一种帘线钢超低熔点塑性夹杂物控制方法与流程

本发明属于炼钢
技术领域：
，尤其涉及一种帘线钢超低熔点塑性夹杂物控制方法。
背景技术：
：帘线钢是常见的橡胶骨架材料，是各种汽车、卡车、飞机子午线轮胎以及其他橡胶骨架材料不可或缺的产品。帘线钢一般是将φ5.5-8mm盘条拉拔成φ0.15-0.38mm范围的细丝，然后捻股成线。由于帘线钢需要拉拔成细丝，因此，对帘线钢的整体质量控制有较高的要求。尤其对帘线钢洁净度的要求最为严格，需控制钢中夹杂物数量尽量少，同时对钢中夹杂物的类型、尺寸及形态等也都有严格的要求，综合导致帘线钢生产难度较大。目前帘线钢生产主要有两种路线。一种是夹杂物塑性化工艺路线。如中国专利201510631871.8所提供的，主要是控制mno-sio2-al2o3系硅锰脱氧产物、cao-sio2-al2o3系钢水与精炼渣反应产物两大类低熔点塑性夹杂，即锰铝榴石(3mno-al2o3-3sio2)及其周围的低熔点区域、钙斜长石(cao·al2o3·2sio2)与假硅灰石(cao·sio2)相邻的周边低熔点区域，夹杂物熔点较低(≤1400℃)，变形性良好，但是该低熔点区成分范围窄，工业大生产很难保证夹杂物成分精确控制在该低熔点区域。此外，该类型夹杂物熔点虽然较低，但由于夹杂物中cao、al2o3等组分含量较高，盘条轧制拉拔过程中夹杂物变形能力差。另一种是洁净化工艺路线，该工艺路线不仅控制夹杂物成分在低熔点塑性区，还追求钢中夹杂物数量极少，钢水洁净度极高，该种工艺路线一般经过rh处理，工艺流程长，生产成本高。所以为解决以上问题，通过合理控制初炼炉出钢条件，采用精准脱氧合金化及造渣工艺，控制钢水中夹杂物为高mno组分的硅锰复合夹杂；严格规范lf精炼操作，减弱精炼全流程渣金反应，控制钢水中夹杂物主要为低熔点sio2-mno-(cao-mgo-al2o3)系夹杂，其中sio2≥45％、mno≥20％、cao+mgo+al2o3≤25％，实现将夹杂物熔点控制在1200℃左右。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种帘线钢超低熔点塑性夹杂物控制方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种帘线钢超低熔点塑性夹杂物控制方法，按冶炼—精炼—连铸工艺流程进行生产，所述帘线钢的成分按质量百分比为：c＝0.70％～1.0％、si＝0.15％～0.40％、mn＝0.40％～0.80％、p≤0.02％、s≤0.015％，其余为fe和其它不可避免的杂质；所述方法包括：步骤1：冶炼，控制钢水出钢温度为1660-1700℃，钢水中o含量≥0.035％，c含量≥0.045％；步骤2：出钢控制，出钢量达到20％时，首先向钢包中加入锰合金4-6kg/t钢水，随后加入碳粉2-3kg/t钢水，当出钢量达到80％，加入碳粉4-8kg/t钢水，出钢结束后，在钢水表面加入sic或硅粒进行脱氧；步骤3：精炼，将钢水中mn、c元素调整达到目标成分后加入硅合金，将钢水中si元素调整到目标成分，当钢水成分和温度均达标后进行软搅拌处理；步骤4：连铸。优选的，所述步骤2中，还包括：在出钢过程中，采用挡渣锥或滑板进行挡渣，控制下渣量≤2kg/t钢水。优选的，所述步骤2中，还包括：在出钢过程中，不加入任何造渣料，当出钢结束后，向钢包中加入0.5-1.5kg/t钢水的sic使其均匀覆盖于钢水表面。优选的，所述步骤2中，还包括：出钢过程中，向钢包中的钢水吹入氩气进行搅拌，出钢过程氩气底吹流量为1000-1200nl/min，出钢结束后，氩气底吹流量降低至100-300nl/min，吹入氩气时间为4-6min。