一种控制钢中硼存在形态的冶炼方法
【专利摘要】本发明属于炼钢技术领域，公开了一种控制钢中硼存在形态的冶炼方法，包括以下步骤：吹氧冶炼，出钢初期，随钢流加入纯铝块进行预脱氧；出钢末期，随钢流加入硅锰进行终脱氧；氩站吹炼，软吹15～20min；LF精炼初期，加入碳化硅进行渣面扩散脱氧；LF精炼中期，进行钛微合金化，加入钛铁固定氮；LF精炼末期，进行硼微合金化，加入硼铁；LF软吹，软吹时间30～40min；连铸，采用长水口和浸入式水口保护浇注。本发明提供一种提升固溶硼占空比的冶炼方法。
【专利说明】
-种控制钢中棚存在形态的冶炼方法
技术领域
[0001] 本发明设及炼钢技术领域，特别设及一种控制钢中棚存在形态的冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 棚在低碳钢和低合金钢主要作用是提高泽透性，少量棚的加入能显著提高钢的泽 透性，从而节省儀、铭和钢等贵重元素，达到低成本高性能目标;进一步，高碳钢中微量的棚 有利于降低铸巧的化学不均匀性、细化柱状晶，形成最佳的金相组织，如细散珠光体，并减 轻时效硬化;经棚微合金化的高碳盘条，在拉成金属制品时工艺塑性高，且有利于提高帘线 钢泽透性；因而棚微合金化应用广泛。但只有固溶棚才能起到上述作用，因而控制棚在钢中 存在形态，即固溶态棚，是十分必要的。
[0003] 然而，棚化学性质活泼，易与氧、氮等反应生成化合物，其在钢中存在形态有：固溶 棚、氮化棚、氧化棚及铁碳棚化物等多种形式，存在形态的差异，直接导致钢材最终性能的 千差万别。
[0004] 现有技术中，缺乏针对棚的冶炼控制方法，特别是缺乏保证固溶棚收得率的有效 方法;使得棚在冶炼过程中，形成棚化合物，大大降低了其有益价值，棚微合金化效果。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种控制钢中棚存在形态的冶炼方法，解决现有技术中棚微合金钢中 固溶棚占比低，同时缺少有效的控制其形态的方法的技术问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制钢中棚存在形态的冶炼方法，包括 W下步骤：
[0007] 吹氧冶炼，出钢初期，随钢流加入纯侣块进行预脱氧；出钢末期，随钢流加入娃儘 进行终脱氧；
[000引氣站吹炼，软吹15~20min;
[0009] LF精炼初期，加入碳化娃进行渣面扩散脱氧；
[0010] LF精炼中期，进行铁微合金化，加入铁铁固定氮；
[0011] LF精炼末期，进行棚微合金化，加入棚铁；
[0012] LF软吹，软吹时间30~40min;
[0013] 连铸，采用长水口和浸入式水口保护诱注。
[0014] 进一步地，LF精炼末期，按照70 %~80 %收得率加入棚铁。
[0015 ]进一步地，LF精炼中期，每吨钢加入化g~化g铁铁固定氮。
[0016] 进一步地，每吨钢加入0.化g~0.化g碳化娃，将氧活度控制在20ppm W内。
[0017] 进一步地，每吨钢加入IOkg~lf5kg娃儘，将氧活度控制SOppmW内。
[0018] 进一步地，每吨钢加入0.化g~0.化g纯侣块。
[0019] 进一步地，所述纯侣块的侣含量^ 98.8%，最大长度小于200mm;
[0020] 所述娃儘中，SiMn含量80% ~85%、P<0.05%、S<0.5%、TK0.0 2%，余量为铁；
[0021] 所述碳化娃中，51(：含量77%~80%、5102<15%、游离(：<6%、肥0<0.5%、口< 0.2%、5<0.4%，粒度0~5111111;
[0022] 所述铁铁中，Ti含量10%~15%，余量为化；
[0023] 所述棚铁中，B含量30%~35%，余量为化；
[0024] 进一步地，能源介质纯度要求，氧气:〇2含99.5 %，化< IOOppm;氣气:Ar > 99.98%。
[0025] 进一步地，氣站吹炼过程中，钢包内压强0.50±0.05MPa，流量10.5± INmVmin。
[0026] 进一步地，氣站吹炼W及LF软吹过程中，软吹强度W钢水无明显翻腾为标准。
[0027] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0028] 1、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，通过合理的冶炼工 艺，控制炼钢各工序参数，逐步达到"控氧、固氮"的效果，通过渐进的控氧固氮操作，大大降 低棚氧化物和氮化物的生成，即可确保钢中棚主要W固溶棚形态存在，从而提高棚微合金 化效果;棚微合金化收得率可达到70 %~80 %，且"有效棚"，即固溶棚的占比可达到90 % W 上。
