[发明专利]一种高硅低氧洁净钢的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别提供了一种高硅低氧洁净钢的冶炼方法，主要针对对于疲劳性能要求较高的高硅洁净钢的生产。

背景技术

国内外洁净钢生产工艺主要有两种，一种是铝强脱氧，一种采用硅锰弱脱氧。

为降低钢中氧含量，一般采用Al强脱氧，但研究表明引起疲劳破坏的夹杂物往往是带棱角的、尺寸超过20μm的富Al₂O₃的氧化物夹杂，另外采用Al脱氧在浇铸过程中也容易出现水口堵塞现象，因此对于Al脱氧工艺促进富Al₂O₃的氧化物夹杂上浮去除是主要难点。采用高碱度还原性精炼渣，可将钢中夹杂物控制在CaO(MgO)-Al₂O₃-SiO₂相图中的1400～1500℃区域，同时有利于吸附Al脱氧产物，但是高硅钢Si含量高，很难获得碱度在4以上的炉渣。

对于高Si钢，目前国内外多采用LF+RH双精炼工艺生产低氧钢，利用硅含量较高的特点采用SiMn脱氧，控制精炼渣碱度在1左右，钢中Al、Ca含量≤5ppm，可以将钢中的夹杂物控制在CaO(MgO)-Al₂O₃-SiO₂相图中的1300～1350℃低熔点塑性区。采用该脱氧工艺，钢中夹杂物细小(尺寸≤5μm，有些夹杂物尺寸为纳米级)、变形性能优良，但夹杂物数量较多，全氧含量高，需通过较长的精炼时间促进脱氧产物上浮，不经济。

由此针对高硅钢精炼过程难获得较高的精炼渣碱度开发了一种高硅低氧洁净钢的冶炼方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种高硅低氧洁净钢的冶炼方法，解决了现有洁净钢高硅钢精炼过程碱度低不利于吸附夹杂的问题。通过采用Al粒+电石渣面扩散脱氧、禁止使用硅铁粉或者碳化硅，实现提高精炼过程炉渣碱度并降低炉渣氧化性，有利于吸附铝脱氧产物，提高钢材洁净度，可将钢中T[O]控制在：6-10ppm。

本发明为降低钢中的氧含量，首先通过控制转炉终点碳含量控制钢水原始氧含量，要求根据钢种成品成分尽量提高转炉终点碳含量，从而控制转炉终点氧活度＜300ppm；转炉出钢过程控制下渣量，并采用铝系脱氧剂、CaO系渣料进行出钢预精炼，尽早进行脱氧、渣精炼；LF精炼过程采用专用合成渣、铝钒土等原料造渣，调整LF炉渣碱度为4-6；采用Al粒和电石渣面扩散脱氧，禁止使用硅铁粉、碳化硅，控制渣中TFe+MnO≤1％，有利于保持炉渣碱度≥4；LF精炼结束后软吹氩搅拌促进小颗粒夹杂物上浮。具体步骤及关键控制点如下：

1、转炉冶炼

转炉采用终点高拉碳，根据钢种成品成分尽量提高转炉终点碳含量，一般控制[C]：0.08％-0.30％，同时减少或者避免后吹，控制钢液氧活度＜300ppm。

为控制钢材的自由氧含量，转炉出钢过程先采用Al脱氧，后进行合金化；为缩短LF精炼周期、减轻精炼负担，采用出钢过程添加CaO系渣料提前造高碱度炉渣进行预精炼，具体步骤及关键控制点如下：

(1)出钢采用挡渣或者留钢操作，对于下渣量较大的炉次可采用炉后扒渣，控制到LF精炼站的渣层厚度：20-70mm；

(2)转炉出钢1/5时添加渣料，加入量按3-6kg/t钢；

(3)转炉出钢2/5时添加Al系脱氧剂脱氧，按到LF精炼站Alt：0.030-0.065％控制，最终控制钢中氧活度为10ppm以下；然后合金化。

2、LF精炼

钢包入LF精炼位后电极加热，添加合成渣、铝钒土、萤石造高碱度精炼渣，添加量按8-12kg/t钢，萤石添加量按10-15kg/100kg石灰，铝钒土的加入量以保证精炼渣中Al₂O₃质量分数达到25-40％控制。

精炼过程渣面添加Al粒、电石渣面扩散脱氧，避免添加硅铁粉、碳化硅，保证炉渣具有较高的碱度，R：4-6，炉渣氧化性TFe+MnO质量百分比例≤1％，Al粒+电石添加量为0.4-0.7kg/t钢。

精炼结束喂硅钙线进行钙处理，促进脱氧产物转变为低熔点CaO-Al₂O₃-SiO₂系夹杂物，夹杂物熔点1400℃～1500℃。

精炼结束后钢包底吹氩气搅拌，流量为30～50NL/min，保持时间大于10min。

具体实施方式