控制钢中非金属夹杂物形态的方法技术

本发明专利技术公开了控制钢中非金属夹杂物形态的方法，属于冶金领域。本发明专利技术提供了控制钢中非金属夹杂物形态的方法，包括转炉冶炼工序、转炉出钢工序、LF精炼工序和连铸工序，其中，LF精炼工序中，分至少两批次加入低碱度精炼渣和含硅脱氧剂，每次低碱度精炼渣添加后再加入含硅脱氧剂，低碱度精炼渣的加入量为10～18kg/t钢，含硅脱氧剂的加入量为1.2～3.0kg/t钢。本发明专利技术方法有效控制了帘线钢或钢绞线钢等高品质钢中的非金属夹杂物(如Al2O3、CaO、SiO2、MnO等)的形态，并使钢中的非金属夹杂物形成低熔点、塑性的复合夹杂物，从而提高了钢的使用寿命及其拉拔性能，提高了产品品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制钢水中非金属夹杂物形态的方法，属于冶金领域。
技术介绍
随着科学技术的发展，各种制造工业对钢铁材料的要求越来越严格，如轴承钢、钢丝绳钢和钢帘线钢、硅钢等，必须严格控制钢中的氧、氮等气体和非金属夹杂物的含量。有的钢种，如汽车轮胎用帘线钢，除上述要求外，甚至要求控制钢中存在的夹杂物必须满足一定的形态要求。钢帘线主要用于轮胎子午线增强用的骨架以及传输皮带等工业领域，具有强度高、韧性好的特点，生产钢帘线的过程是将5. 5mm的盘条拉拔成Φ0. 15 0. 38mm的细丝， 此过程使线材长度增加1000 1400倍，截面积缩小至原来的0. 08%，已经接近拉拔工艺的极限，并且要求拉拔及合股过程中IOOkm断丝不超过1次。它对钢水纯净度、夹杂物尺寸、 形态以及盘条表面质量等都有极高的要求，是线材制品中质量要求最高、生产难度最大的钢种之一。因此，对于帘线钢而言，夹杂物级别的评定并不能完全代表其对拉拔性能的影响， 夹杂物成分，尤其是脆性夹杂物含量与大小对拉拔性能的影响较大。特别是残留在钢中的 Al2O3夹杂物在轧制过程中沿轧制方向碎裂为链状夹杂物带，其尖锐的棱角易引发形成空穴和成为应力源。由于帘线钢经常在交变应力作用的工作环境下工作，容易出现疲劳裂纹，疲劳裂纹的繁殖和长大引起钢材的断裂。同时在帘线钢拉拔的过程中易出现断丝现象。《鞍钢技术》杂志(2007年，第4期，第6-8页，合成渣精炼法控制帘线钢中的非金属夹杂物，耿继双、郭大勇等著)报道了帘线钢生产中夹杂物形态的控制方法，该方法通过添加硅灰石及相似成分，造低碱度合成渣，在LF精炼工序加入该合成渣对钢包渣进行改性处理。《金属材料与冶金工程》杂志(2010年2月，第38卷第1期，第沈-四页，湘帘线钢炼钢工艺控制，王军著)报道了湘钢帘线钢生产中Al2O3形态控制方法，该方法在钢包炉采用低熔点、低粘度的低碱度渣处理，顶渣的碱度控制在0. 8 1. 1。以上文献公开的帘线钢生产中使用的精炼渣或钢包渣的控制方法存在以下不足 使用硅灰石或合金渣调整炉渣成分，因硅灰石或合金渣均采用矿物为原料，其成分波动大， 熔化速度慢，对精炼时间要求较长，精炼终渣成分准确控制难度大，使用硅铁粉对钢包渣进行改性处理，同样存在上述问题，且成本高；另一方面，转炉出钢过程未对钢水进行有效地覆盖和保护，会增加钢水从空气中吸氮、吸氧的几率，从而影响钢水的洁净度。如果所生产的钢的洁净度达不到帘线钢的要求，则作为其他性能要求更低的钢种使用，增加了企业的经济损失。针对上述不足，本申请人在专利申请CN101956045(名称为“精炼渣及钢水精炼方法”)中提供了一种精炼渣，精炼渣含有重量组分40-55份Ca0，30-45份SiO2,10-25份 CaF2 ；该精炼渣可以降低帘线钢等钢水中的杂质含量，提高钢水的洁净度。但是，该工艺不能有效地将钢中Al2O3夹杂物形态转变为低熔点铝酸盐系夹杂物，如果所生产的钢中的A1203未转变为低熔点的铝酸盐系复合夹杂物，残留在钢中的Al2O3夹杂物在帘线钢的拉拔及合股过程中，极易发生断丝现象，影响帘线钢的使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，使钢中的非金属夹杂物如Al2O3等形成低熔点、塑性的铝酸盐系等复合夹杂物，从而提高了钢的使用寿命及其拉拔性能。本专利技术的技术方案为，包括转炉冶炼工序，转炉出钢工序、LF精炼工序和连铸工序，其中，LF精炼工序中，分至少两批次加入低碱度精炼渣和含硅脱氧剂，每次低碱度精炼渣添加后再加入含硅脱氧剂，低碱度精炼渣的加入量为10 18kg/t钢，含硅脱氧剂的加入量为1. 