一种控制高强度低合金钢中低熔点夹杂物的方法技术

本发明专利技术提出一种控制高强度低合金钢中低熔点夹杂物的方法，该方法包括以下步骤：1.向钢包出钢，出钢开始后向钢包内钢水加入添加剂，其中添加剂包括铁合金、铝脱氧剂、缓释脱氧剂、石灰；2.在钢包中进行LF精炼，精炼过程中炉渣碱度范围为3～6；经LF化渣后精炼渣成分的质量百分比为：CaO：50%～65%、MgO：6%～12%、Al2O3：13%～26%、SiO2：9%～19%、(FeO+MnO)<0.5%；3.化渣结束后，进行钢包底吹Ar气强搅拌脱硫；4.在强搅拌及随后过程中进行炉渣-钢液-夹杂物之间的反应。本发明专利技术的优点在于获得良好脱氧、脱硫效果的同时，将钢中非金属夹杂物的组成控制在CaO-MgO-Al2O3(-SiO2)相图较高熔点区域，夹杂物不易聚合且在后续轧制过程中变形较小，达到控制高强度低合金钢板中大型长条状夹杂物的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炼钢精炼
，特别是提供了。
技术介绍
高强度低合金钢(HSLA)广泛用于高层建筑、海洋平台、大跨度桥梁、管线钢板等，对强度、低温冲击韧性、抗氢致裂纹(HIC)性能等有很高要求。非金属夹杂物，尤其是长条状夹杂物对其性能影响很大。这主要是因为(I)长条状夹杂物对钢板非轧制方向性能影响显著，造成钢材的各向异性；(2)HIC裂纹等大多在条状(或串状)夹杂物处形成，并由此扩展最终造成产品失效。MnS夹杂物在轧制过程中很容易延展为长条状，因此这类钢种要求将钢中硫含量控制在很低含量水平。为了冶炼低硫钢水，目前HSLA钢炼钢工艺主要采用铝脱氧，高碱度、高Al2O3含量、还原性炉渣对钢水进行二次精炼。原日本钢管公司采用的精炼渣为CaO SiO2 =Al2O3 = 60% 10% :30%，神户制钢公司藤本英明等研究得到的合理渣系为CaO =SiO2 Al2O3 = 60 65% 4 6% 30 35% ;德国Dillingen公司选用的精炼渣系成分大约为60% Ca0-30% Al203-8% SiO2 ;国内宝钢超低硫管线钢LF脱硫后炉渣的主要参数有碱度>7,A1203>30%, (FeO+MnOXO. 5%。综上所述，现有技术中精炼渣系的特点为(I)碱度(CaO/SiO2)在6以上；(2) Al2O3含量在25%以上。 采用铝脱氧和上述高碱度、高Al2O3含量、还原性炉渣对钢水进行精炼，钢中的Al便与精炼渣或耐火材料中的MgO、CaO反应生成少量Mg、Ca进入钢液，这些Mg、Ca进而促使铝脱氧产物Al2O3经历Mg0-Al203、CaO-Al2O3-MgO或CaO-Al2O3系转变，最终钢中生成较多的Al2O3-CaO或CaO-CaS-Al2O3系夹杂物，包括一些低熔点的钙铝酸盐(如12Ca0 · 7A1203、CaO · Al2O3 )。这些低熔点的钙铝酸盐在后续轧制中同样会延展为长条状，造成高强度低合金钢板延性、抗HIC等性能降低，严重影响其使用性能。随着HSLA钢强度的提高，夹杂物对钢材性能的不利影响变得更加显著。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术在出钢铝脱氧的基础上，炉外精炼采用与目前广泛使用的高碱度、高Al2O3含量炉渣显著不同的精炼渣，通过炉渣-钢液-夹杂物之间的反应，抑制夹杂物向Al2O3-CaO或CaO-CaS-Al2O3系转变，将钢中夹杂物组成控制为熔点较高 15000C )的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系，在获得良好脱氧、脱硫效果的同时，解决影响HSLA钢板性能的夹杂物问题。为此，本专利技术的目的在于提出控制高强度低合金钢中低熔点夹杂物的方法。其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、向钢包出钢，出钢开始后向钢包内钢水中加入添加剂，其中添加剂包括铁合金、铝脱氧剂、缓释脱氧剂、石灰；步骤二、在钢包中进行LF精炼，控制炉渣的碱度(Ca0%/Si02%)范围在3_6之间，具体的组元含量是将LF化渣后精炼渣成分的质量百分比控制为CaO 50% 65%、MgO 6% 12%、Al2O3 13% 26%、SiO2 9% 19%、(FeO+MnO)〈O. 5% ；步骤三、化渣结束后，进行钢包底吹Ar气强搅拌脱硫；步骤四、在强搅拌及随后过程中进行炉渣-钢液-夹杂物之间的反应。优选地，所述铝脱氧剂为铝粒、铝铁合金或铝锰铁，所述缓释脱氧剂为铝粉和CaO混合物。优选地，步骤一出钢结束后钢液中Al含量为O. 015% O. 08%。优选地，出钢过程中添加剂的添加在出钢量为O 1/2内完成。优选地，步骤三中Ar气流量范围为800Nl/min 1800Nl/min，优选地，经步骤三强搅拌后钢液中硫含量在O. 003%以下。优选地，经步骤四的所述反应后钢液中夹杂物的组成为CaO 26% 53%、MgO 9% 45%、Al2O3 :17% 34%、SiO2 8% 14%。本专利技术的优点在于获 得良好脱氧、脱硫效果的同时，将钢中非金属夹杂物的组成控制在CaO-MgO-Al2O3 (-SiO2)相图较高熔点区域(彡1500°C )，夹杂物不易聚合且在后续轧制过程中变形较小，达到控制高强度低合金钢板中大型长条状夹杂物的目的。