一种硅锰镇静高碳钢及其夹杂物的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种硅锰镇静高碳钢及其夹杂物的控制方法，转炉低碳

【技术实现步骤摘要】
一种硅锰镇静高碳钢及其夹杂物的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种硅锰镇静高碳钢及其夹杂物的控制方法，属于炼钢的

。

技术介绍

[0002]硅锰钢是由锰
、
硅
、
铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广
、
产量较大的铁合金
。
按脱氧程度和浇注制度分：
a.
沸腾钢，
b.
半镇静钢，
c.
镇静钢，
d.
特殊镇静钢
。
[0003]在行业内还很少有全面从脱氧合金化及造渣工艺
、
合金
、
耐材
、
造渣辅料等方面研究硅锰镇静高碳钢的制造过程中的夹杂物的控制工艺
。
[0004]专利技术人经过检索发现，现有一些已经公开的专利介绍夹杂物的控制工艺，比如，公布号为
CN 113249542 A
，名称为一种提高弹簧钢纯净度及夹杂物塑性化的冶炼工艺
、
弹簧钢的专利，公开了先过
RH
脱氢脱氮，再经
LF
升温，钢渣充分反应，控制夹杂物塑性化，软吹不低于
60min
后直接上连铸，制备所得弹簧钢中全氧含量
0.0010%
，氢含量
≤0.00015%
，氮含量
≤0.0030%
，非金属夹杂物中
Al2O3含量不高于
15%
且成分位于低熔点区，易于变形
。
但是，该专利工艺并不适用于高强硅锰镇静高碳钢，该方法主要考虑了夹杂物塑性化控制，但为充分考虑耐材
、
合金及辅料带入的外来脆性夹杂物问题，且并没有降低弹簧钢中的钛含量，对外来脆性夹杂物造成的弹簧钢疲劳断裂问题改善不明显
。
[0005]公布号为
CN 112296287 A
，名称为一种高碳钢夹杂物控制方法的专利，公开通过在连铸过程中将含镁包芯线喂入中间包内，镁元素进入钢水后形成的蒸汽与钢水中的氧元素反应，形成大量弥散分布的微米级氧化镁或镁铝尖晶石颗粒，改变了连铸过程中夹杂物析出的顺序，减少含铝夹杂物的数量和尺寸，降低脆性夹杂物对拉拔过程的危害和钢丝的断丝率
。
该工艺在连铸过程中改变了高碳钢连铸过程中铸坯内部夹杂物析出相，但是无法减少高碳钢中的铝元素和钛元素，由于存在大量的氧化镁析出物夹杂，同时钢中存在一定量的铝元素，极易生产镁铝尖晶石类脆性夹杂物，无法真正改善高碳钢的脆性夹杂含量问题，对盘条加工性能极为不利
。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术公开一种硅锰镇静高碳钢及其夹杂物的控制方法，具体技术方案如下：一种硅锰镇静高碳钢，所述硅锰镇静高碳钢的化学成分除合金元素外，还包括按质量百分数计的化学成分：
C
：
0.50
‑
1.05%、P≤0.012%、S≤0.005%、Alt≤0.0008%、Ti≤0.0005%、N≤0.0035%、T.O≤0.0012%
，其余为
Fe
和其它不可避免的杂质
。
[0007]进一步的，所述硅锰镇静高碳钢中夹杂物包括硅酸盐类夹杂物，1μ
m
以上夹杂物中
Al2O3组分的质量含量平均值
≤5%
，氧化铝
、
氧化钛
、
镁铝尖晶石类脆性夹杂物尺寸
≤5
μ
m
，1μ
m
以上脆性夹杂物总数量密度
≤0.00035
个
/mm2。
