本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种海绵钛对钢水钛合金化的方法。
背景技术：
在低合金钢中，钛可以通过形成细小弥散的碳化物，细化晶粒，碳化钛在钢材变形时也会对位错滑移产生强烈的阻碍，从而大大提升材料的屈服性能，因此很多钢种需在钢中添加钛进行钛合金化。
攀西地区由于特有的钒钛磁铁矿资源存在，攀钢海绵钛厂每月有60吨的海绵钛产量，其纯度高，Ti含量在98％以上，杂质含量较低，相比传统的钛铁进行合金化收得率70％提高到80％以上、成本更低，可获得更好的经济和社会效益。
用海绵钛来进行钢水钛合金化时由于钛元素极易被氧化，若进行钛的合金化之前，钢水或钢渣中氧活度较高，会导致钛烧损，而钛收得率偏低。现有技术通常使用在钛表面包芯的方法进行钛合金化，或利用真空进行合金化，可以有效防止钛被钢渣氧化。
如专利“钛镁复合包芯线及其应用和钛合金化钢水及其制备方法和一种含钛合金钢”记载一种将钛镁复合包芯线喂入待钛合金化的钢水中进行钛合金化的方法，专利“一种含钛包芯线及其应用和钢液钛合金化的方法”记载含钛包芯线应用以及使用该含钛包芯线进行钢液钛合金化的方法，专利“一种减轻连铸水口结瘤的含钛焊丝用钢生产方法”记载将低铝低氮70Ti铁包芯线进行钛合金化减轻含钛焊丝用钢水口结瘤的生产方法，专利“一种真空冶炼含钛钢钛合金化的方法”记载在真空前进行钛合金化减少钢水二次污染的问题。
但传统喂包芯线增钛的方法，对设备要求较高，作业过程中易出现卡线问题，影响生产，生产成本高；此外，现有的方法钛收得率较低，更增加了经济成本。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：现有的钛合金化方法设备要求高、生产成本高、钛收率低等问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种海绵钛对钢水钛合金化的方法。该方法包括以下步骤：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/3～1/2时，加入铝铁合金，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、将步骤a所得钢水转入LF炉，在LF炉中加入钛铁，使钢水中的Ti含量为0.01～0.03％；
c、RH炉抽真空，将步骤b所得钢水转入RH炉，对钢水循环处理5～8min后，加入海绵钛进行合金化，处理5～8min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气4～6min，底吹时保证钢液面不裸露。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤a中所述铝铁合金的组成为：Al 50～60wt％，余量为Fe。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤a中所述铝铁合金加入量为2.9～3.2kg/t钢。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤b中所述钛铁优选为40TiFe。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述抽真空的真空度为≤300Pa。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述海绵钛的组成为：Ti 98.53～99.47％,Fe 0.05～0.4％,余量为不可避免的杂质。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述海绵钛的加入量为0.65～0.75kg/t钢。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述海绵钛的粒度为5～35mm。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述对钢水循环处理是指“抽真空-钢液从上升管进去真空室-从下降管回到钢包”的方式进行循环。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种海绵钛对钢水钛合金化的方法，通过对钢水加入合金进行脱氧，LF炉抽真空加入钛铁预合金化，RH抽真空加入海绵钛终合金化，经过LF和真空处理后，钢水及钢渣氧化性大幅下降，直接利用海绵钛进行合金化可达到较高的钛收得率，钛收得率为80％以上；本发明方法操作简单，设备要求不高，还提高了钛收得率，节约了成本，具有较高经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种海绵钛对钢水钛合金化的方法，包括以下步骤：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/3～1/2时，加入铝铁合金，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、将步骤a所得钢水转入LF炉，在LF炉中加入钛铁，使钢水中的Ti含量为0.01～0.03％；
c、RH炉抽真空，将步骤b所得钢水转入RH炉，对钢水循环处理5～8min后，加入海绵钛进行合金化，处理5～8min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气4～6min，底吹时保证钢液面不裸露。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤a中所述铝铁合金的组成为：Al 50～60wt％，余量为Fe。铝铁合金的加入是作为非金属脱氧剂脱氧，也可用其他具有脱氧效果的合金代替，但为了避免加入其他钢中需要的成分元素的合金时因氧活度高而被氧化，本发明优选加入Al 50～60％，余量为Fe的铝铁合金。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤a中所述铝铁合金加入量为2.9～3.2kg/t钢。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤b中所述钛铁优选为40TiFe。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述抽真空的真空度为≤300Pa。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述海绵钛的组成为：Ti 98.53～99.47％,Fe 0.05～0.4％,余量为不可避免的杂质。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述海绵钛的加入量为0.65～0.75kg/t钢。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述海绵钛的粒度为5～35mm。粒度过小时，加料不方便，加料时通过料仓加入，粒度太小容易从料仓缝隙滑料，粒度太大，不利于合金融化，因此，本发明中海绵钛的优选粒度为5～35mm。