[0029] 2、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，采用侣块进行预脱 氧，可有效降低钢中氧含量;进一步地，为了避免过多的侣导致BN平衡浓度积降低，促进BN 的形成，从而减少固溶棚含量，此本专利按吨钢0.3kg~0.化g加入侣，即可高效降低氧含 量，又可避免BN生成。
[0030] 3、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，采用高效的娃儘复合 脱氧剂，大幅降低钢中氧活度;进一步地，为了减少棚合金氧化烧损，需将出钢末期氧活度 控制在50ppm，因此本专利按吨钢IOkg~15kg加入娃儘终脱氧。
[0031] 4、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，通过严格执行氣站软 吹时间和强度控制，可减少真空工序，高效的降低钢液N含量，大幅降低棚与N结合生成BN。
[0032] 5、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，在精炼过程中，采用 碳化娃进一步控制钢中氧活度，采用碳化娃进行渣面扩散脱氧，将钢中氧活度控制在20ppm W内，为微合金化做准备;利用铁与氮的结合能力优于棚的特性，通过铁微合金化，生成TiN W固定钢中氮，进一步降低钢中自由氮含量，避免BN的生成;为了避免过多的铁加入生成大 颗粒TiN夹杂，恶化钢液可诱注性和钢材力学性能，因此本专利按吨钢Ikg~3kg加入铁铁， 即可固定钢中过多的自由氮，又可形成纳米级的TiN颗粒细化晶粒。
[0033] 6、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，在精炼末期，完成= 级脱氧，两级固氮操作后，加入棚铁执行棚微合金化，使得收得率达到80%，固溶棚的占比 高达90 %。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明实施例提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法的流程图；
[0035] 图2为本发明实施例提供的侣含量对B、N平衡关系曲线。
【具体实施方式】
[0036] 本申请实施例通过提供一种控制钢中棚存在形态的冶炼方法，解决现有技术中棚 微合金钢中固溶棚占比低，同时缺少有效的控制其形态的方法的技术问题;达到了控氧固 氮，提升固溶棚占比的技术效果。
[0037] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：
[0038] -种控制钢中棚存在形态的冶炼方法，包括W下步骤：
[0039] 吹氧冶炼，出钢初期，随钢流加入纯侣块进行预脱氧；出钢末期，随钢流加入娃儘 进行终脱氧；
[0040] 氣站吹炼，软吹15~20min;
[0041 ] LF精炼初期，加入碳化娃进行渣面扩散脱氧；
[0042] LF精炼中期，进行铁微合金化，加入铁铁固定氮；
[0043] LF精炼末期，进行棚微合金化，加入棚铁；
[0044] LF软吹，软吹时间30~40min;
[0045] 连铸，采用长水口和浸入式水口保护诱注。
[0046] 通过上述内容可W看出，本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方 法，通过合理的冶炼工艺，控制炼钢各工序参数，逐步达到"控氧、固氮"的效果，通过渐进的 控氧固氮操作，大大降低棚氧化物和氮化物的生成，即可确保钢中棚主要W固溶棚形态存 在，从而提高棚微合金化效果;棚微合金化收得率可达到70%~80%，且"有效棚"，即固溶 棚的占比可达到90% W上。
[0047] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图W及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例W及实施例中的具体特征是对本申请技 术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例 W及实施例中的技术特征可W相互组合。
[0048] 参见图1，本发明实施例提供的一种控制钢中棚存在形态的冶炼方法，包括W下步 骤：
[0049] 吹氧冶炼，出钢初期，随钢流加入纯侣块进行预脱氧；出钢末期，随钢流加入娃儘 进行终脱氧；
[(K)加]氣站吹炼，软吹15~20min;
[0051 ] LF精炼初期，加入碳化娃进行渣面扩散脱氧；
[0052] LF精炼中期，进行铁微合金化，加入铁铁固定氮；
[0053] LF精炼末期，进行棚微合金化，加入棚铁；
[0化4] LF软吹，软吹时间30~40min;
[0055] 连铸，采用长水口和浸入式水口保护诱注。