优选的，所述步骤3中，还包括：将钢水所有元素成分调整命中产品目标成分后，向钢包中加入0.5-1.5kg/t钢水的sic，随后再加入10-15kg/t钢水的合成渣。进一步地，所述合成渣的成分按质量百分数计为cao：35-45％、sio2：40-50％、mno：3-5％、al2o3≤2％、mgo≤5％，以及其它不可避免的杂质。进一步地，加入所述合成渣时，通电加快合成渣熔化同时底部吹入氩气进行搅拌，氩气底吹流量为200-300nl/min，当合成渣熔化完成且钢水达到目标温度1510-1535℃后，停止通电，氩气底吹流量降低至30-100nl/min，氩气吹入时间大于20min。优选的，上述生产方法得到的钢水中夹杂物主要为低熔点sio2-mno-(cao-mgo-al2o3)系夹杂，其中sio2≥45％、mno≥20％、cao+mgo+al2o3≤25％，以及少量其它成分。本发明冶炼工艺的原理如下：线材产品常规脱氧元素主要包括al、si、mn，al脱氧能力显著大于si、mn，si元素脱氧能力大于mn元素。帘线钢主要为硅锰脱氧钢，由于si元素脱氧能力大于mn元素，希望在硅锰脱氧钢中得到高mno组分的低熔点塑性夹杂物非常困难，目前暂无相关文献报道。首先，生产过程中即使先加mn脱氧，产生mno夹杂，但加入si元素后仍会将mno还原，形成sio2组分为主的夹杂物；其次，加入造渣料后，一般含有cao组分，cao碱性显著强于mno，与sio2结合能力也强于mno，通过渣金反应会逐渐将夹杂物中的mno置换出来，因此，常规冶炼工艺在工业大生产中很难得到高mno组分的低熔点sio2-mno系复合夹杂。传统工艺生产帘线钢过程中，转炉或电炉终点高碳、低氧出钢，出钢过程加硅铁、锰合金脱氧合金化，再加入碳粉，同时加入石灰、萤石或合成渣造渣。由于si脱氧能力强于mn，同时钢水中o含量一般小于0.04％，mn元素参与脱氧反应极少。此外，由于帘线钢普遍采用碱度在1.0左右的酸性渣，且底吹搅拌强度控制不当，极易造成夹杂物中mgo组分含量偏高。获得的夹杂物主要为sio2-cao-al2o3-mgo组成的复合夹杂，其中sio2含量35-65％，cao含量25-45％，al2o3在10-20％，mgo含量0-15％，少量其它组分。为了解决上述问题，得到高mno组分的超低熔点的塑性夹杂物，首先，适当提高转炉出钢钢水氧含量，然后先加锰合金脱氧，促进钢水中的o与mn元素反应，生成mno夹杂，再加入适量碳粉辅助脱氧，将钢水中氧含量降至较低的水平。转炉出钢过程不加石灰等造渣料，避免渣金反应使渣中cao将mno置换出来，只在钢包表面加入sic或硅粒对钢水液面进行覆盖，防止空气氧化，同时对钢水进行扩散脱氧。精炼进站待mn、c元素调整达标后再加入硅合金调整钢水si含量，缩短金属si对钢水中mno夹杂的还原时间。转炉出钢、lf精炼过程全程开小底吹，尤其将si元素加入后，钢包底吹流量进一步降低，减弱si对mno的还原；转炉出钢不加渣料、精炼过程合成渣在钢水成分命中后加入，减少炉渣中的cao、sio2等组分进入钢水；同时渣金时间反应短，底吹搅拌强度控制弱，降低了对耐材的侵蚀，减少mgo进入钢水，影响夹杂物组成。通过一些列措施得到高mno组分的sio2-mno系低熔点夹杂物，其中sio2≥45％、mno≥20％、cao+mgo+al2o3≤25％，以及少量其它成分。同现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下两个方面：(1)通过冶炼和精炼过程中新的脱氧合金化及造渣工艺模式，使夹杂物中mno组分提高，实现了超低熔点的sio2-mno系夹杂工业化生产控制，对推动高端线材产品质量的提升具有重大意义，尤其对高强度帘线钢、切割丝、气门弹簧等产品。