一种超低铝钢及其冶炼方法技术

本发明专利技术属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种超低铝钢及其冶炼方法。本发明专利技术采用铁水预处理深脱S、P、转炉脱碳、出钢时硅锰脱氧合金化、吹氩排渣、钢包精炼深脱O、S、P并进行Ti、Ni、Mo、V等元素的微合金化、RH真空循环脱气、软吹氩和全保护浇铸的生产路线；制备的超低铝钢有害元素含量低，特别是O和Al含量低，不生成脆性氧化铝夹杂，钢的抗冲击耐疲劳性能高，适合用于高速轨道交通等对疲劳冲击性能要求较高的应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶金
，特别涉及到。
技术介绍
钢中的夹杂物特别是脆性夹杂物是降低钢疲劳寿命和抗冲击性能的关键因素，已经成为限制钢铁材料高端应用的障碍；对于大多数钢种，钢中的脆性夹杂物多为硬质不变形的Al203、(Mg/Mn)0*Al203和TiN (CN)，对于夹杂物的去除与变形控制，现有技术从提高钢的纯净度和夹杂物喂钙处理变性两个主要的技术路线出发，最大限度的降低了氧化铝系和氮化物系夹杂的危害；但是，现有技术的针对氧化铝系夹杂的研究围绕如何控制夹杂物目标成分，即促使钢中的氧化铝和其它氧化物形成低熔点的复合化合物去除或使改变消除脆性而具有塑性，很显然，如要从根本上消除氧化铝类夹杂，应当充分控制氧化铝夹杂的形成条件，即研究如何控制钢中溶解铝和溶解氧的量，最大限度的控制脆性氧化铝的形成条件，针对该技术路线，现有技术也更多地围绕如何降低钢中的氧含量即脱氧技术进行了大量研究和设计，而新近的研究表明，在钢中的氧含量降低到几个至几十个ppm (10_6)以后，钢中溶解铝含量的控制才是改变或消除氧化铝形成及其危害的关键因素，但由于铝是目前多数钢种的脱氧因素，铝元素也被人认为是脱氧能力最强的元素之一；所以，在限制氧化铝系列夹杂物的形成方面，关于钢中铝含量的控制的研究较少，针对钢种开发而言，对于抗疲劳、抗冲击要求极高的钢种，如高速铁路关键部件，需要开发铝含量低或超低的纯净钢，从溶解铝含量和溶解氧含量两个方面去控制氧化铝系夹杂的形成条件，因此，需要开发一种超低铝含量的钢种及其夹杂物的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，从溶解铝含量和溶解氧含量两个方面去控制氧化铝系夹杂物的形成条件，从而控制钢中氧化性夹杂物的形成，同时通过优化钢的成分及钢冶炼、精炼各阶段的控制环节，控制钢中有害元素0、S、P、H、N、As等有害元素含量，特别是消除脆性的氮化物和碳氮化物夹杂，从根本上提高钢的耐疲劳和抗冲击性能。本专利技术的目的是通过下列技术方案来实现的: 一种超低铝钢，其特征在于超低铝钢的各化学成分，按质量百分比计算为:0.12% ≤ C ≤ 0.18%, 0.95% ≤ Si ≤ 1.05%, 1.15% ≤ Mn ≤ 1.25%, 0.02% ≤ Ti ≤ 0.03%,0.10% ^ Ni ^ 0.20%, 0.20% ^ Mo ^ 0.30%, 0.02% ≤ V ≤ 0.03%, O ≤ P ≤ 0.010%,S^0.010%, O ≤ Al ≤ 0.0015%, O ≤ O ≤ 0.0020%, O ≤ H ≤ 0.0010%, O ≤ N ≤ 0.0010%,余量为Fe ； 超低铝钢的各化学成分，最佳比例按质量百分比计算为:C 0.15%, Si 1.00%, Mn1.20%, Ti 0.02%, Ni0.15%, Mo 0.25%, V 0.03%, P ≤ 0.010%, S ≤ 