一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法
2023-09-21 01:26:25 2
專利名稱：一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法
技術領域：
本發明涉及冶金技術領域，特別涉及一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法。
背景技術：
隨著社會的發展，對鋼的綜合性能要求日趨嚴格，對合金結構鋼提出了更高強度、 更高安全性、長壽命和低成本的迫切要求。大量的研究表明，鋼中大尺寸夾雜物嚴重地影響著鋼的疲勞性能和其他力學性能，特別是對於高強度鋼的疲勞性能，大尺寸的夾雜物成為主要的裂紋源。在所有夾雜物中，無論是鈣鋁酸鹽類、氧化鋁類還是硫化物類，它們雖然對疲勞強度有不同的影響，但主要是由於自身尺寸不同造成的影響。夾雜物尺寸就成為控制疲勞破壞的最主要因素。冶金工業一方面通過應用各種冶煉工藝使夾雜物含量越來越少，尺寸越來越小； 另一方面則是將夾雜物改性，使夾雜物在熱加工中較易變形，使夾雜物塑性化，如鈣處理。 鈣處理一般是在澆濤前一次性加入足夠的鈣，對鋼液進行處理。通過鈣處理的方法可以生成12Ca0 7A1203和CaO Al2O3等低熔點夾雜物，這類夾雜物在軋制過程可以發生稍許變形，因而能夠減少夾雜物-鋼基體界面上生成裂紋和空洞，有利於改善鋼材的疲勞性能； 除此之外，這類夾雜物不會粘結在水口上，造成水口堵塞，可以大大改善鋁鎮靜鋼的澆鑄性能。可是，鈣處理變性得到的非金屬夾雜物浸潤角大，不易上浮，因上浮時間少容易殘留在鋼中，生成少量大尺寸的CaO-Al2O3系夾雜物，容易導致鋼中非金屬夾雜物超標。因此，對高品質鋼一般不允許鈣處理。理論分析表明，鋼中酸溶鋁增加時，與之平衡的溶解氧呈下降趨勢，當酸溶鋁含量在0.029Γ0.05%時，鋼中氧活度為(2 4)Χ10_4%。因此，生產低氧鋼宜採用鋁脫氧。採用鋁脫氧常會帶來鋼水可澆性差，連鑄水口粘接、堵塞等問題，一些企業在生產優質鋼時，為了不進行鈣處理而保證澆注，不得不將鋁含量控制在0. 01%以下，從而造成全氧偏高，鋼水的潔淨度受到一定的影響。
發明內容
本發明的目的在於提供一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，以解決棒線材合金鋼的夾雜物超標的問題，改善鋼水的潔淨度，並提高鋼水的可澆性。本發明的技術解決方案是採用「轉爐冶煉一LF精煉一RH精煉一方坯連鑄」生產工藝，生產在LF精煉結束時對鋼水進行鈣處理，經軟吹後再進行RH處理，具體的操作步驟如下
(1)轉爐冶煉的鋼液採用鋁進行脫氧，使鋼液中氧氣體積百分比含量<10Χ10_4%後， 進行LF精煉，精煉過程中控制爐渣中的成分為CaO :45 57wt%，Al2O3 :18 30wt%，SiO2 3 15wt%，MgO :5 10wt%，FeO :<lwt%, LF 精煉時間 30mirT55min ；
(2)LF精煉結束時，向鋼液餵入鐵鈣線、矽鈣線或實心鈣線，餵線速度5(T250m/min，控制鋼液中的鈣鋁質量百分比為(0. 08 0. 16) 1 ；(3)餵線完畢後，對鋼液進行軟吹氬氣，軟吹時間為flOmin，軟吹氣量控制在 20 50NL/min ；
(4)對鋼液進行RH真空處理，控制真空度小於^7Pa，處理時間20mirT40min，純脫氣時間10mirT30min，提升氣量為130(Tl600NL/min，經RH真空處理後，鋼液中的鈣含量小於 10X10_4wt% ；
(5)RH真空處理完畢後，對鋼液進行軟吹氬氣，軟吹時間10mirT25min，軟吹氣量控制 20 50NL/min ；
(6)加入中間包覆蓋劑，採用連鑄鋼包長水口吹氬保護澆注；
所述的棒線材合金鋼為軸承鋼、彈簧鋼或冷鐓鋼；
所述的步驟(2)中餵入的鈣線中矽鈣線的直徑為13 i 0. 6mm，其中矽含量為5(T65wt%， 鈣含量> ，餘量為雜質；鐵鈣線的直徑為13 i 0. 6mm，其中鐵含量> 6#t%，鈣含量 ^ 30wt%，餘量為雜質；實心鈣線的直徑為9. 5i 0. 5mm，其中鈣含量> 97%，餘量為雜質；
所述的步驟(6)中，中間包覆蓋劑的成分為CaO :45^55wt%, Al2O3 :30^40wt%, SiO2 彡 9wt%, MgO 彡 6wt%。本發明的優點在於
1.生產高品質鋼，採用鈣處理夾雜物不會超標。常規工藝通常在澆注前一次性加鈣進行鈣處理，易生成較大的夾雜物且不易上浮，導致夾雜物超標。本發明將鈣處理放在LF 處理結束後，夾雜物在此時即轉變為液態的夾雜物，即使生成較大的夾雜物，經過RH的循環處理和兩次軟吹操作，液態夾雜物上浮時間至少比常規工藝長30min，尺寸較大的夾雜物 (直徑大於IOym)也完全可以碰撞聚合併從鋼液中排出。大尺寸的夾雜物得到控制，鋼的疲勞性能也會相應提高；