(2)解决了造渣料向钢水中输入cao、al2o3、mgo等有害组分的控制问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为原工艺生产方法帘线钢连铸坯中典型夹杂物的示意图一；图2为原工艺生产方法帘线钢连铸坯中典型夹杂物的示意图二；图3为本发明具体实施例的帘线钢中超低熔点塑性夹杂物生产方法生产的帘线钢连铸坯中典型夹杂物的示意图一；图4为本发明具体实施例的帘线钢中超低熔点塑性夹杂物生产方法生产的帘线钢连铸坯中典型夹杂物的示意图二。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：(1)采用120t转炉冶炼，转炉冶炼出钢过程采用滑板挡渣和留钢操作，留钢量在3t左右，转炉终点控制情况如表1所示。表1转炉出钢终点控制情况炉号终点温度，℃终点碳，％终点氧，％下渣量，kg/t(a)16600.0820.0352.0(b)17000.0450.0651.6(c)16860.0620.0491.5(2)转炉出钢20％左右开始向钢包内按顺序加入锰合金、碳粉，出钢80％时再将余下的碳粉全部加完，出钢过程不加造渣料，出钢结束向钢包表面加入一定的的sic，均匀覆盖钢水表面。合金加入量如下表所示。表2转炉出钢合金碳粉加入情况炉号金属锰，kg/t碳粉，kg/tsic，kg/t(a)42.00.5(b)63.01.5(c)52.51.1(3)转炉出钢过程及出钢结束控制合适的底吹流量，搅拌一定时间后运至lf精炼，同时取样测定钢水成分，钢包底吹流量控制如表3所示。表3转炉底吹控制参数炉号出钢过程底吹流量，nl/min出钢结束底吹流量，nl/min搅拌时间，min(a)10001004(b)12003006(c)11002505(4)lf进站根据转炉出钢结束所取钢水样品成分，先将mn、c元素调整达到目标成分，再加入低钛低铝硅铁将si含量命中目标成分。钢水所有元素成分均命中产品目标成分后，向钢包渣面加入适量的sic，然后再加入一定合成渣。加入情况及合成渣成分如下表所示。表4造渣料加入情况炉号合成渣，kg/tsic，kg/t(a)100.5(b)151.5(c)131.1(5)加合成渣过程通电加快化渣，控制合适的底吹流量，使炉渣快速熔化完成，且钢水温度达标后，降低底吹流量进行软搅拌，如下表所示。表5底吹搅拌参数炉号化渣底吹流量，nl/min软搅拌底吹流量，nl/min软搅拌时间，min(a)2003027(b)30010020(c)2705025(6)通过上述转炉出钢过程和精炼过程脱氧合金化及造渣工艺方法，得到中间包钢水中夹杂物成分如下表所示。表6中间包钢水中夹杂物主要成分炉号sio2，％mno，％cao+mgo+al2o3，％其他，％(a)6020164(b)4528252(c)5327182实施例2：(1)采用100t电炉冶炼，电炉冶炼出钢过程采用挡渣锥挡渣和留钢操作，留钢量在3.5t左右，电炉终点控制情况如表7所示。表7电炉出钢终点控制情况炉号终点温度，℃终点碳，％终点氧，％下渣量，kg/t(d)16600.0800.0362.0(e)16950.0460.0711.5(f)16880.0630.0481.8(2)电炉冶炼出钢20％左右开始向钢包内按顺序加入锰合金、碳粉，出钢80％时再将余下的碳粉全部加完，出钢过程不加造渣料，出钢结束向钢包表面加入一定的的sic，均匀覆盖钢水表面.合金加入量如下表所示。表8转炉出钢合金碳粉加入情况炉号金属锰，kg/t碳粉，kg/tsic，kg/t(d)42.40.5(e)62.51.5(f)53.01.2(3)电炉冶炼出钢过程及出钢结束控制合适的底吹流量，搅拌一定时间后运至lf精炼，同时取样测定钢水成分。