专利名称：一种控制高碳钢中钛含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制高碳钢中钛含量的方法。
背景技术：
钛作为钢液中的残余元素，会对很多高品优质钢材的性能产生不利的影响。例如轮胎用帘线钢的生产对易形成脆性夹杂的钛等元素要求就非常苛刻，因为帘线钢需要将小于5. 5毫米的盘条拉拔成直径0. 15-0. 38毫米的钢丝，为了避免或减少帘线钢丝在拉拔和合股过程中的断裂现象，就必须努力提高帘线钢的洁净度，有效控制帘线钢中非金属夹杂物的大小、数量和形态，而TiN(TiCN)夹杂为硬质颗粒不变形夹杂，即使非常小的颗粒也会对帘线钢的拉拔性能产生破坏性影响，所以在帘线钢盘条中是决不允许出现该类型夹杂。 要消除TiN(TiCN)夹杂就必须努力降低钢中的氮钛浓度积([Ti] X [N])，氮钛浓度积越低产生氮化钛夹杂的可能性就越小，但在工艺一定的条件下，氮的去除能力是有限的，因此通常需要将钢中钛的质量分数控制在0. 002%以下。随着冶金技术的不断发展，关于钢液中钛含量的控制方法的相关报道也较多。《钢铁技术》杂志2003年(第6期第1-4页，钢帘线钢的生产，王承宽著)公开了一种帘线钢生产中控钛的方法对进入转炉铁水和废钢中的钛含量进行严格控制，选用钛含量低的废钢， 要求废钢中的钛含量在0. 002 %以下。《金属材料与冶金工程》杂志2010年2月(第38卷第1期第沈-四页，湘钢帘线钢炼钢工艺控制，王军著)公开了一种湘钢帘线钢生产中控钛的方法为了降低钢水中的钛含量，应对进入转炉的铁水成分和废钢成分进行严格的控制。《特钢技术》杂志2009年(第15卷第3期第15_17、27页，转炉生产轴承钢中钛含量的控制，张慧峰等著)公开了一种轴承钢生产中为减少氮化钛夹杂的析出而控制钢液中钛含量的方法采用低钛含量的合金及其它原辅料，严格挡渣，防止转炉含高TiO2含量的渣进入钢包，精炼过程防止TiA被还原。以上文献公开的钢液中钛含量控制的方法存在以下不足仅依靠控制铁水、废钢及原辅料中的钛含量会比较被动，如果钢液中钛含量过高，会造成钢种降级改判或判为废钢，从而造成经济损失；同时由于铁合金中均含有一定的钛，在脱氧合金化过程中这些钛会进入钢液，导致钢中钛超过产品要求，因此，上述方法难以避免合金增钛，实现高碳钢中钛含量的稳定控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的难以稳定控制高碳钢中钛含量的缺点， 提供一种能够避免合金增钛、稳定控制高碳钢中钛含量的方法。本发明的发明人通过研究发现，在控制铁水、废钢及原辅料中的钛含量的同时，通过在将转炉冶炼的钢水出钢至钢包中的过程中，不加或只加入少量的脱氧合金，对钢水进行不完全脱氧处理使得出钢后的钢水的活度氧的含量为5X10_5-10X10_5重量％，利用钢水中的氧与钛发生化学反应，生成钛的氧化物而上浮进入钢包渣中而去除，能够避免合金增钛，稳定地控制高碳钢中钛的含量，从而完成了本发明。本发明提供了一种控制高碳钢中钛含量的方法，其中，将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中进行炉外精炼，在所述出钢的过程中对钢水进行不完全脱氧处理使得所述出钢后的钢水的活度氧的含量为5 X 1(Γ5-10Χ 10_5重量％。根据本发明的控制高碳钢中钛含量的方法，通过在出钢过程中钢水进行不完全脱氧处理，使钢水残留一定量的氧，能够使钢水中本身存在的钛以及伴随钢水合金化进入钢水中的钛与氧发生化学反应生成钛氧化物并上浮进入钢包渣而去除，因此，能够稳定地控制高碳钢中钛的含量。
具体实施例方式根据本发明的控制高碳钢中钛含量的方法，其中，将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中进行炉外精炼，在所述出钢的过程中对钢水进行不完全脱氧处理使得所述出钢后的钢水的活度氧的含量为5X10_5-10X10_5重量％。通过使钢水中的钛与钢水中的活度氧发生反应生成钛氧化物进入钢包渣中而除去。所述不完全脱氧处理的方法可以为向钢水中加入0-0. 15千克/吨钢水的脱氧合金，通过在出钢过程中不向钢水中加入脱氧合金或只加入少量的脱氧合金，能够确保钢水中含有较高的活度氧，使得钢水中的氧与钢水中的钛反应生成钛氧化物而进入钢包渣中。 在优选的情况下，所述脱氧合金的加入量为0. 07-0. 15千克/吨钢水。加入上述范围内的脱氧合金，能够减弱钢水的翻腾，提高钢水冶炼过程的易操作性。根据本发明的方法，加入钢水的脱氧合金颗粒大小的选择范围较宽，为了更好地促进脱氧合金加入钢水后快速熔化，提高不完全脱氧处理的效果，在优选的情况下，所述脱氧合金的颗粒直径可以为5-60毫米，优选为5-50毫米。根据本发明的方法，所述脱氧合金可以为本领域中用于脱氧合金化的各种脱氧合金，为了保证钢水中的活度氧含量能够充分使钢水中的钛氧化成碳氧化物，在优选的情况下，所述脱氧合金优选为铝硅钙钡合金。所述活度氧含量指钢水中自由氧浓度，所述活度氧含量的测定方法为本领域技术人员所公知，例如采用定氧仪进行测定。所述铝硅钙钡合金中，铝的含量可以为0. 5-1. 0重量％，硅的含量可以为58-64重量％，钙的含量可以为16-24 重量％，钡的含量可以为16- 重量％。根据本发明的方法，为了使钢液中的氧和钛充分接触加快反应，同时增加钛氧化物碰撞聚合长大的几率，进而加快钛氧化物上浮进入钢包渣，提高钛氧化物的去除效果，在优选的情况下，该方法还包括在出钢的过程中，向钢包中的钢水中吹入氩气搅拌的步骤。所述吹入氩气的条件可以为本领域各种常规的条件，为了提高控钛的效果，在优选的条件下， 所述吹入氩气的条件可以包括每吨钢水氩气的流量为1-2. 5标准升/分钟，搅拌时间为 4-10分钟。根据本发明的方法，所述转炉冶炼的方法可以为本领域常规的转炉冶炼钢水的方法，例如，可以通过将铁水加入到转炉中进行顶底复吹转炉吹炼来进行，所述顶底复吹转炉吹炼的条件可以采用本领域中冶炼高碳钢的常规的各种条件。根据本发明的方法，为了保证高碳钢中的碳含量，在优选的条件下，所述转炉冶炼后的钢水中的碳含量优选控制在0. 