大废钢比下80级帘线钢冶炼中硫的控制方法与流程

1.本发明涉及线材钢铁产品80级帘线钢硫含量的控制方法，钢铁冶金生产制造领域，特别属于大废钢比在不低于25％条件下转炉生产80级帘线钢中硫含量的控制方法。


背景技术：

2.帘线钢是制造钢帘线的最重要原材料，要求很高，制造难度很大，被誉为“线材制品中皇冠上的明珠”，其主要难点在于：用户深加工流程长且复杂，需经过几十道次的拉拔和中间热处理，钢丝压缩率超过99％(直径从5.5mm拉拔至最细0.10mm)，要求捻股断丝率≥6万米/次。
3.随着汽车工业的发展，使得轮胎的子午化、轻量化和高强化成为目前的发展方向，低噪声、低油耗的绿色轮胎已成为目前轮胎设计制造的主流。钢帘线作为轮胎的主要骨架材料，强度级别正在由普通强度(nt)向高强(ht)、超高强(st)和特高强(ut)方向发展。目前发达国家中，ht级钢帘线的使用量已占钢帘线总用量的60％左右，st级钢帘线的用量也已超过20％。以φ0.20mm钢丝为例，nt级、ht级、st级和ut级钢帘线的强度分别为2850、3300、3600和3800mpa，ht级钢帘线的强度比nt级产品高约15％。并且ht级钢帘线比nt级钢帘线的耐磨性能提高10％以上、安全性(刹车距离减少15％以上)更好，同时可以降低轮胎的滚动阻力(减少5％～12％油耗)。由此可以看出，高强度钢帘线在减轻轮胎重量和提高轮胎承载能力方面的潜力。但是随着强度增加，钢丝的加工性和延展性下降，为保证捻股断丝率，对原材料帘线钢的要求也愈加严格。
4.汽车轮胎用80级帘线钢，是生产轮胎支撑骨架
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高强度钢帘线(ht级，一般要求帘线的强度达到3300mpa以上)的最重要原料。一般是将80级帘线钢盘条除鳞后进行粗拉，然后热处理后再次拉拔至0.20
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0.38mm之间，再进行镀铜处理后捻股。由于拉拔的变形量很大，要求盘条必须具有极高的洁净度，尤其对钢中的有害元素磷、硫等要求很高。特别是80级帘线钢是过共析钢，钢中的硫含量高时会导致盘条产生热脆，另外，由于硫属于易偏析元素，含量高会造成偏析加剧，降低钢材塑性，引起盘条内部组织不均匀导致分层，从而使得盘条在拉拔及捻股过程断裂。因此，帘线钢要求硫含量越低越好。目前，国标gb/t 27691
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2017
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《钢帘线盘条》中明确规定：高级别80级的帘线钢硫含量控制要求≤0.010％，远高于磷含量控制≤0.020％的要求。而实际生产中，为了满足标准要求和降低盘条拉拔后捻股的断丝率，80级帘线钢中的硫含量需控制在0.0055％以下。
5.此外，采用转炉生产帘线钢的企业为控制钢中的硫含量及夹杂物水平，对加入的废钢比进行了限制，一般要求废钢比≤15％。但随着国家环保和碳中和的需要，需降低钢铁生产传统长流程中的烧结、焦化、高炉等高能耗工序，也即要求尽量用少的铁水冶炼出多的钢水，这无疑要求企业提升各钢种冶炼时的废钢比。
6.目前，一般的转炉冶炼流程企业要求废钢比至少达到25％，但大多是生产普通钢如螺纹钢等时加入的废钢较多，像帘线钢之类要求质量高的品种加入废钢大都控制在15％左右。主要是由于，当采用转炉冶炼帘线钢时加入较多的废钢后，无疑对其质量特别是成分
中的硫含量影响较大。
7.所以，针对目前采用25％以上的大废钢比转炉冶炼80级帘线钢时，对成分中要求严格的硫含量进行控制，同时保证夹杂物的塑性化，满足下游用户拉拔后捻股的断丝率要求，具有非常实际的现实意义。