0.010%, Al ( 0.0015%,O ≤ 0.0020%, H ≤ 0.0010%, N ≤ 0.0010%,余量为 Fe ；本专利技术的超低铝钢的冶炼方法，包括如下步骤: (1)采用铁水预处理深脱S、P； (2)转炉脱碳，出钢时用无铝硅铁和锰铁脱氧合金化； (3)吹氩排渣，钢包精炼深脱O、S、P并进行T1、N1、Mo和V元素的微合金化； (4)RH真空循环脱气； (5)真空处理后，钢包软吹氩15-25min后，钢液温度为1540_1560°C时，进入浇铸工序，采用全保护浇铸。 每个主要冶炼步骤的具体指标为: 所述步骤(1)中，铁水预处理深脱S、p的特征在于:铁水预处理采用镁-石灰-萤石脱硫，拔渣后吹氧脱磷，将S和P分别控制在0.010%以下。所述步骤(2)中，转炉脱碳步骤的特征在于:铁水预处理后进入转炉脱碳升温，通过石灰(70wt%)-硼泥(15wt%)-氧化铁(15wt%)造洛，吹氧脱碳升温，吹氧时间为12-18min，将碳含量控制在0.12%-0.18%范围后，在1680°C下出钢，出钢过程用无铝硅铁和锰铁进行脱氧合金化，将钢包内钢液中硅元素和锰元素的含量分别控制在:0.95% ≤ Si ≤ 1.05%, 1.15% ≤ Mn ≤ 1.25% 范围。所述步骤(3)中，钢包吹氩排渣、精炼及合金化的特征在于:钢包进入精炼工位后，采用底吹氩气排渣，通过加入硅石-碳化钙造酸性还原渣(碱度0.8-0.95，不稳定氧化物(FeO+MnO)〈0.5%，A1203〈0.5%)进一步脱0、S，然后通过喂丝法喂钙进行深脱O和S，将钢中的氧降低到0.0020%以下，将钢中的硫降低到0.010%以下，用无铝的铁合金进行T1、N1、Mo、V元素的微合金化。所述步骤(4)中，真空处理步骤的特征在于:微合金化后钢包进入RH真空站处理，采用低于0.1Pa的高真空进行循环脱气处理，真空处理将氢、氮、氧含量控制在H ≤ 0.0010%, N ≤ 0.0010%, O ≤ 0.0020%。与现有技术相比，采用本专利技术的优点在于: I)本专利技术提出的超低铝钢，通过同时降低钢中的溶解铝和溶解氧，可以消除钢凝固过程中形成的Al2O3夹杂，研究证明，在本专利技术给出的O和Al含量范围内，溶解的氧和铝不会在凝固过程中形成Al2O3夹杂，彻底消除了 Al2O3系夹杂可能带来的危害。2)本专利技术钢包精炼过程造无氧化铝的酸性还原渣精炼，提高铝脱氧的能力，并最大限度的控制了炉渣的低氧化性，保证了精炼渣脱硫能力，结合铁水预处理脱硫脱磷，可以将钢中有害的S、P元素降低到无害化水平。3)本专利技术通过转炉造双渣冶炼、炉外精炼造无铝渣、以及RH循环脱气，可以将钢中气体含量降低到无害化水平，H < 0.0010%,N ^ 0.0010%，可以消除H和N的危害，特别是消除钢中形成氮化物夹杂的条件，提高钢材的抗疲劳、耐冲击性能。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一步的阐述；实施例仅用于说明本专利技术，而不是以任何方式来限制本专利技术。实施例1 本实施例冶炼的低铝钢钢种的目标成分为(重量百分比):0.12%≤C≤0.18%，0.95% ≤ Si ≤ 1.05%, 1.15% ≤ Mn ≤ 1.25%, 0.02% ≤ Ti ≤0.03%, 0.10% ≤ Ni ≤ 0.20%,0.20% ^ Mo ^ 0.30%, 0.02% ≤ V ≤ 0.03%, O ≤ P ≤ 0.010%, O ≤ S ≤ 0.010%,O ≤ Al ≤ 0.0015%,O ≤ O ≤ 0.0020%,O ≤ H ≤ 0.0010%,O ≤ N ≤ 0.0010%，余量为 Fe。