虑渣中不稳定氧化物的还原、钢中残氧的脱除、脱S反应以及LF出站目标铝含量，按公式(2)进行计算，后续不再补加，避免对精炼渣的过度还原；M
铝铁/吨钢
＝10
×
[[O]2×
54/48+
▲
[S]
×
54/96+(B1‑
B2)]/C2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，M
铝铁/吨钢
表示精炼过程吨钢铝铁加入量；[O]2为LF到站钢中溶解氧的质量百分比；
▲
[S]表示目标脱硫质量百分比，为0.01
‑
0.03％；B2表示转炉出钢后目标Al的质量百分比，控制在0.015
‑
0.065wt％；C2为所加入铝铁中Al的质量百分比，控制在35
‑
99.9wt％。4.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，所述Si为主元素的含硅合金中Si含量为70
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙鹄，丘文生，刘栋，余大华，李至荣，鲁金龙，张祖江，曾令宇，黄含哲，敖永明，李富强，谢杰智，任世岗，张小龙，
申请(专利权)人：广东中南钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：