附图说明图1为与本专利技术实施例一中渣系平衡的HSLA钢中非金属夹杂物的典型形貌。图2为与本专利技术实施例一中渣系相平衡的HSLA钢中随机观察的夹杂物的成分在相图中的分布。具体实施例方式参照下面的描述和附图，将清楚本专利技术的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本专利技术的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本专利技术的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本专利技术的实施例的范围不受此限制。相反，本专利技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。本专利技术中控制高强度低合金钢中低熔点夹杂物的方法是在各步骤中控制如下工艺参数步骤一、向钢包出钢，出钢开始后向钢包内钢水中加入铁合金(如，硅铁、锰铁等)、铝脱氧剂(如，铝粒、铝铁合金、铝锰铁等)、缓释脱氧剂(如，铝粉+CaO)、石灰等添加剂。其中，铝的加入量须满足出钢结束后钢液中Al含量(质量百分比)为O. 015% O. 08%，出钢过程加料应在出钢量为O 1/2内完成。步骤二、在钢包中进行LF精炼，精炼过程中控制炉渣碱度(即Ca0/Si02的比值)范围为3 6 ;经LF化渣后精炼渣成分的质量百分比控制为CaO :50% 65%、Mg0 6% 12%、Al2O3 13% 26%、SiO2 9% 19%、(FeO+MnO) <0. 5%。步骤三、化渣结束后，进行钢包底吹Ar气强搅拌脱硫。Ar流量范围为800Nl/min 1800Nl/min，脱硫处理后钢液硫含量能够控制在O. 003% 以下。步骤四、在强搅拌及随后过程中发生炉渣-钢液-夹杂物之间的反应。LF精炼结束时钢液中夹杂物的主要组成为CaO :26%_53%、MgO :9%_45%、Al2O3 17%-34%、SiO2 :8%-14%。以下根据一个实施例详细描述本专利技术的技术方案，并结合具体试验结果表明本专利技术技术方案的技术效果。具体实施例一步骤一、从210吨氧气顶底复吹转炉向钢包出钢，在出钢过程中加入铝铁1100kg，其中铝铁合金中铝含量为40wt%，石灰900kg，萤石240kg，所有加料在出钢量为1/4时完成；出钢结束后钢液中铝含量为O. 04wt%。步骤二、LF精炼过程中炉渣碱度(即Ca0/Si02比值)为3. 5-5 ;化渣结束时炉渣组成(本实施例中取八个炉次的平均值)为CaO 54. 79wt% ；Si02 :12. 31wt% ；A1203 :21. 37wt% ；MgO 7. 82wt% ；T. Fe+MnO :0. 52wt%0步骤三、化渣结束后，进行钢包底吹 Ar气强搅拌脱硫，Ar流量为1200Nl/min，底吹时间为15分钟。LF精炼结束时八个炉次钢液的硫含量在O. 0006 O. 0018%之间。步骤四、在强搅拌及随后过程中发生炉渣-钢液-夹杂物之间的反应，LF精炼结束时钢液中夹杂物属于不易聚合且在后续轧制过程中变形较小的较高熔点夹杂物。图1为LF精炼结束时HSLA钢中非金属夹杂物的典型形貌。夹杂物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制高强度低合金(HSLA)钢中低熔点夹杂物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、向钢包出钢，出钢开始后向钢包内钢水中加入添加剂，其中添加剂包括铁合金、铝脱氧剂、缓释脱氧剂、石灰；步骤二、在钢包中进行LF精炼，精炼过程中控制炉渣碱度范围为3～6；经LF化渣后精炼渣成分的质量百分比控制为：CaO：50%～65%、MgO：6%～12%、Al2O3：13%～26%、SiO2：9%～19%、(FeO+MnO)<0.5%；步骤三、化渣结束后，进行钢包底吹Ar气强搅拌脱硫；步骤四、在强搅拌及随后过程中进行炉渣?钢液?夹杂物之间的反应。

【技术特征摘要】
1.一种控制高强度低合金(HSLA)钢中低熔点夹杂物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、向钢包出钢，出钢开始后向钢包内钢水中加入添加剂，其中添加剂包括铁合金、铝脱氧剂、缓释脱氧剂、石灰；步骤二、在钢包中进行LF精炼，精炼过程中控制炉渣碱度范围为3 6 ;经LF化渣后精炼渣成分的质量百分比控制为CaO 50% 65%、MgO 6% 12%、Al2O3 13% 26%、SiO2 9% 19%、(FeO+MnO)〈O. 5% ；步骤三、化渣结束后，进行钢包底吹Ar气强搅拌脱硫；步骤四、在强搅拌及随后过程中进行炉渣-钢液-夹杂物之间的反应。2.如权利要求1所述的控制高强度低合金钢中低熔点夹杂物的方法，其特征在于，所述铝脱氧剂为铝粒、铝铁合金或铝锰铁，所述缓释脱氧剂为铝粉和CaO混合物。3.如权利要求1所述的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：于会香，王新华，姜敏，黄福祥，王万军，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：