一种提高风电钢夹杂物水平的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高风电钢夹杂物水平的方法，其方法包括：炼钢原料依次按KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序获得连铸坯，转炉冶炼工序出钢过程中向钢包内按顺序加入铝块、高碳锰铁、促净剂、石灰和萤石，保证渣层厚度、造渣碱度和造渣粘度，LF精炼前期补加石灰和铝矾土进行调渣，LF精炼中后期采用铝豆、碳粉和碳化硅组成的扩散脱氧剂扩散脱氧，控制精炼渣终渣碱度；出站前加炉硅钙线对钢液进行弱钙处理，VD真空处理工序中破空后喂入镧线，限制钢中夹杂物的生成和数量，改善和稳定夹杂物等级，连铸坯A、B、C、D、DS类夹杂在1.0级及以内，促进提升风电钢的屈服强度、抗拉强度和疲劳寿命。强度和疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提高风电钢夹杂物水平的方法


[0001]本专利技术属于风电钢
，具体涉及一种提高风电钢夹杂物水平的方法。

技术介绍

[0002]风电钢制备的兆瓦级风力发电机组由于长期野外服役、环境恶劣、载荷和疲劳作用强烈，对钢的强度、低温冲击韧性、表面和内部质量具有较高要求，而冶炼过程中钢中夹杂物对钢水质量和性能有较大危害，易造成铸坯夹杂、裂纹等内部和表面质量问题，脆性夹杂对疲劳性能损害较大，将破坏钢组织的致密性和连续性，因此，限制钢中夹杂物的生成和数量，改善和稳定夹杂物等级是提高风电钢质量的关键。
[0003]现有技术中风电零件用钢一般采用合金结构钢，通过在钢种加入Cr、Ni、Mn、Si、B等合金元素，用调质来提高材料的综合力学性能，一般采用高炉
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铁水脱硫
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转炉冶炼
→
LF精炼
→
VD/RH真空处理的工艺流程得到连铸用钢水，非金属夹杂来源于原材料、脱氧产物、炉渣、耐火材料、浇注过程的二次氧化产物等，提高风电钢夹杂物水平的方法，主要采用转炉终点控制、脱氧合金种类的选择、添加时间与顺序，LF精炼大氩气量长时间处理，连铸保护浇铸等。
[0004]其主要缺陷在于，渣系的粘度和表面张力较大，脱氧条件差，脱氧产物Al2O3熔点较高，B类Al2O3夹杂物体积较小，不易聚集长大，难以上浮进入渣中，导致钢中残留较多，大量细小的Al2O3质点为以后的Ds类夹杂形成起到形核作用，也易造成浸入式水口结瘤引发堵塞停浇，用过量硅钙线易生成条链状CaS基夹杂物，＞10μm的夹杂物颗粒在轧制过程中形成大颗粒相和细条相，较高熔点和硬度的铝硅钙夹杂物沿加工方向呈串链状分布而破坏基体均匀的连续性，将降低钢的屈服强度和抗拉强度，损害疲劳寿命。
[0005]其次，常采用转炉固定枪位高度吹炼不利于渣化和脱碳反应扩散，容易溢渣和喷溅，增加精炼脱氧负荷，出钢吹氩过程中脱氧合金化使用SiAlBa合金进行脱氧，LF精炼过程采用石灰、氟化钙造渣，虽成渣迅速，但钢中硅酸盐夹杂及钢包耐火材料易受侵蚀，采用硅铁粉沉淀脱氧，炉渣碱度降低，流动性变差，容易返干，不利于夹杂物上浮，且脱氧产物造成渣中Al2O3、SiO2增加，拉速过大造成液面渣卷混，进一步导致夹杂物尺寸较大且形状不规则，收得率较差。
[0006]此外，LF精炼液面波动大易造成卷渣和二次氧化，氧能降低硫在钢中溶解度，钢中残留S与Mn发生反应生成MnS类的A类夹杂物，VD真空脱气过程中炉渣卷入，引入外来夹杂物，且夹杂物尺寸随凝固时间的延长而增大，易偏聚晶界或聚集，并且在轧制过程中易沿轧制方向发生变形，导致钢材性能严重的各向异性，串状或球状硫化物对冲击功不利，影响疲劳性能和抗腐蚀性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种提高风电钢夹杂物水平的方法，限制钢中夹杂物的生成和数量，改善和稳定夹杂物等级，提高基体均
匀的连续性，减小钢的各向异性，促进提升风电钢的屈服强度、抗拉强度和疲劳寿命。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高风电钢夹杂物水平的方法，其方法包括：炼钢原料依次按KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序获得连铸坯；所述转炉冶炼工序中，出钢过程中向钢包内按顺序加入铝块、高碳锰铁、促净剂、石灰和萤石；利用转炉出钢过程中良好的动力学条件，进行预脱氧和造渣预精炼，以控制钢水顶渣氧化性，释放富集的自由态CaO，与钢中Al2O3夹杂物形成低熔点钙铝酸盐12CaO
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7Al2O3，同时锰铁沉淀脱氧，MnO可以缩短酸性渣在炉内的反应时间、与MgO配合减缓炉衬侵蚀，少量萤石中的CaF2可使渣中的CaO熔点降低，扩大CaO
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FeO
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SiO2的三元相液相区，快速生成足够流动性和渣碱度的炉渣，保证渣层厚度≤30mm，造渣碱度为1.8
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2.2，降低渣系的粘度和表面张力，造渣粘度为0.2
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0.25Pa
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s，避免粘度过大恶化脱硫动力，避免粘度过小增加炉渣向耐火材料的渗透能力，以便充分吸附夹杂并减少LF精炼化渣消耗；所述LF精炼工序中，LF精炼前期补加石灰和铝矾土进行调渣，采用脱氧型预精炼造渣与石灰配合，石灰融化形成炉渣，Si和Mn与氧的亲和力强，生成SiO2、MgO、FeO等氧化物，铝矾土具有强化渣能力且可以增加炉渣氧化性；LF精炼中后期采用铝豆、碳粉和碳化硅组成的扩散脱氧剂扩散脱氧，精炼渣终渣碱度为3.5