[0008]进一步的，由硅锰镇静高碳钢制得的硅锰镇静高碳钢盘条，在载荷
600
‑
800MPa
条件下进行超高周疲劳试验，盘条疲劳寿命
≥150
万次；由硅锰镇静高碳钢拉拔直径
≥0.05mm
的钢帘线或金刚线细丝时，夹杂物引起的断丝频次
≤1.5
次
/
吨；由硅锰镇静高碳钢制得的缆索钢，扭转测试时，扭转次数
≥25
不发生夹杂物引起的断裂
。
[0009]一种硅锰镇静高碳钢的夹杂物的控制方法，按铁水预处理
—
转炉冶炼
—LF
精炼
—RH
真空
—
大方坯连铸
—
开坯轧制
—
斯太尔摩风冷的工艺流程进行生产，具体包括以下步骤：步骤1：铁水预处理，
KR
深脱硫处理，获得
S
含量
≤0.0015%
的铁水；步骤2：转炉冶炼，将脱硫后的铁水
、
废钢兑入转炉冶炼，转炉采用双渣操作，转炉终点
C
含量
0.040
‑
0.075%、O
含量
0.030
‑
0.065%
，
Al≤0.0002%、Ti≤0.0003%
，冶炼结束出钢；出钢过程根据钢种合金成分要求，先加入金属锰
、
碳粉
、
铬铁
、
钒铁中的一种或多种脱氧合金化，出钢
70%
以上后，再加入低钛低铝硅铁终脱氧，然后再加碳粉，全部加入完后再加合成渣造渣，精炼渣碱度
CaO/SiO2为
0.45
‑
0.75
，渣中
T.Fe+MnO
含量
3.5
‑
6.5%
，开大底吹搅拌5分钟以上，然后扒渣，再加入碳化硅
、
合成渣
、
石灰造渣，最后钢包渣碱度
CaO/SiO2为
0.9
‑
1.2
，
MgO
含量5‑
10%
，渣中
T.Fe+MnO
含量
≤3.0%
，然后运至
LF
精炼；步骤3：
LF
精炼，精炼过程开小底吹搅拌，根据进站钢水成分
、
温度，补加金属锰
、
碳粉
、
铬铁
、
钒铁中的一种或多种合金以及通电升温，将钢水成分
、
温度控制达标后，运至
RH
处理；步骤4：
RH
真空处理，
RH
抽真空脱气处理，处理时间
≥15
分钟，然后破空出钢，软吹5分钟以上，关闭底吹镇静
10
分钟以上，运至连铸浇注；步骤5：大方坯连铸，保护浇注；步骤6：开坯轧制；步骤7：斯太尔摩风冷
。
[0010]进一步的，所述步骤1，铁水初始成分按质量百分数计包括，
C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硅锰镇静高碳钢，其特征在于，所述硅锰镇静高碳钢的化学成分除合金元素外，还包括按质量百分数计的化学成分：
C
：
0.50
‑
1.05%、P≤0.012%、S≤0.005%、Alt≤0.0008%、Ti≤0.0005%、N≤0.0035%、T.O≤0.0012%
，其余为
Fe
和其它不可避免的杂质
。2.
根据权利要求1所述的硅锰镇静高碳钢，其特征在于，所述硅锰镇静高碳钢中夹杂物包括硅酸盐类夹杂物，1μ
m
以上夹杂物中
Al2O3组分的质量含量平均值
≤5%
，氧化铝
、
氧化钛
、
镁铝尖晶石类脆性夹杂物尺寸
≤5
μ
m
，1μ
m
以上脆性夹杂物总数量密度
≤0.00035
个
/mm2。3.
根据权利要求1所述的硅锰镇静高碳钢，其特征在于，由硅锰镇静高碳钢制得的硅锰镇静高碳钢盘条，在载荷
600
‑
800MPa
条件下进行超高周疲劳试验，盘条疲劳寿命
≥150
万次；由硅锰镇静高碳钢拉拔直径
≥0.05mm
的钢帘线或金刚线细丝时，夹杂物引起的断丝频次
≤1.5
次
/
吨；由硅锰镇静高碳钢制得的缆索钢，扭转测试时，扭转次数
≥25
不发生夹杂物引起的断裂
。4.