06重量％ -0. 15重量％。根据本发明的方法，在优选的条件下，所述转炉冶炼后的钢水中活度氧的含量可以为2 X 10_4重量％ -5 X 10_4重量％。转炉冶炼后将活度氧的含量控制在上述范围内，可以进一步提高控制高碳钢中钛含量的效果。根据本发明的方法，根据所炼钢的种类，在所述出钢过程中进行钢水合金化，所述钢水合金化的方法可以为本领域常规的各种合金化方法，例如，可以在不完全脱氧化处理后，通过向钢水中加入硅铁、锰铁合金等进行钢水的Si、Mn合金化，所述硅铁合金中硅含量可以为70-75重量％，锰铁合金中锰含量可以为70-75重量所述硅铁合金的加入量可以为1-1. 5千克/吨钢水，所述锰铁合金的加入量可以为5-6千克/吨钢水。根据本发明的方法，所述炉外精炼的方法可以为本领域中常规的炉外精炼方法， 例如，将出钢后的钢水运至RH工序进行炉外精炼处理，所述炉外精炼的工艺条件可以采用本领域中各种常规的工艺条件。根据本发明的方法，在优选的情况下，出钢至钢包后的钢水中钛的含量<0.001
重量％。下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。实施例1本实施例以帘线钢(P72LX钢)为例来说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。(1)转炉冶炼转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为3. 8重量％、钛含量为0. 004重量％的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为20分钟，吹炼终点温度为1660°C，吹炼终点钢水的C含量为0. 1重量％，钢水中的活度氧含量为4 X ΙΟ"4重量％ ；取样进行元素成分分析，转炉终点Ti含量为0. 002重量％。(2)出钢将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中，按照0. 1千克/吨钢水加入颗粒直径为10-30毫米的低铝硅钙钡脱氧合金颗粒(铝的含量为0.6重量％，硅的含量为 59重量％，钙的含量为16重量％，钡的含量为23重量％，余量为狗)，使钢水中的活度氧的含量为8 X 10_5重量％，然后按照1. 0千克/吨钢水加入硅铁合金(硅含量为75重量％，余量为铁)和5. 5千克/吨钢水锰铁合金(锰含量为72重量％，余量为铁)进行Si、Mn合金化。在加入脱氧合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水2标准升/分钟， 搅拌时间为8分钟。对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为0. 001 重量％。(3)炉外精炼将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。实施例2本实施例以帘线钢(P72LX钢)为例来说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。(1)转炉冶炼
转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为4. 0重量％、钛含量为0. 006重量％的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为30分钟，吹炼终点温度为1670°C，吹炼终点钢水的C含量为0. 15重量％，钢水中的活度氧含量为5X10_4重量％ ；取样进行元素成分分析， 转炉终点Ti含量为0. 002重量％。(2)出钢将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中，按照0. 15千克/吨钢水加入颗粒直径为10-30毫米的低铝硅钙钡脱氧合金颗粒(铝的含量为0.8重量％，硅的含量为61重量％，钙的含量为22重量％，钡的含量为18重量％，余量为狗)，使钢水中的活度氧的含量为6 X 10_4重量％，然后按照1. 1千克/吨钢水加入硅铁合金(硅含量为73重量％， 余量为铁)和6千克/吨钢水锰铁(锰含量为70重量％，余量为铁)进行Si、Mn合金化。 在加入脱氧合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水2. 5标准升/分钟， 搅拌时间为4分钟。对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为0. 001 重量％。(3)炉外精炼将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。实施例3本实施例以帘线钢(P72LX钢)为例来说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。(1)转炉冶炼转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为3. 6重量％、钛含量为0. 005重量％的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为30分钟，吹炼终点温度为1650°C，吹炼终点钢水的C含量为0. 06重量％，钢水中的活度氧含量为2X 10_4重量％ ；取样进行元素成分分析， 转炉终点Ti含量为0. 002重量％。(2)出钢将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中，按照0. 07千克/吨钢水加入颗粒直径为10-30毫米的低铝硅钙钡脱氧合金颗粒(铝的含量为1. 0重量％，硅的含量为64重量％，钙的含量为16重量％，钡的含量为16重量％，余量为铁)，使钢水中的活度氧的含量为5 X 10_4重量％，然后按照1. 3千克/吨钢水加入硅铁合金(硅含量为70重量％， 余量为铁)和5千克/吨钢水锰铁合金(锰含量为75重量％ )进行Si、Mn合金化。在加入脱氧合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水1标准升/分钟，搅拌时间为10分钟。对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为0.001重量％。(3)炉外精炼将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。实施例4本实施例以帘线钢(P72LX钢)为例用于说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。(1)转炉冶炼