[0056] 下面将分别介绍所述方法。
[0057] -种控制钢中棚存在形态的冶炼方法，包括W下步骤：
[0058] 吹氧冶炼，出钢初期，随钢流加入纯侣块进行预脱氧；出钢末期，随钢流加入娃儘 进行终脱氧；
[0化9] 氣站吹炼，软吹15~20min;
[0060] LF精炼初期，加入碳化娃进行渣面扩散脱氧；
[0061] LF精炼中期，进行铁微合金化，加入铁铁固定氮；
[0062] LF精炼末期，进行棚微合金化，加入棚铁；
[0063] LF软吹，软吹时间30~40min;
[0064] 连铸，采用长水口和浸入式水口保护诱注。
[0065] 为了精细化控制棚含量，本实施例设置了基于参数组合的控制方案：
[0066] LF精炼末期，按照70 %~80 %收得率加入棚铁。
[0067] LF精炼中期，每吨钢加入化g~化g铁铁固定氮。
[0068] 每吨钢加入0.化g~0.化g碳化娃，将氧活度控制在20ppm W内。
[0069] 每吨钢加入IOkg~15kg娃儘，将氧活度控制SOppmW内。
[0070] 每吨钢加入0.：3kg~0.化g纯侣块。
[0071] 所述纯侣块的侣含量> 98.8%，最大长度小于200mm;所述娃儘中，SiMn含量80% ~85%、？<0.05%、5<0.5%、1'1<0.02%，余量为铁；所述碳化娃中，51(：含量77%~80%、 Si02。5 %、游离C < 6%、肥0 < 0.5 %、P<0.2 %、S<0.4%，粒度0~5mm;所述铁铁中，Ti含量 10 %~15 %，余量为Fe;所述棚铁中，B含量30 %~35 %，余量为Fe;进一步地，能源介质纯度 要求，氧气：〇2含99.5%，化< 100卵m;氣气:Ar >99.98%。
[0072] 氣站吹炼过程中，钢包内压强0.50 ± 0.05MPa，流量10.5 ± INmVmin。氣站吹炼W 及LF软吹过程中，软吹强度W钢水无明显翻腾为标准，避免钢水裸露。
[0073] 参加图2,侣是强脱氧剂且成本低廉，采用侣块进行预脱氧，可有效降低钢中氧含 量，但过多的侣会导致BN平衡浓度积降低，促进BN的形成，从而减少固溶棚含量。因此本专 利按吨钢0.3kg~0.化g加入侣，即可高效降低氧含量，又可避免BN生成。
[0074] 娃儘复合脱氧剂不含侣，脱氧效率高，为降低钢中氧活度，减少棚合金氧化烧损， 需将出钢末期氧活度控制在50ppm，因此本专利按吨钢IOkg~15kg加入娃儘终脱氧。
[0075] 棚不仅会被氧化，还能与N结合生成BN，因此需控制钢中N含量。通过严格执行本专 利规定的氣站软吹时间和强度，可减少真空工序，实现低成本、高效的降低钢液N含量。
[0076] 精炼过程，为进一步控制钢中氧活度，采用碳化娃进行渣面扩散脱氧，将钢中氧活 度控制在20ppmW内，为微合金化做准备。
[0077] 铁与氮的结合能力很强，优于棚，因此为进一步降低钢中自由氮含量，通过铁微合 金化，生成TiNW固定钢中氮，从而避免BN的生成。但过多的铁加入会生成大颗粒TiN夹杂， 恶化钢液可诱注性和钢材力学性能，因此本专利按吨钢Ikg~3kg加入铁铁，即可固定钢中 过多的自由氮，又可形成纳米级的TiN颗粒细化晶粒。
[0078] 通过严格执行棚微合金化，加入棚铁，棚微合金化收得率可达到70 %~80 %，且 巧效娜'（固溶棚化比可达到90 % W上。
[0079] 下面通过一个具体的对照方案，来说明本方法。
[0080] 实施例1~12和对比例冶炼工艺和固溶棚占比，见表1。
[0081] 表 1
[0082]
[
[0084] 可W很明显的发现，控氧固氮之后的固溶棚含量明显提升。
[0085] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0086] 1、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，通过合理的冶炼工 艺，控制炼钢各工序参数，逐步达到"控氧、固氮"的效果，通过渐进的控氧固氮操作，大大降 低棚氧化物和氮化物的生成，即可确保钢中棚主要W固溶棚形态存在，从而提高棚微合金 化效果;棚微合金化收得率可达到70 %~80 %，且"有效棚"，即固溶棚的占比可达到90 % W 上。
[0087] 2、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，采用侣块进行预脱 氧，可有效降低钢中氧含量;进一步地，为了避免过多的侣导致BN平衡浓度积降低，促进BN 的形成，从而减少固溶棚含量，此本专利按吨钢0.3kg~0.化g加入侣，即可高效降低氧含 量，又可避免BN生成。
[0088] 3、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，采用高效的娃儘复合 脱氧剂，大幅降低钢中氧活度;进一步地，为了减少棚合金氧化烧损，需将出钢末期氧活度 控制在50ppm，因此本专利按吨钢IOkg~15kg加入娃儘终脱氧。