最佳控制成分为(重量百分比):C0.15%, Si 1.00%, Mn 1.20%, Ti 0.02%,Ni0.15%, Mo 0.25%, V 0.03%, P^0.010%, S^0.010%, Al ( 0.0015%, 0^ 0.0020%,H ≤ 0.0010%，N ≤0.0010%，余量为 Fe。冶炼的步骤如下: 铁水预处理:铁水预处理在100吨铁水包内先采用镁-石灰-萤石脱硫，脱硫剂按每吨铁水20kg采用喷吹-搅拌的方法实施，完后拔渣，加入氧化铁和石灰，吹氧脱磷，氧化铁按每吨铁水5kg，石灰按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低铝钢，抗拉强度1290~1300MPa，屈服强度945~950MPa，伸长率为15~15.5%，冲击功Aku?52~54J，其特征在于：所述超低铝钢的化学成分，按质量百分比计算为：0.12%≤C≤0.18%，0.95%≤Si≤1.05%，1.15%≤Mn≤1.25%，0.02%≤Ti≤0.03%，0.10%≤Ni≤0.20%，0.20%≤Mo≤0.30%，0.02%≤V≤0.03%，0≤P≤0.010%，0≤S≤0.010%，?0≤Al≤0.0015%，0≤O≤0.0020%，0≤H≤0.0010%，0≤N≤0.0010%，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种超低铝钢，抗拉强度129(Tl300MPa，屈服强度945~950MPa，伸长率为15~15.5%，冲击功Aku 52~54J，其特征在于:所述超低铝钢的化学成分，按质量百分比计算为:0.12% ≤ C ≤ 0.18%, 0.95% ≤ Si ≤ 1.05%, 1.15% ≤ Mn ≤ 1.25%, 0.02% ≤ Ti ≤ 0.03%,0.10% ^ Ni ^ 0.20%, 0.20% ^ Mo ^ 0.30%, 0.02% ≤ V ≤ 0.03%, O ≤ P ≤ 0.010%,O ^ S ^ 0.010%, O ≤ Al ≤ 0.0015%, O ≤ O ≤ 0.0020%, O ≤ H ≤ 0.0010%, O ≤ N ≤ 0.0010%,余量为Fe。2.如权利要求1所述的一种超低铝钢，其特征在于:超低铝钢的化学成分，按质量百分比计算为:C 0.15%, Si 1.00%, Mn 1.20%, Ti 0.02%, Ni0.15%, Mo 0.25%, V 0.03%,P ≤ 0.010%, S ≤ 0.010%, Al ( 0.0015%, O ≤ 0.0020%, H ≤ 0.0010%, N ≤ 0.0010%，余量为Fe。3.如权利要求1所述的一种超低铝钢的冶炼方法，其特征在于包括如下步骤: (1)采用铁水预处理深脱S、P； (2)转炉脱碳，出钢时用无铝硅铁和锰铁脱氧合金化； (3)吹氩排渣，钢包精炼深脱O、S、P并进行T1、N1、Mo和V元素的微合金化； (4)RH真空循环脱气； (5)钢包软吹氩排渣，进入浇铸工序，采用全保护浇铸。4.如权利要求3所述的一种超低铝钢的冶炼方法，其特征在于:步骤I所述的采用铁水预处理深脱S、P指:铁水预处理采用镁-石灰-萤石脱硫，拔渣后吹氧脱磷，将S和P控制在0.010%以下。5.如权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂荣，王宏明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：