[发明专利]一种控制低铝低钛硅铁加入时机结合中间包电磁搅拌实现轴承钢超高纯净度的冶炼方法

说明书

本发明属于炼钢工艺技术领域，涉及一种控制低铝低钛硅铁加入时机结合中间包电磁搅拌实现轴承钢超高纯净度的冶炼方法，本发明采用“KR‑BOF‑LF‑RH‑(带电磁搅拌的中间包)‑CC”工艺路线。采用常规碱度(碱度≥5.0)进行精炼，通过控制低铝低钛硅铁合金类的加入时机，达到抑制LF过程Al₂O₃夹杂物向低熔点钙铝酸盐夹杂物转变目的，从而实现精炼结束前钢中Al₂O₃系夹杂物控制，然后借助RH真空及带电磁搅拌的中间包，高效去除Al₂O₃系夹杂物，成品T.O可控制在4ppm以内。

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，特别涉及到超高纯净度轴承钢的冶炼控制方法，具体涉及一种控制低铝低钛硅铁加入时机结合中间包电磁搅拌实现轴承钢超高纯净度的冶炼方法。

背景技术

轴承钢的纯净度对其疲劳寿命影响极大，其中的氧含量尤为重要。钢中氧含量越低，越容易获得高寿命的轴承钢。因此，如何实现超低氧轴承钢的冶炼，成为轴承钢冶炼行业的重点问题。

经检索，国内外许多人在超低氧方面进行了诸多研究，但均与本专利存在许多差异。文献“Influence of Silicon on Desulfurization of Al-KilledSteel by CaO–Al2O3 Slag Contained FeO and MnO Influence of Silicon on Desulfurization ofAl-KilledSteel by CaO–Al2O3 Slag Contained FeO and MnO”指出，钢液中的Si对钢液的脱硫效率影响显著，主要在于Si的存在促进了渣钢界面间的反应，从而加速了钢液的脱硫效果，这从另方面也可说明Si会促进钢水中的元素同炉渣的反应，因此本专利强调了硅铁合金的加入顺序，以此来控制钢种夹杂物的成分，减少其被炉渣变相变性的可能。文献“Effect of Silica in Slag on Inclusion Compositions in304 Stainless”指出通过控制炉渣中SiO₂的含量可改变夹杂物的成分，原理在于精炼过程钢水中的Al会还原炉渣中的CaO(反应Al+CaO→Al2O3+Ca)，而当炉渣中SiO₂含量较高时，会促进被还原进入钢水的Ca与SiO₂反应(反应Ca+SiO2→CaO+Si)，使得Ca重新成为CaO进入炉渣中，这也就可以阻止精炼过程夹杂物转变为低熔点钙铝酸盐夹杂物，文中指出当采用CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO-CaF₂渣系(SiO₂＝10％)时，加入Al之后迅速生成了氧化铝，之后转变为镁铝尖晶石，就不再继续转变了；但采用CaO-Al₂O₃-MgO-CaF₂渣系(SiO₂＝0％)时，发现夹杂物由氧化铝转变为镁铝尖晶石之后，继续转变为CaO-Al₂O₃-MgO类液态夹杂物。文献“中间包等离子加热和电磁搅拌复合技术的开发与使用”指出通过中间包采用等离子加热结合中间包电磁搅拌的方式能促进夹杂物上浮，达到净化钢水的作用。文中虽然提到可以利用中间包电磁搅拌的技术达到提高钢水洁净度，从而降低钢水氧含量的，但并没有考虑夹杂物的类型(固态还是液态夹杂物)对于去除效率的影响，也没有涉及如何将夹杂物控制为Al₂O₃类夹杂物的方法，因此很难将带电磁搅拌中间包的作用发挥至最佳。文献“1.An Overview of Steel CleanlinessFrom an indursty perspective”指出，普通硅铁合金中含有一定量的Ca(0.1％或＞2％)，这部分Ca会导致精炼过程夹杂物被变相钙处理，进而转变为低熔点钙铝酸盐，因此本发明要求适用低铝低钛硅铁(钙含量约0.025％)，以防止由于普通硅铁带入的Ca的影响。国际专利申请号PCT/IB2015/050493“METHOD AND APPARTUS TO MAINTAIN AHOMOGENIZED MELTAND CONTROLLED FIELDS OF A MOLTEN METAL(熔融金属流场、均质化控制的方法和装置)”指出，利用中间包电磁搅拌技术可以很好地控制中间包温度场的均匀性，同时可以净化钢水，提高钢水中夹杂物的去除率。国际专利申请号PCT/EP2013/053250“METHOD,CONTROLLERAND TUNDISH CONTROL SYSTEM FOR A CONTINUOUS CASTING PROCESS(一种连铸过程的方法、控制器和中间包控制系统)”指出，通过中间包电磁搅拌设备可以持续冶炼高质量钢材产品，均匀钢水成分、净化钢水。前面两个专利仅涉及中间包带电磁搅拌后的温度或夹杂物控制好处，并没有涉及前道工序夹杂物的控制方法，因此同本文在控制前道工序夹杂物控制，同时结合RH、带电磁搅拌中间包工序去除高熔点的Al₂O₃夹杂物，进而获得超低氧轴承钢存在明显区别。