[0089] 4、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，通过严格执行氣站软 吹时间和强度控制，可减少真空工序，高效的降低钢液N含量，大幅降低棚与N结合生成BN。
[0090] 5、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，在精炼过程中，采用 碳化娃进一步控制钢中氧活度，采用碳化娃进行渣面扩散脱氧，将钢中氧活度控制在20ppm W内，为微合金化做准备;利用铁与氮的结合能力优于棚的特性，通过铁微合金化，生成TiN W固定钢中氮，进一步降低钢中自由氮含量，避免BN的生成;为了避免过多的铁加入生成大 颗粒TiN夹杂，恶化钢液可诱注性和钢材力学性能，因此本专利按吨钢Ikg~3kg加入铁铁， 即可固定钢中过多的自由氮，又可形成纳米级的TiN颗粒细化晶粒。
[0091] 6、本申请实施例中提供的控制钢中棚存在形态的冶炼方法，在精炼末期，完成= 级脱氧，两级固氮操作后，加入棚铁执行棚微合金化，使得收得率达到80%，固溶棚的占比 高达90 %。
[0092] 最后所应说明的是，W上【具体实施方式】仅用W说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可W对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤： 吹氧冶炼，出钢初期，随钢流加入纯铝块进行预脱氧；出钢末期，随钢流加入硅锰进行 终脱氧； 氩站吹炼，软吹15~20min; LF精炼初期，加入碳化硅进行渣面扩散脱氧； LF精炼中期，进行钛微合金化，加入钛铁固定氮； LF精炼末期，进行硼微合金化，加入硼铁； LF软吹，软吹时间30~40min; 连铸，采用长水口和浸入式水口保护浇注。2. 如权利要求1所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于:LF精炼末期，按 照70 %~80 %收得率加入硼铁。3. 如权利要求2所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于:LF精炼中期，每 吨钢加入lkg~3kg钛铁固定氮。4. 如权利要求3所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于：每吨钢加入 0.2kg~0.5kg碳化娃，将氧活度控制在20ppm以内。5. 如权利要求4所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于:每吨钢加入10kg ~15kg娃猛，将氧活度控制50ppm以内。6. 如权利要求5所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于：每吨钢加入 0.3kg~0.5kg纯铝块。7. 如权利要求1~6任一项所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于： 所述纯铝块的铝含量2 98.8%，最大长度小于200mm; 所述硅锰中，SiMn含量80 % ~85 %、P〈0 · 05 %、S〈0 · 5 %、Ti〈0 · 02 %，余量为铁； 所述碳化硅中，SiC含量77 % ~80 %、Si02 < 15%、游离C < 6 %、H20 < 0 · 5 %、P〈0 · 2%、S 〈0.4%，粒度0~5mm; 所述钛铁中，Ti含量10%~15%，余量为Fe; 所述硼铁中，B含量30 %~35 %，余量为Fe。8. 如权利要求7所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于:能源介质纯度要 求，氧气：〇2 2 99.5%，吣<100??111;氩气412 99.98%。9. 如权利要求8所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于：氩站吹炼过程 中，钢包内压强0.50±0.05MPa，流量 10.5±lNm3/min。10. 如权利要求9所述的控制钢中硼存在形态的冶炼方法，其特征在于:氩站吹炼以及 LF软吹过程中，软吹强度以钢水无明显翻腾为标准。
【文档编号】C21C7/06GK105861778SQ201610340638
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】张帆, 桂江兵, 任安超, 丁礼权, 张贤忠, 夏艳花, 鲁修宇
【申请人】武汉钢铁股份有限公司