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4.2，促使炉渣与钢水充分接触，对S和Al2O3的吸附作用较强，避免碱度过低造成不稳定氧化物SiO2分解，避免碱度过高导致炉渣流动性和吸附能力下降而增加Ds类夹杂概率；出站前加入2
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3.5kg/炉硅钙线对钢液进行弱钙处理，通过弱钙处理使硬质氧化铝夹杂变形为软质夹杂2CaO
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3Al2O3·
SiO2，易上浮去除，可以避免较高熔点和硬度的铝硅钙夹杂物沿加工方向呈串链状分布而破坏基体均匀的连续性，避免过量硅钙线生成条链状CaS基夹杂物；所述VD真空处理工序中，破空后喂入2
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3m/t钢水的镧线，线速5
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7m/min，由于La的活性较大，在化学位梯度存在下，晶核与其周围的La原子产生浓度差促进扩散作用，可以进一步用镧置换夹杂物中的Al，避免浸入式水口结瘤引发堵塞停浇，La与MnS反应生成La2O2S，生成球状镧的铝酸盐和细小的圆形硫氧化合物，减小钢的各向异性，提高了钢水的纯净度。
[0009]进一步的，所述KR铁水预处理工序中，到站铁水保证液面渣层厚度≤18mm，S≤0.005%，脱硫温降≤20℃，动力学条件较好，回硫低，进一步减少硫含量增加MnS夹杂物。
[0010]进一步的，所述转炉冶炼工序中，采用顶底复吹，枪位按照前期1.1
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1.4m、中期1.3
‑
1.7m、后期0.9
‑
1.0m，较固定枪位高度吹炼，前期和中期能够适应不同吹炼阶段，渣的泡沫程度及粘度差异，后期采用低枪位，利于渣化和脱碳反应扩散，使炉内反应及退渣能平稳进行，避免溢渣和喷溅，进一步利于提高收得率。
[0011]进一步的，所述转炉冶炼工序中，出钢目标：P≤0.012%、C≥0.05%、S≤0.011%，提高配碳量控制钢液和炉渣中的自由氧含量，防止增加精炼脱氧负荷，目标温度T≥1600℃，防止钢水过氧化，控制合适的出钢温度，有效控制钢水回P。
[0012]进一步的，所述转炉冶炼工序中，每炉钢水90
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110t，出钢过程中向钢包内按顺序加入220
‑
370kg铝块、120
‑
220kg高碳锰铁、300
‑
350kg促净剂、280
‑
320kg石灰和10
‑
15kg萤
石，转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高风电钢夹杂物水平的方法，其特征在于，其方法包括：炼钢原料依次按KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序获得连铸坯；所述转炉冶炼工序中，出钢过程中向钢包内按顺序加入铝块、高碳锰铁、促净剂、石灰和萤石，保证渣层厚度≤30mm，造渣碱度为1.8
‑
2.2，造渣粘度为0.2
‑
0.25Pa
·
s；所述LF精炼工序中，LF精炼前期补加石灰和铝矾土进行调渣，LF精炼中后期采用铝豆、碳粉和碳化硅组成的扩散脱氧剂扩散脱氧，精炼渣终渣碱度为3.5
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4.2；出站前加入2
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3.5kg/炉硅钙线对钢液进行弱钙处理；所述VD真空处理工序中，破空后喂入2
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3m/t钢水的镧线，线速5
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7m/min。2.根据权利要求1所述的一种提高风电钢夹杂物水平的方法，其特征在于，所述KR铁水预处理工序中，到站铁水保证液面渣层厚度≤18mm，S≤0.005%，脱硫温降≤20℃。3.根据权利要求1所述的一种提高风电钢夹杂物水平的方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，采用顶底复吹，枪位按照前期1.1
‑
1.4m、中期1.3
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1.7m、后期0.9
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1.0m，出钢目标：P≤0.012%、C≥0.05%、S≤0.011%，目标温度T≥1600℃。4.根据权利要求1所述的一种提高风电钢夹杂物水平的方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，每炉钢水90
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110t，出钢过程中向钢包内按顺序加入220
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370kg铝块、120
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220kg高碳锰铁、300
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350kg促净剂、280
‑
320kg石灰和10
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15kg萤石，转炉出钢过程全程吹氩气，氩气流量为300
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50...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈小波，谷杰，吴锦圆，
申请(专利权)人：江苏永钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：