技术实现要素：

8.本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种既能满足废钢比在25％以上的要求，又能经冶炼后的最终钢水中硫含量控制在0.0055％以下，且使断丝长度由原来的平均6.2万米/次延长至8.4万米/次的80级帘线钢冶炼中硫的控制方法。
9.实现上述目的的措施：
10.大废钢比下80级帘线钢冶炼中硫的控制方法，其特征在于：其步骤：
11.1)进行铁水脱硫：按照0.4
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1.0kg/吨铁一次性加入镁粉；在喷吹过程中按照0.6
‑
1.2kg/吨铁加入石灰；当扒渣至1/3
‑
4/5时一次性加入粘渣剂，其加入量以使终点铁水中s≤0.0025％为原则；
12.2)进行转炉冶炼：当在加入废钢的同时按照7～13kg/吨钢一次性加入粒度在10～30mm的石墨碳球，并控制出钢温度不低于1620℃，终点碳在0.08～0.15％；
13.3)进行lf精炼：在精炼到10～20min时加入顶渣，其加入量以使精炼渣的碱度r在1.8
‑
2.8为原则；在加入顶渣后精炼不低于20min时，常规加入石英砂、硅铁，并控制碱度r在0.7
‑
1.3；在碱度r为0.7
‑
1.3状态下再精炼不低于40min；精炼结束时控制硫含量≤0.0055％，且总的精炼时间在80
‑
100min；
14.4)正常进行后工序。
15.优选地：控制铁水脱硫期间加入粘渣剂后终点铁水中s≤0.0022％。
16.进一步地：80级帘线钢的组分及重量百分比含量为：c：0.80～0.85wt％、si：0.15～0.30wt％、mn：0.45～0.60wt％、p≤0.020wt％、s≤0.010wt％、p+s≤0.025wt％、其余为fe及不可避免的杂质。
17.本发明之所以在加入废钢的同时按照7～13kg/吨钢一次性加入石墨碳球，并控制出钢温度≥1620℃，终点碳在0.08～0.15％，是由于当废钢比增加到25％时，转炉冶炼热源不足，终点出钢温度一般在1600℃以下，从而会降低转炉炉渣脱硫效率。根据热平衡计算，补加相应数量的发热剂，可以保证转炉终点出钢温度≥1620℃。同时终点碳在0.08％以上可避免钢水的过氧化，减少钢中夹杂物的产生。
18.本发明之所以在精炼到10～20min时加入顶渣，其加入量以使精炼渣的碱度r在1.8
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2.8为原则，是由于加热升温10
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20min后，精炼熔渣活度高，此时加入顶渣造高碱度渣能有效去除钢中硫，并利于精炼夹杂物充分上浮。
19.本发明之所以在加入顶渣后且在精炼渣的碱度r在1.8
‑
2.8下再精炼不低于20min时，常规加入石英砂、硅铁，并控制碱度r在0.7
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1.3；在碱度r为0.7
‑
1.3状态下再精炼不低于40min，且总的精炼时间在80
‑
100min，是由于帘线钢需造低碱度酸性渣使夹杂物塑性化，同时要保证充分的软吹时间，利于夹杂物上浮。
20.本发明与现有技术相比，通过在冶炼中加入石墨碳球并控制出钢温度，在精炼时采用改变精炼渣碱度的方式等措施，保证了大废钢比在25％以上的转炉冶炼80级帘线钢
时，既能满足废钢比在25％以上的要求，又能经冶炼后的最终钢水中硫含量控制在0.0055％以下，更好地满足了用户对80级帘线钢盘条进行拉拔到0.20
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0.38mm时捻股断丝率的需要。经捻股试验统计，断丝率显著下降，断丝长度由原来的平均6.2万米/次延长至8.4万米/次；众所周知，对于直径越小，强度越高的钢帘线，则更容易断丝，如对于本强度级别的的直径为0.2mm的钢帘线，原来捻股断丝长度一般在5万米/次左右，而本发明则延长至至少7万米/次。
具体实施方式
21.下面对本发明予以详细描述：
22.表1为本发明各实施例及对比例的铁水脱硫工艺参数取值列表；
23.表2为本发明各实施例及对比例的转炉冶炼主要工艺参数取值列表；
24.表3为本发明各实施例及对比例在lf炉精炼工艺参数取值列表；
25.表4为本发明各实施例及对比例在经lf炉精炼后钢水成分列表。
26.本发明各实施例均按照c：0.80～0.85wt％、si：0.15～0.30wt％、mn：0.45～0.60wt％、p≤0.020wt％、s≤0.010wt％、p+s≤0.025wt％的要求进行成分控制。
27.本发明各实施例均按照以下步骤进行冶炼：
28.1)进行铁水脱硫：按照0.4
‑
1.0kg/吨铁一次性加入镁粉；在喷吹过程中按照0.6
‑
1.2kg/吨铁加入石灰；当扒渣至1/3
‑
4/5时一次性加入粘渣剂，其加入量以使终点铁水中s≤0.0025％为原则；
29.2)进行转炉冶炼：当在加入废钢的同时按照7～13kg/吨钢一次性加入粒度在10～30mm的石墨碳球，并控制出钢温度不低于1620℃，终点碳在0.08～0.15％；
30.3)进行lf精炼：在精炼到10～20min时加入顶渣，其加入量以使精炼渣的碱度r在1.8
‑
2.8为原则；在加入顶渣后精炼不低于20min时，常规加入石英砂、硅铁，并控制碱度r在0.7
‑
1.3；在碱度r为0.7
‑
1.3状态下再精炼不低于40min；精炼结束时控制硫含量≤0.006％，且总的精炼时间在80
‑
100min；
31.4)正常进行后工序。
32.说明：
33.以下各实施例所加废钢比均不低于25％。
34.表1本发明各实施例及对比例铁水脱硫有关工艺参数
[0035][0036]
表2本发明各实施例及对比例转炉冶炼主要工艺参数
[0037][0038][0039]
表3本发明各实施例及对比例在lf炉精炼工艺参数取值列表
[0040][0041]
表4本发明各实施例及对比例在经lf炉精炼后钢水成分列表
[0042][0043]
从表4可以看出，本发明将钢水中s的含量均控制在了0.0055％以下；在生产0.20mm
‑
0.38mm规格时经捻股，断丝率显著下降，断丝率由原来的平均6.2万米/次延长至8.4万米/次。
[0044]
上述实施例仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限定。