2 3. Okg/t钢。优选的，上述低碱度精炼渣含有如下重量份组成CaO 43 60份，SW2 35 50 份，CaF2IO 20份，0 < Al2O3 < 3. 0份；且其碱度为0. 8 1. 2 ；含硅脱氧剂为SiC、SiFe 中的至少一种。优选的，上述转炉出钢工序中，出钢后对钢水进行软搅拌。更优选的，上述转炉出钢工序中，出钢后对钢水进行> IOmin的软搅拌。优选的，上述LF精炼工序中，控制精炼终渣碱度(Ca0/Si02)为0. 7 1. 4 ;LF精炼后进入吹氩工位，并进行软搅拌。优选的，上述LF精炼工序中，吹氩的速度为50-100NL/min，软搅拌时间彡30min。优选的，上述连铸工序中，添加低碱度中间包覆盖剂，中间包覆盖剂的碱度(CaO/ SiO2)为 0. 9 1. 6。优选的，上述LF精炼工序中，分两批加入低碱度精炼渣，具体为钢水到达精炼炉后加入第一批低碱度精炼渣，加入量为LF精炼工序中低碱度精炼渣总量的1/2 ；低碱度精炼渣化渣后，加入剩余的低碱度精炼渣。优选的，上述LF精炼工序中，分三批加入含硅脱氧剂，具体为加入第一批低碱度精炼渣后加入第一批含硅脱氧剂，加入量为含硅脱氧剂总量的1/2 ；加入第二批低碱度精炼渣后添加第二批含硅脱氧剂，加入量为其总量的1/4 ；第二批碱度精炼渣化渣后，加入剩余的含硅脱氧剂。优选的，上述低碱度精炼渣的颗粒直径为0 10mm，更优选0 8mm。本专利技术的有益效果本专利技术采用大渣量、多批次加入低碱度精炼渣以及LF处理过程加入含硅脱氧剂逐步调整钢包渣氧化性的方式有效地控制了帘线钢、硬线钢或钢绞线钢等高品质钢中的非金属夹杂物(如Al203、Ca0、Si02、Mn0等)的形态，使钢中的非金属夹杂物形成低熔点、塑性的复合夹杂物，从而提高了钢的使用寿命及其拉拔性能，提高了产品品质。附图说明图1为实施例1所得连铸坯分析所得的CaO-Al2O3-S^2系相图，相图中熔化温度低于1500°C的夹杂物成分区域被认为是轧制过程中发生变形的塑性夹杂物生成区；图中的黑点表示夹杂物，由图1可以看到，采用本专利技术方法生产的帘线钢铸坯试样中的夹杂物主要位于CaO-Al2O3-SiO2系的液相生成区域，满足夹杂物的塑性化控制目标。图2为实施例2所得连铸坯中的非金属夹杂物在CaO-Al2O3-SW2三元系中的分布变化情况，图中粗线条勾勒的区域标出了 CaO-Al2O3-SW2三元系中熔点低于1500°C的成分区域，在此区域中的夹杂物被认为是轧制过程中发生变形的塑性夹杂物；图中的空心方格表示夹杂物；由图可以看到，采用本专利技术方法生产的帘线钢铸坯试样中的夹杂物绝大部分 (75% 85% )位于塑性夹杂物区域(通过在塑性区域的空心方格的数目占总的空心方格数目的比例可知)。图3为实施例3所得连铸坯中的非金属夹杂物在CaO-Al2O3-SW2三元系中的分布变化情况，图中粗线条勾勒的区域标出了 CaO-Al2O3-SW2三元系中熔点低于1500°C的成分区域，在此区域中的夹杂物被认为是轧制过程中发生变形的塑性夹杂物；图中的空心方格表示夹杂物；由图可以看到，采用本专利技术方法生产的帘线钢铸坯试样中的夹杂物绝大部分 (即75% 85% )位于塑性夹杂物区域。具体实施例方式一种，包括转炉冶炼工序，转炉出钢工序、LF精炼工序和连铸工序，其中，LF精炼工序中，分至少两批次加入低碱度精炼渣和含硅脱氧剂对钢包渣成分进行调整(使钢中的非金属夹杂物形成低熔点、塑性的非金属盐系复合夹杂物)，每次低碱度精炼渣添加后再加入含硅脱氧剂，低碱度精炼渣的加入量为10 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．控制钢中非金属夹杂物形态的方法，包括转炉冶炼工序、转炉出钢工序、ＬＦ精炼工序和连铸工序，其特征在于：ＬＦ精炼工序中，分至少两批次加入低碱度精炼渣和含硅脱氧剂，每次低碱度精炼渣添加后再加入含硅脱氧剂，低碱度精炼渣的加入量为１０～１８ｋｇ／ｔ钢，含硅脱氧剂的加入量为１．２～３．０ｋｇ／ｔ钢。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，曾建华，陈永，陈天明，李清春，杨森祥，吴国荣，曾耀先，陈怀杰，潘红，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：51