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转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为4. 2重量％、钛含量为0. 007重量％的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为20分钟，吹炼终点温度为1660°C，吹炼终点钢水的C含量为0. 1重量％，钢水中的氧活度为3X10_4 ；取样进行元素成分分析，转炉终点Ti 含量为0. 003重量％ ；(2)出钢将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在转炉出钢过程中，不加入脱氧合金，然后按照1. 5千克/吨钢水加入硅铁合金(硅含量为73重量％，余量为铁。)和6千克/吨钢水锰铁合金(锰含量为74重量％，余量为铁。)进行Si、Mn合金化。在加入硅锰合金时， 开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水1. 5标准升/分钟，搅拌时间为8分钟。 对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为0. 001重量％。(3)精炼将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。从上述实施例可以看出，按照本发明的控制高碳钢中钛含量的方法，通过在出钢过程中钢水进行不完全脱氧处理，能够使钢水残留一定量的氧，从而使钢水中本身存在的钛以及伴随钢水合金化进入钢水中的钛与氧发生化学反应生成钛氧化物并上浮进入钢包渣而去除，从而能够稳定地控制高碳钢冶炼过程中钛的含量，使得出钢至钢包后的钢水中的Ti含量< 0. 001重量％。
权利要求
1.一种控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，该方法包括将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中进行炉外精炼，在所述出钢的过程中对钢水进行不完全脱氧处理使得所述出钢后的钢水的活度氧的含量为5 X 1(Γ5-10Χ 10_5重量％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不完全脱氧处理的方法为向钢水中加入0-0.15千克/吨钢水的脱氧合金。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述脱氧合金的加入量为0.07-0.15千克/吨钢水。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述脱氧合金的颗粒直径为5-60毫米。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述脱氧合金为铝硅钙钡合金。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述铝硅钙钡合金中，铝的含量为0.5-1. 0重量％，硅的含量为58-64重量％，钙的含量为16- 重量％，钡的含量为16- 重量％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转炉冶炼后的钢水中碳含量为0.06-0. 15重量％。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转炉冶炼后的钢水中活度氧的含量为 2Χ1(Γ4-5Χ1(Γ4 重量 ％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在所述出钢的过程中，向钢包中的钢水中吹入氩气搅拌的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，吹入氩气的条件包括每吨钢水氩气的流量为1-2.5标准升/分钟，搅拌时间为4-10分钟。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，出钢至钢包后的钢水中钛的含量<0. 001重量％。
全文摘要
本发明提供了能够避免合金增钛、稳定控制高碳钢中钛含量的方法，其中，该方法包括将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中进行炉外精炼，在所述出钢的过程中对钢水进行不完全脱氧处理使得所述出钢后的钢水的活度氧的含量为5×10-5-10×10-5重量％。该方法通过在出钢过程中钢水进行不完全脱氧处理，使钢水残留一定量的氧，能够使钢水中本身存在的钛以及伴随钢水合金化进入钢水中的钛与氧发生化学反应生成钛氧化物并上浮进入钢包渣而去除，因此，能够稳定地控制高碳钢中钛的含量。
文档编号C22C33/04GK102477471SQ20101057419
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者何为, 冯远超, 曾建华, 曾耀先, 李青春, 杨森祥, 梁新腾, 陈天明, 陈永, 陈靓 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司