高氧含量钢及其冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金工业中连铸炼钢技术，具体涉及一种高氧含量钢及其冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 连铸工艺主要生产镇静钢，需要钢水氧含量越低越好（一般钢水氧含量在20ppm 以下），以保证产品具有高纯净度且不含气泡缺陷。而有些钢材需要钢水具有较高的氧含 量，例如，易切削钢中I类MnS的形成需要100~300ppm氧含量，搪瓷钢中需要大量氧化物 夹杂来提高抗鳞爆性能，薄带连铸中溶解氧在快速凝固过程析出纳米级氧化物对改善钢的 性能有利等。申请号为02809296. 1、201410337333. 3、200910062937. 0的中国发明专利分 别提供了高氧含量钢板在含硫易切削钢、搪瓷钢、大线能量焊接管线钢应用的实例，其中钢 板的氧含量依次为〇. 0015~0. 0150 %、0. 010~0. 050 %、0. 0015~0. 0030%，但都没有涉 及钢材冶炼方法及控制措施。申请号为201110242022. 5的中国发明专利公开了一种生产 细钢丝用高碳低合金钢盘条及其制造方法，介绍了详细的脱氧方法和成分控制措施，但氧 含量只达到0. 0010~0. 0030%，不适用于更高氧含量钢的冶炼。
[0003] 由于高氧含量钢在浇铸过程中释放大量气体导致钢液沸腾，不利于稳定生产。为 解决这一问题，现有技术中，一方面可采用模铸方法生产，但生产效率低，且铸坯容易产 生组织不均匀、杂质多等问题；另一方面可降低钢液氧含量减轻沸腾，一般氧含量控制在 50ppm以下，但不能达到钢板部分性能要求，同时还存在氧含量控制范围不稳定的问题。因 此，需要开发一种适用于连铸生产、氧含量稳定可控的冶炼方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种高氧含量钢及其冶炼方法。采用 该冶炼方法制得钢的全氧含量控制在0. 005~0. 030%的范围内，与目标值偏差小于10%， 且氧含量控制稳定，可用于连铸工艺生产。
[0005] 为实现上述目的，本发明所设计的高氧含量钢，其化学成分的重量百分数 为：C 彡 0· 0050 %、Mn :0· 10 ~1. 00 %、Si 彡 0· 010 %、P 彡 0· 020 %、S 彡 0· 040 %、 Als 彡 0· 0050%、Me :0· 010 ~0· 100%、0 :0· 005 ~0· 030%，且 Mn、Si、Als 和 Me 总量不低 于0. 15%，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，所述Me为Nb、V、Ti、Cr中的一种或两种。
[0006] 作为优选方案，所述高氧含量钢化学成分的重量百分数为：C :0. 0007~ 0· 0050 %、Mn :0· 10 ~0· 50 %、Si :0· 004 ~0· 010 %、P :0· 010 ~0· 020 %、S :0· 008 ~ 0· 040%、Als :0· 0040 ~0· 0050%、Me :0· 030 ~0· 090%、O :0· 020 ~0· 030%，且 Mn、Si、 Als和Me总量不低于0. 15%，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，所述Me为Nb、V、Ti、Cr 中的一种或两种。
[0007] 作为更优选方案，所述高氧含量钢化学成分的重量百分数为：C :0.0008%、Mn : 0. 25%,Si ：0. 005%,P ：0. 015%,S ：0. 009%,Als ：0. 0045%,Nb ：0. 031%,Ti ：0. 052%,O ： 0. 0290%。
[0008] 上述高氧含量钢的冶炼方法，它通过铁水预处理、转炉冶炼、脱氧合金化、出钢、深 脱碳精炼、加入铝丸脱氧、再合金化和连铸生产得到高氧含量钢，该方法包括如下步骤：
[0009] 1)铁水预处理：脱去S和P ;
[0010] 2)转炉冶炼：将步骤1)中预处理后的铁水注入转炉冶炼，转炉冶炼终点C含量为 0. 03 ~0. 04% ;
[0011] 3)脱氧合金化：向步骤2)中加入中碳锰铁脱氧合金化，终点O含量为0. 05~ 0. 07% ；
[0012] 4)出钢：出钢温度为1700~1730°C，保证钢水为弱沸腾状态，炉渣碱度为3. 0~ 4. 0,挡渣出钢，渣层厚度< IOOmm ;高氧含量条件下，钢水即为沸腾状态，氧含量过高，沸腾 剧烈不能用于连铸生产，氧含量过低钢水处于镇静状态，又不利于钢中有益物质的生成；
[0013] 5)深脱碳精炼：在RH精炼装置中进行深脱碳精炼，钢水到达真空站后吹氧脱碳， 真空度维持在50Pa以下，处理15~20min，深脱碳精炼终点C含量达到0. 0030%以下； [0014] 6)加入铝丸脱氧：取步骤5)得到的钢水样测定钢水化学成分，用氧枪测定钢水氧 含量W1，根据钢水总量Ms、钢水氧含量W1和钢板目标全氧含量W 2计算错丸加入量M A1，其计 算公式为：
[0015] Mai= kX (W1- 0. 7XW 2) XMs