表9电炉底吹控制参数炉号出钢过程底吹流量，nl/min出钢结束底吹流量，nl/min搅拌时间，min(d)10002005(e)12001006(f)11002504(4)lf进站根据电炉出钢结束所取钢水样品成分，先将mn、c元素调整达到目标成分，再加入低钛低铝硅铁将si含量命中目标成分。钢水所有元素成分均命中产品目标成分后，向钢包渣面加入适量的sic，然后再加入一定合成渣。加入情况及合成渣成分如下表所示。表10造渣料加入情况炉号合成渣，kg/tsic，kg/t(d)151.3(e)100.5(f)121.5(5)加合成渣过程通电加快化渣，控制合适的底吹流量，使炉渣快速熔化完成，且钢水温度达标后，降低底吹流量进行软搅拌，如下表所示。表11底吹搅拌参数炉号化渣底吹流量，nl/min软搅拌底吹流量，nl/min软搅拌时间，min(d)30010023(e)2008029(f)2405020(6)通过上述电炉出钢过程和精炼过程脱氧合金化及造渣工艺方法，得到中间包钢水中夹杂物成分如下表所示。表12中间包钢水中夹杂物主要成分炉号sio2，％mno，％cao+mgo+al2o3，％其他，％(d)4540114(e)6320152(f)4627252如图1-2所示原工艺铸坯及盘条中典型夹杂物附图，原工艺盘条中大尺寸夹杂物主要成分与连铸坯中夹杂物主要成分基本一致，该类型夹杂物随着钢水浇注成铸坯以及铸坯轧制成盘条过程中均未发生相变，且未被轧制破碎或变形，导致盘条中夹杂物尺寸偏大，影响盘条拉拔性能。原工艺铸坯及盘条中典型夹杂物成分见表13、14：表13原工艺连铸坯中典型夹杂物成分序号sio2，％mno，％cao+al2o3+mgo，％其他，％(1)49.24.642.33.9(2)48.77.041.33.0(3)50.17.639.72.6(4)50.76.739.53.1表14原工艺盘条中典型夹杂物成分如图3-4所述本发明具体实施例的帘线钢中超低熔点塑性夹杂物生产方法生产的帘线钢连铸坯中典型夹杂物附图。采用本发明技术工艺方案冶炼的钢水中夹杂物在连铸过程中，随着钢水温度的降低，夹杂物发生了相变，夹杂物中析出纯sio2相，随着sio2相的析出，余下相中mno组分相对含量增加，形成了sio2-mno超低熔点相。由于析出的sio2相虽然熔点高，但析出相尺寸非常小，sio2-mno相熔点非常低，两种相熔点、硬度存在较大的差异，随着铸坯加热轧制成盘条，析出的高熔点sio2相与超低熔点的sio2-mno相随着轧制形变量的增加，逐渐分离，超低熔点的sio2-mno相轧制极易变形成细丝状，析出的sio2相尺寸非常小，降低了对盘条的影响，有助于提高盘条的拉拔性能。本发明具体实施例的铸坯及盘条中典型夹杂物成分见表15、16。表15本发明实施例工艺连铸坯中典型夹杂物成分表16本发明实施例工艺盘条中典型夹杂物成分注释：新工艺铸坯中夹杂物轧制变形，其中析出的sio2夹杂不变形，而余下的高mno组分的低熔点sio2-mno夹杂变形行非常好，随着盘条拉拔，变成细线状，断开位置基体轧合，不影响盘条质量及拉拔性能。综上所述，本发明的有益效果至少体现在以下几个方面：(1)通过冶炼和精炼过程中新的脱氧合金化及造渣工艺模式，使夹杂物中mno组分提高，实现了超低熔点的sio2-mno系夹杂工业化生产控制，对推动高端线材产品质量的提升具有重大意义，尤其对高强度帘线钢、切割丝、气门弹簧等产品。(2)解决了造渣料向钢水中输入cao、al2o3、mgo等有害组分的控制问题。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。当前第1页12