一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高磁感取向娃钢的冶炼方法，具体地属于一种冶炼高磁感取向娃 钢中钛含量< 20ppm的控制方法。
【背景技术】
[0002] 取向硅钢已被广泛地应于变压器或马达等的铁芯材料，这种材料的结晶方位高度 地集积于被称为高斯方位（GOss方位）的{110}〈001>方位，其特性主要按磁导率或铁损等 电磁特性来评价。
[0003] 取向硅钢冶炼钢水中一般要求Ti〈0. 003%，因为钛会形成比BN和AlN更稳定的 TiN，不适合用作抑制剂。在热乳和常化过程中，TiN可作为AlN和MnS析出核心形成粗大 复合析出物。TiS也使渗N不均匀，二次再结晶不完善。
[0004] 钢中的氧化物夹杂一方面影响磁畴结构和磁化行为，另一方面可能会阻碍二次再 结晶晶粒长大，因此尽可能的降低钢中的氧化物夹杂含量，而降低氧化夹杂含量的一个重 要手段就是控制合适出钢氧含量和钢渣成分。钢水经过RH精炼后，大于5_的氧化物夹杂 基本都会被去除，小于5_的氧化物夹杂不易上浮去除。取向硅钢中的氧化物夹杂主要是 MnO、Si02、Al2O3等，MnO熔点低（1140°C )，其黏滞性比钢低，所以热乳时沿乳向伸长。SiO 2恪 点高（1723°C )，其黏滞性比钢高，热乳沿乳向不伸长，大多时候钢中的夹杂物是MnO、Si02、 Al2O3的复合物。
[0005] 自从1968年日本新日铁公司制造出了高磁感取向硅钢以来，人们不断开发出新 的工艺和方法来提高钢水纯净度和降低氧化物夹杂含量。
[0006] 文献UK. Patent, No. 1450330中，要求转炉控制吹炼终点Mn彡0· 065%，出钢氧含量 [0] < lOOOppm，N < 35ppm，C=0.0 3-0. 05%，取向硅钢B8值增高。该文献要求入炉铁水锰 含量小于〇. 3%，一次吹炼后锰含量降低，但出钢和真空处理过程中往往存在回锰现象，对锰 含量的控制带来困难。
[0007] 日本公开特许公报，昭48-61319,1973文献，要求出钢时钢水中氧含量 最好控制在小于0. 1%，并加入铝脱氧，铝加入量大于（〇%X 8) kg/t，钢中残余Als 愛0.005%。当钢中氧含量与加铝量的乘积大于8时，r(Si02)/V(Al203)明显下降，即SiO 2 含量降低，B8增高。因为形成大量的Al2O3在以后的真空处理时更易上浮，并且可作为MnS 析出核心的SiOj^量减少。以SiO2为核心析出的MnS粗大（2-3微米或几十微米)，难以固 溶。该文献对控制钢中的夹杂物十分有效，但出钢过程中铝会将钢渣中的有害元素 Ti、V等 还原到钢水中，最终影响成品磁性能。
[0008] 日本公开的特许公报，平4-337031，1992文献，提出以MnS或MnSe作为抑制剂 时，钢中Als，Ti和V含量应尽量低。最好选用含小于0. 01%Ti和小于0. 05%A1的75%硅 铁合金以及不使用含TiOjP Al 203的耐火材料。采用低钒铁水和低钒硅铁合金，使钢水中 V〈0. 001%，B8可达1. 92。该文献虽然极大地提高了钢水的纯净度，但要使用专用合金和耐 火材料，冶炼成本过高，无法推广使用。
[0009] 日本公开特许公报，平9-279246，1997 ;平10-273715,1998文献，提出控制转炉 冶炼后，钢水中Ti和Al分别小于0. 003%，从出钢开始到RH处理结束之前加含50%以上SiO2 (硅砂）熔剂形成氧化性炉渣，使炉渣碱度Ca0/Si02〈l. 2,进行氧化精炼，加一些高于1500 °C高熔点熔剂(如MgO、5102等)，使钢包中炉渣固化或出钢加硅后扒渣，铸坯中Ti和Al含 量分别小于lOppm。该方法加310 2熔剂不会使钢水中硅含量降低，而且可去除铝、钛等氧化 物，但该文献仅适用于不含铝的取向硅钢，若钢中含有铝，连铸浇钢时由于炉渣与钢水的氧 化反应，从而使连铸后期的钢水中铝含量降低，产品磁性波动。
【发明内容】