其中，上述海绵钛对钢水钛合金化的方法中，步骤c中所述对钢水循环处理是指“抽真空-钢液从上升管进去真空室-从下降管回到钢包”的方式进行循环。
本发明采用海绵钛对钢水进行钛合金化，避开了传统的包芯线的方法，简化了操作步骤，设备要求更简单，钛收率提高。本发明中先对钢水进行脱氧，再对Si、Mn等收得率较高的元素进行合金化，降低后续工序的处理负担，随后转入LF炉和RH炉中进行钛合金化，LF炉先加入钛铁进行预合金化，有效提高了钛成分控制精度，成分精度的提升对后续轧制工序的工艺稳定，产品的质量稳定有重要意义；随后转入抽真空的RH炉中，真空循环钢水5～8min可以进一步改善钢水质量，提高了海绵钛中的钛收得率。钛合金化后用氩气底吹，保证钢水液面不裸露，可以均匀成分和去除钛合金化产生的夹杂。
在脱氧良好的前提下，钢液循环是否良好和钛合金化过程中与钢液的反应界面大小是影响钛收率的两个关键因素。本发明在RH炉中抽真空处理，进一步减少钢液中的氧含量，并且在加入海绵钛之前先真空处理钢液5～8min，底吹氩气进行处理，都使得钢液循环更良好、反应更均匀。加入的海绵钛为四氯化钛与金属镁反应生成的多孔海绵状，相比普通的钛铁及包芯线(其实质就是钛粉或钛铁外面包上铁壳)有更好的反应界面。经过本发明的处理，使得钛收率在80％以上，相比现有技术提高了10％左右。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例中和对比例中所述的海绵钛成分如表1所示。
表1海绵钛成分含量表
实施例1用本发明方法对钢水进行钛合金化
使用海绵钛对钢水进行钛合金化，具体操作如下：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/3时，加入铝铁合金3.07kg/t钢，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、LF炉中，加入40TiFe，将钢水中的Ti含量控制在0.021％；
c、RH炉抽真空，对钢水循环处理5min后，加入海绵钛进行合金化，加入量0.7kg/t钢，处理5min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气4min，底吹时保证钢液面不裸露。
通过计算，海绵钛收得率为79.72％。
实施例2用本发明方法对钢水进行钛合金化
使用海绵钛对钢水进行钛合金化，具体操作如下：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/2时，加入铝铁合金2.97kg/t钢，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、LF炉中，加入40TiFe，将钢水中的Ti含量控制在0.021％；
c、RH炉抽真空，对钢水循环处理8min后，加入海绵钛进行合金化，加入量0.725kg/t钢，处理5min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气6min，底吹时保证钢液面不裸露。
通过计算，海绵钛收得率为80.61％。
实施例3用本发明方法对钢水进行钛合金化
使用海绵钛对钢水进行钛合金化，具体操作如下：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/3时，加入铝铁合金3.11kg/t钢，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、LF炉中，加入40TiFe，将钢水中的Ti含量控制在0.02％；
c、RH炉抽真空，对钢水循环处理6min后，加入海绵钛进行合金化，加入量0.75kg/t钢，处理5min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气5min，底吹时保证钢液面不裸露。
通过计算，海绵钛收得率为88.16％。
实施例4用本发明方法对钢水进行钛合金化
使用海绵钛对钢水进行钛合金化，具体操作如下：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/2时，加入铝铁合金3.08kg/t钢，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、LF炉中，加入40TiFe，将钢水中的Ti含量控制在0.025％；
c、RH炉抽真空，对钢水循环处理5min后，加入海绵钛进行合金化，加入量0.692kg/t钢，处理5min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气6min，底吹时保证钢液面不裸露。
通过计算，海绵钛收得率为83.09％。
对比例1使用传统钛铁对钢水进行钛合金化
使用钛铁对钢水进行钛合金化，具体操作如下：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/2时，加入铝铁合金3.06kg/t钢，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、LF炉中，加入40TiFe，将钢水中的Ti含量控制在0.020％；
c、RH炉抽真空，对钢水循环处理5min后，加入40TiFe进行合金化，加入量1.92kg/t钢，处理5min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气6min，底吹时保证钢液面不裸露。
通过计算，海绵钛收得率为70.05％。
对比例2不采用抽真空的方法对钢水进行钛合金化
使用海绵钛对钢水进行钛合金化，具体操作如下：
a、转炉出钢时，待出钢重量占出钢总重量的1/2时，加入铝铁合金2.99kg/t钢，小平台定氧喂铝线，直至钢水中氧含量小于30ppm；
b、LF炉中，加入40TiFe，将钢水中的Ti含量控制在0.080％；
c、RH炉中，加入海绵钛进行合金化，加入量0.68kg/t钢处理10min；
d、待步骤c完成后，底吹氩气6min，底吹时保证钢液面不裸露。
通过计算，海绵钛收得率为64.35％。
由实验结果可知，采用本发明的海绵钛对钢水钛合金化的方法，设备简单，简化了操作步骤，节约了生产成本，使用传统的包芯线吨钢增钛0.01％成本约为4.93元，使用本发明吨钢增钛0.01％成本约为3.78元，降低了20％以上；并且，本发明海绵钛收率还比采用传统方法的提高了10％左右。