[0016] 其中，Mai单位为kg，W JP W2单位为ppm，Ms单位为吨；k为脱氧系数，取值为 0. 0015 ；
[0017] 7)再合金化：加入铝丸脱氧后，真空循环2~3min，再依次加入所需合金，再合金 化完成后再真空循环5~8min，加保温覆盖剂；所述再合金化过程中合金收得率按镇静钢 收得率减去10~15 %计算；
[0018] 8)将步骤7)冶炼的钢水再经过常规连铸工艺生产，在此过程中控制最终C含量 < 0. 0050%，即得到所述的高氧含量钢。
[0019] 作为优选方案，所述钢水总量Ms不超过300吨。氧含量的控制与钢水总量（即 盛装钢水的钢包设备容量）有关，脱氧过程中铝丸加入量的计算公式M ai= kX (W1 + 0. 7XW2) XMs是在钢水总量为300吨以下总结出的。
[0020] 本发明具有以下优点：
[0021] 第一，本发明制得高氧含量钢的全氧含量在0. 005~0. 030%范围内，按该冶炼方 法制得钢的全氧含量与目标值偏差小于10%，氧含量控制稳定，适用于连铸工艺生产；
[0022] 第二，本发明方法制得的钢中Als含量不超过0. 0050%，钢中形成大量非氧化铝 类的氧化物夹杂；主要是MnS以及含有Mn、Me(Me为他，、11、(>中的一种或两种）元素的 复合氧化物，对钢板的特定性能如抗鳞爆性、易切削性、焊接性等产生有益作用；
[0023] 第三，本发明方法制备高氧含量钢无需镇静处理，生产效率高，所制得的钢中形成 大量均匀分布直径小于5 μ m的球状夹杂物，该类型钢可用于制造具有特定性能的钢板，如 搪瓷钢、易切削钢、大线能量焊接用钢等。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明高氧含量钢的扫描电镜图；
【具体实施方式】
[0025] 下面通过具体实施例对本发明的高氧含量钢及其冶炼方法作进一步的说明：
[0026] 表1列出了实施例1~6高氧含量钢化学成分的重量百分数，余量为Fe和不可避 免的杂质。
[0027] 表1实施例1~6高氧含量钢化学成分（Wt % )
[0028]
[0029] 实施例1 :
[0030] 铁水预处理脱S和P后，注入转炉冶炼，转炉冶炼终点C含量为0. 038%，出钢前， 采用中碳锰铁脱氧合金化，脱氧合金化终点O含量为〇. 061 %，出钢温度为1718°C，炉渣碱 度为3. 2,挡渣出钢，渣层厚度为60mm ;在RH精炼装置中进行深脱碳精炼，钢水到达真空 站后吹氧脱碳，吹氧量为128m3,随后抽真空，真空度维持在50Pa以下，处理ISmin至深脱 碳终点，深脱碳终点C含量达到0. 0006% ;取样测定钢水化学成分，并用氧枪测定氧含量 为SeOppm(W1)，钢水总量为208吨（Ms)，钢板目标全氧含量为300ppm(W 2)，根据计算公式 为軋1=1^(11一0.7\12)\18，其中，1^ 1单位为1^，11和12单位为？?111，18单位为吨， k为脱氧系数，取值为0.0015,计算铝丸的加入量为109kg(MA1);加入109kg铝丸脱氧后， 真空循环3min，再依次加入锰铁、铌铁和钛铁再合金化，合金收得率按镇静钢收得率减去 10~15%计算，再合金化完成后真空循环7min，结束真空，加保温覆盖剂。控制最终C含量 < 0. 0050%，经过常规连铸工艺生产，即得到表1中实施例1对应化学成分的钢。经检测， 钢中形成了球状夹杂物，夹杂物主要是少量MnS和大量含Mn、Nb、Ti的复合氧化物，夹杂物 质量百分数为0.067%。
[0031] 实施例2:
[0032] 铁水预处理脱S和P后，注入转炉冶炼，转炉冶炼终点C含量为0. 039%，出钢前， 采用中碳锰铁脱氧合金化，脱氧合金化终点O含量为〇. 068%，出钢温度为1705°C，炉渣 碱度为3. 1，挡渣出钢，渣层厚度80mm ;在RH精炼装置中进行深脱碳精炼，钢水到达真空 站后吹氧脱碳，吹氧量为163m3,随后抽真空，真空度维持在50Pa以下，处理19min至深脱 碳终点，深脱碳终点C含量达到0. 0017% ;取样测定钢水化学成分，并用氧枪测定氧含量 SlOppm(W1)，钢水总量214吨（Ms)，钢板目标全氧含量240ppm(W2)，根据其计算公式为：M m =k X (W1 - 0· 7 X W 2) X Ms，其中，Mai单位为kg，W JP W 2单位为ppm，Ms单位为吨，k为脱氧系 数，取值为〇. 0015,计算铝丸的加入量为46kg (Mai);加入46kg铝丸脱氧后，真空循环2min， 再依次加入锰铁和铬铁再合金化，合金收得率按镇静钢收得率减去10~15%计算，再合金 化完成后真空循环6min，结束真空，加保温覆盖剂。控制最终C含量< 0. 0050%，经过常规 连铸工艺生产，即得到表1中实施例2对应化学成分的钢。经检测，钢中形成了球状夹杂物， 夹杂物主要是少量MnS和大量含Mn、Cr的复合氧化物，夹杂物质量百分数为0. 051 %。
[0033] 实施例3 :
[0034] 铁水预处理脱S和P后，注入转炉冶炼，转炉冶炼终点C含量为0. 032%，出钢前， 采用中碳锰铁脱氧合金化，脱氧合金化终点O含量为〇. 061 %，出钢温度为1709°C，炉渣 碱度为3. 2,挡渣出钢，渣层厚度60mm ;