[0010] 本发明在于解决由于钢渣返Ti和合金增Ti，使最终浇注前钢水的Ti含量接近 30ppm，影响钢水的纯净度的问题，通过控制出钢氧含量及合金加入顺序，来降低钢中氧化 物夹杂及残余元素 Ti含量在20ppm以下，以提高取向硅钢产品磁性能。
[0011] 本申请人在研究中发现，转炉出钢时不同的合金加入顺序会形成不同的钢渣成 分，而钢渣成分对控制钢水中Ti含量有重要影响。高磁感取向硅钢精炼渣的基础成分为 CaO-Al2O3-SiO2三元系，根据CaO-Al 203-Si02三元系SELF-SreM热力学模型，可以估算渣中 SiO2含量对钢中[Ti]含量的影响，即随着渣中SiO2含量的提高，钢液中与其平衡的[Ti] 含量是下降的。要使钢中[Ti]含量降到20ppm以下，则渣中的SiO 2含量需要在25%以上。 为此，本发明采取如下措施予以实现： 一种冶炼高磁感取向娃钢中钛含量< 20ppm的控制方法，其步骤： 1) 经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测； 2) 在出钢过程中进行合金化，在合金化时，根据钢水中氧含量确定合金化中加入合金 的次序，即： 当钢水中的氧含量彡1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式； 当钢水中的氧含量大于1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并 控制钢渣中的SiO2含量不低于25wt% ; 3) 进行真空处理及后工序。
[0012] 其在于：当钢渣中的SiO2^量低于25wt%时，则在真空处理中通过添加硅砂使钢 渣中的SiO 2^量达到25wt%以上。
[0013] 本发明之所以在合金化时，根据检测到的钢水中氧含量，而改变添加合金的顺序， 即采取当钢水中的氧含量彡1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方 式；当钢水中的氧含量大于1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式， 是因为在研究试验中发现，当钢水中的氧含量< 1000 ppm时，采取先加铝铁，后加硅铁的合 金化方式，生成的Al203、Si0 2等氧化物夹杂在真空处理过程中能够充分长大上浮进入渣中， 使钢中的氧化物夹杂明显降低，中间包全氧含量可达IOppm左右。若通过真空加硅砂使钢 渣中SiO 2^量大于25%，根据反应平衡（见图1)，铸坯中的钛含量可控制在20ppm以下；当 钢水中的氧含量大于1000 ppm时，采取先加硅铁，后加铝铁的合金化方式，不加硅砂就可以 使钢渣中SiO 2^量大于25%，保证铸坯中钛含量在20ppm以下。虽然氧化物夹杂略有增加， 中间包全氧含量在15ppm以上，但成品磁性能依然优良。
[0014] 本发明与现有技术相比，本发明根据转炉出钢氧含量确定合金加入顺序来控制钢 渣成分，操作简单，容易控制，并能稳定的生产出磁性能优良的高磁感取向硅钢。
【附图说明】
[0015] 图1为钢渣中SiO2含量对钢中[Ti]的影响曲线图； 图2为出钢氧含量与成品P17/50的关系曲线图； 注：图2中的小方框范围内为本发明先加硅铁的情况。
【具体实施方式】
[0016] 下面对本发明予以详细描述： 本发明及对比例总共用两种不同成分、采用本发明的冶炼方法在转炉冶炼高磁感取向 硅钢，具体实施如下： 第一种：高磁感取向硅钢的组分及重量百分比含量为：C :0. 03-0. 06%，Si : 3. 00-3. 35%, Mn ：0. 065-0. 120%, S ：0. 003- 0. 015%, N ： 0. 004-0. 007%, Sn ： 0. 03-0. 06%, Cu :0. 025-0. 045%，Als :0. 025-0. 035%等，其余成分为Fe及不可避免的杂质； 其冶炼步骤： 1) 经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测； 2) 在出钢过程中进行合金化，在合金化时，根据钢水中氧含量确定合金化中加入合金 的次序，即： 当钢水中的氧含量彡1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式； 当钢水中的氧含量大于1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并 控制钢渣中的SiO2含量不低于25wt% ; 3) 进行真空处理及后工序。