2.鋼水可澆性好，可以適當控制鋁含量，進一步降低全氧。因鋼中的夾雜物呈液態，不易在水口粘結，不能造成水口堵塞，鋼水的可澆性大大改善，因此，易將鋁控制在 0. 029Γ0. 04%，進一步降低鋼中的全氧，鋼中的夾雜物也相應減少；
3.可使夾雜物塑性化，改善鋼的疲勞性能。因夾雜物熔點低，在鋼中呈現液態球狀。在熱軋時，熔點低的夾雜物可以發生稍許變形，因而能夠減少夾雜物-鋼基體界面上生成裂紋和空洞，有利於改善鋼材的疲勞性能。此外，由於較低熔點的球狀夾雜物與鋼基體界面應力集中程度降低，這也有利於改善鋼材的疲勞性能；
4.鋼水的鈣含量可控。在真空條件下，鋼中的溶解鈣易生成鈣蒸氣從鋼中逸出，因此在RH本處理的過程中，鋼中的鈣含量會越來越少，最終可以使鈣含量小於10 X WX這樣可以避免因鈣含量高再次產生較大尺寸的夾雜物。表1為原有鈣處理工藝、無鈣處理工藝與本發明所得的夾雜物評級。評級方法參照GB/T 10561-2005，從表1可以看出，本發明相比原鈣處理工藝D類夾雜物級別明顯降低， 相比無鈣處理工藝，夾雜物等級並沒有超標；
表1
權利要求
1.一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特徵在於，按以下工藝步驟進行(1)轉爐冶煉的鋼液採用鋁進行脫氧，使鋼液中氧氣體積百分比含量<10X10_4%後， 進行LF精煉，精煉過程中控制爐渣中的成分為CaO :45 57wt%，Al2O3 :18 30wt%，SiO2 3 15wt%，MgO :5 10wt%，FeO :<lwt%, LF 精煉時間 30mirT55min ；(2)LF精煉結束時，向鋼液餵入鐵鈣線、矽鈣線或實心鈣線，餵線速度5(T250m/min，控制鋼液中的鈣鋁質量百分比為(0. 08 0. 16) 1 ；(3)餵線完畢後，對鋼液進行軟吹氬氣，軟吹時間為flOmin，軟吹氣量控制在 20 50NL/min ；(4)對鋼液進行RH真空處理，控制真空度小於^7Pa，處理時間20mirT40min，純脫氣時間10mirT30min，提升氣量為130(Tl600NL/min，經RH真空處理後，鋼液中的鈣含量小於 10X10_4wt% ；(5)RH真空處理完畢後，對鋼液進行軟吹氬氣，軟吹時間10mirT25min，軟吹氣量控制 20 50NL/min ；(6)加入中間包覆蓋劑，採用連鑄鋼包長水口吹氬保護澆注。
2.根據權利要求1所述的一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特徵在於，所述的棒線材合金鋼為軸承鋼、彈簧鋼或冷鐓鋼。
3.根據權利要求1所述的一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特徵在於，所述的步驟(2)中餵入的鈣線中矽鈣線的直徑為13 士 0. 6mm，其中矽含量為5(T65wt%，鈣含量彡，餘量為雜質；鐵鈣線的直徑為13 士 0. 6mm，其中鐵含量彡，鈣含量彡30wt%，餘量為雜質；實心鈣線的直徑為9. ο M) 5mm, 其中鈣含量> 97%，餘量為雜質。
4.根據權利要求1所述的一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特徵在於，所述的步驟(6)中，中間包覆蓋劑的成分為CaO :45 55wt%，Al2O3 :30 40wt%，SiO2 ^ 9wt%，MgO 彡 6wt%。
全文摘要
本發明涉及冶金技術領域，特別涉及一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，解決棒線材合金鋼的夾雜物超標的問題，改善鋼水的潔淨度，並提高鋼水的可澆性。本發明的技術方案是採用「轉爐冶煉→LF精煉→RH精煉→方坯連鑄」生產工藝，生產在LF精煉結束時對鋼水進行鈣處理，經軟吹後再進行RH處理，具體步驟如下(1)轉爐冶煉的鋼液採用鋁進行脫氧；(2)LF精煉結束時，向鋼液餵入鈣線；(3)餵線完畢後，對鋼液進行軟吹氬氣；(4)對鋼液進行RH真空處理；(5)RH真空處理完畢後，對鋼液進行軟吹氬氣；(6)加入中間包覆蓋劑，採用連鑄鋼包長水口吹氬保護澆注；本發明較大的節省了生產成本，且夾雜物評級相比原工藝明顯下降。
文檔編號C21C7/00GK102399938SQ201110385780
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者張治廣, 戴永剛, 朱苗勇, 李富偉, 李智, 王秋坤, 田新中, 胡黎寧, 蘇慶林, 鄧志銀, 鍾保軍, 陰峻峰 申請人:東北大學, 邢臺鋼鐵有限責任公司