一种权利要求1‑3任一所述的硅锰镇静高碳钢的夹杂物的控制方法，其特征在于，按铁水预处理
—
转炉冶炼
—LF
精炼
—RH
真空
—
大方坯连铸
—
开坯轧制
—
斯太尔摩风冷的工艺流程进行生产，具体包括以下步骤：步骤1：铁水预处理，
KR
深脱硫处理，获得
S
含量
≤0.0015%
的铁水；步骤2：转炉冶炼，将脱硫后的铁水
、
废钢兑入转炉冶炼，转炉采用双渣操作，转炉终点
C
含量
0.040
‑
0.075%、O
含量
0.030
‑
0.065%
，
Al≤0.0002%、Ti≤0.0003%
，冶炼结束出钢；出钢过程根据钢种合金成分要求，先加入金属锰
、
碳粉
、
铬铁
、
钒铁中的一种或多种脱氧合金化，出钢
70%
以上后，再加入低钛低铝硅铁终脱氧，然后再加碳粉，全部加入完后再加合成渣造渣，精炼渣碱度
CaO/SiO2为
0.45
‑
0.75
，渣中
T.Fe+MnO
含量
3.5
‑
6.5%
，开大底吹搅拌5分钟以上，然后扒渣，再加入碳化硅
、
合成渣
、
石灰造渣，最后钢包渣碱度
CaO/SiO2为
0.9
‑
1.2
，
MgO
含量5‑
10%
，渣中
T.Fe+MnO
含量
≤3.0%
，然后运至
LF
精炼；步骤3：
LF
精炼，精炼过程开小底吹搅拌，根据进站钢水成分
、
温度，补加金属锰
、
碳粉
、
铬铁
、
钒铁中的一种或多种合金以及通电升温，将钢水成分
、
温度控制达标后，运至
RH
处理；步骤4：
RH
真空处理，
RH
抽真空脱气处理，处理时间
≥15
分钟，然后破空出钢，软吹5分钟以上，关闭底吹镇静
10
分钟以上，运至连铸浇注；步骤5：大方坯连铸，保护浇注；步骤6：开坯轧制；步骤7：斯太尔摩风冷
。5.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤1，铁水初始成分按质量百分数计包括，
C
：
4.1
‑
4.5%、Si
：
0.20
‑
0.65%、Mn
：
0.2
‑
0.5%、P≤0.15%、S≤0.045%
，
Ti≤0.08%
，以及
Fe
和其它不可避免的杂质组分，温度
1380
‑
1450℃。6.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤2，转炉所用的废钢
Al≤0.06%
，
Ti≤0.02%
，
P≤0.025%
，
S≤0.015%
，其余为
Fe
和其它不可避免的组分
。7.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤2，转炉双渣冶炼，第一次倒渣时，钢水温度
1390
‑
1470℃
，钢水中
Ti
含量
≤0.0008%、P
含量
≤0.025%
，渣中
TiO2含量
≥1.0%
；转炉终点温度
≥1620℃
，
P
含量
≤0.013%
，渣中
TiO2含量
≤0.5%
出钢，采用滑板挡渣，留钢量
≥2
吨
。
8.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤2，转炉出钢加合金碳粉阶段，钢包底吹
500
‑
800NL/min
，第一次加合成渣底吹改为
800
‑
1000NL/min
，扒渣结束后，再造渣钢包底吹流量控制为
300
‑
500NL/min。9.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤2，合成渣碱度
CaO/SiO2=0.6
‑
0.8
，
MgO
含量7‑
12%
，
Al2O3含量
≤1.0%
，
TiO2含量
≤0.25%
，其余为
CaO、SiO2以及其它不可避免的杂质组分；石灰中
CaO
含量
≥95%
，
Al2O3含量
≤1.0%
，以及其它不可避免的组分
。10.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤3，
LF
精炼补加合金
、
碳粉时钢包底吹流量
400
‑
600NL/min
，升温操作时钢包
200
‑
400NL/min
，其它操作时底吹流量
150
‑
250NL/min。11.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤4，
RH
进站抽真空，开三台水环泵，两台蒸汽泵，关闭两台蒸汽泵，真空室压力控制
≥10mbar
，提升气体流量控制
80
‑
120Nm3/h。12.
根据权利要求4所述的一种硅锰镇静高碳钢夹杂物的控制方法，其特征在于，所述步骤5，采用大方坯连铸，断面
260
‑
380mm
×
360
‑
480mm
，连铸全程保护浇注，所述连铸低碱度低氧化铝中间包覆盖剂主要成分包括：
CaO
：
35
‑
45%
，
SiO2：
40
‑
50%
，
CaF2：2‑
5%
，
Al2O3≤2%
，
MgO
：3‑
6%
，以及其他不可避免的组分；结晶器电磁搅拌电流
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵家七，蔡小锋，李强，马建超，李解，
申请(专利权)人：江苏省沙钢钢铁研究院有限公司江苏沙钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：