[0017] 表1为按照第一种设定成分，在进行冶炼时根据钢水中氧含量采取的合金料添加 顺序情况及结果列表。
[0018] 表 1
第二种：高磁感取向硅钢的组分及重量百分比含量为：C :0. 03-0. 06%，Si : 3. 00-3. 35%, Mn ：0. 065-0. 120%, S ：0. 003- 0. 015%, P ：0. 015-0. 035%, N ： 0. 004-0. 007%, Sn : 0. 03-0. 06%，Cu :0. 025-0. 045%，Als :0. 025-0. 035% 等，其余成分为 Fe 及不可避免的 杂质； 其冶炼步骤： 1)经转炉冶炼结束后，对钢水中的含氧量进行检测； 2 )在出钢中进行合金化，在合金化时，根据钢水中氧量确定合金化中加入合金的次序， 即： 当钢水中的氧含量彡1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式； 当钢水中的氧含量大于1000 ppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并 控制钢渣中的SiO2含量不低于25wt% ; 3)进行真空处理及后工序。
[0019] 表2为按照第二种设定成分，在进行冶炼时根据钢水中氧含量采取的合金料添加 顺序情况及结果列表。
[0020] 表 2
从表1及表2可以看出，根据转炉出钢氧含量选择不同的添加合金化次序，可以有效控 制1?磁感取向娃钢中的钦含量< 20ppm，最终成品磁性能优异D
[0021] 本【具体实施方式】仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
【主权项】
1. 一种冶炼高磁感取向娃钢中钛含量< 20ppm的控制方法，其步骤： 1) 经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测； 2) 在出钢过程中进行合金化，在合金化时，根据钢水中氧含量确定合金化中加入合金 的次序，即： 当钢水中的氧含量彡lOOOppm时，按照设计加料量，采取先加铝铁，后加硅铁的方式； 当钢水中的氧含量大于lOOOppm时，按照设计加料量，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并 控制钢渣中的Si02含量不低于25wt% ; 3) 进行真空处理及后工序。2. 如权利要求1所述的一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量< 20ppm的控制方法，其 特征在于：当钢渣中的Si(V#量低于25wt%时，则在真空处理中通过添加硅砂使钢渣中的 Si〇2#量达到25wt%以上。
【专利摘要】一种冶炼高磁感取向硅钢中钛含量≤20ppm的控制方法：经转炉冶炼结束后，对钢水中的氧含量进行检测；在出钢中进行合金化，并根据钢水中氧含量确定合金化中加入合金的次序，即：当钢水中的氧含量≤1000ppm时，采取先加铝铁，后加硅铁的方式；当钢水中的氧含量大于1000ppm时，采取先加硅铁，后加铝铁的方式；并控制钢渣中的SiO2含量不低于25wt%；真空处理及后工序。本发明根据转炉出钢氧含量确定合金加入顺序来控制钢渣成分，操作简单，容易控制，并能稳定的生产出磁性能优良的高磁感取向硅钢。
【IPC分类】C21C7/06, C21C7/10
【公开号】CN105385808
【申请号】CN201510764086
【发明人】申明辉, 郭小龙, 黎世德, 王若平, 杨佳欣, 高洋
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月11日