一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法
技术领域
1.本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法。
背景技术：
2.当前市场有很多钢种，加入b元素作为关键的微合金元素。主要目的是提高钢在后期热处理过程中的淬透性。ni、cr、mo等金属也可以提高淬透性，b可以取代ni、cr、mo等价格较高的金属，起到降低生产成本的作用。以高强钢及管线钢为例，b元素所处的成分区间十分狭窄，处理起来多有不便。一般其成分在0.0004～0.0006％之间，稍有不慎，就会出格。在冶炼b微合金钢中，由于b元素的出格，导致改钢情况时有发生，给企业造成极大的损失。
3.b作为一种合金元素，可以提高钢材淬火过程的淬透性能。由于b容易在晶粒处偏析，造成强度的下降。所以，如何有效控制b元素的准确含量，就显得较为重要。
4.中国专利cn202011407491.3公开了“一种钢板及钢中b元素含量的控制方法”，针对b含量，其采取的方式为：在转炉出钢时，采用挡渣或留钢操作进行出钢，以截留转炉渣，减少含b元素的转炉渣倒入。主要是从减少转炉进入钢包量角度进行控制，鉴于b的较高的还原性，在转炉内能否有较多b的残余，并进入到钢包，存在较大的疑问。且该专利未针对钢渣中较高的feo含量带来的氧化性的问题进行解决，该专利所述的操作要点从转炉、精炼基本都是常规操作。
5.山钢股份莱芜分公司发表一篇“莱钢冶炼含硼钢b含量的控制”文章，其只是从共性的角度来探讨如何控制b含量，仅仅是合金控制方法，不仅适用于b，也适用于其他合金的控制，是一般普遍适用的方法，未从根本上解决渣中氧化性对钢水中b的氧化，也未重复阐述如何准确控制b含量问题。
6.现有技术中关于控制钢中b含量的方法，并不能完全避免钢水中n和o的影响，添加的b合金含量不能精准控制，针对冶炼微量含b钢来说，稍有不慎，就会出格。
技术实现要素：
7.本发明目的在于提供一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法，可以有效防止冶炼含微合金b元素的钢种时，b元素成分出格，达到精准控制钢中微合金b元素含量的目的。
8.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
9.一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法，包括如下步骤：
10.1)精炼前处理
11.利用rh顶枪向rh管槽吹入煤气或者氧气进行烘烤；
12.2)精炼
13.将需要处理的钢包放入精炼工位，rh管槽插入钢包，进行rh精炼处理；
14.3)真空脱碳
15.真空度控制在0.6kpa以下，脱碳时间为15～20min；
16.4)钢水脱氧
17.脱碳完毕后，向钢包中加入金属铝，钢水中的al含量控制在0.030～0.050wt％；
18.5)钢渣脱氧
19.钢水脱氧完成后，将铝渣均匀洒在钢水表面，将钢渣中feo含量降低到3wt％以下；
20.6)合金化处理
21.向钢包中添加合金进行合金化处理，合金化处理时间2～5min，合金化处理结束后向钢水中投入b合金。
22.优选的，步骤1)中，所述煤气的吹入量为250～300nm3/h，所述氧气的吹入量为2000～2500nm3。
23.优选的，步骤2)中，将rh顶枪放在距离钢包上方600～900mm高度。
24.优选的，所述步骤6)中，b合金的称量采用单独称量系统。
25.优选的，所述步骤6)中，b合金的投入量以ppm为基准小包投入，钢中b元素的含量需要控制在几个ppm就投入几包b合金，每包b合金的量＝(0.0001％*钢水质量)/(b合金中b元素含量*b元素的收得率)。
26.优选的，所述步骤6)中，从真空槽内钢水裸露的位置投入b合金。
27.本发明在精炼之前，向rh管槽中通入煤气或氧气进行烘烤，由于rh管槽在冶炼过程中是处理高温状态，通入的煤气或者氧气会与金属fe燃烧，将rh管槽上黏附的冷钢融化去除，具体反应公式为fe+o＝feo。
28.rh管槽内会有空气附着在rh管槽耐材上，如果不去除附着在耐材上的空气，空气中的氮气在高温下裂解成游离氮进入钢水中，氮气裂解成游离氮的公式n2＝[n]，产生游离氮，而钢水游离氮和b发生反应生成bn，如公式所示[n]+b＝bn。所以精炼前向rh管槽内吹入煤气或者氧气进行烘烤，能够将附着在耐材上的空气气泡排除，避免精炼处理过程中附着在rh管槽耐材上的空气气泡裂解出n和o进入钢水中，避免精炼过程中b元素与氮元素和氧元素的结合。
[0029]
前期处理完毕后，需要处理的钢包放入精炼工位，将rh管槽插入钢包，进行rh精炼处理。
[0030]
在真空状态下，利用钢水中的游离氧，控制真空度在0.6kpa以下，进行15～20min脱碳处理，钢水中的碳与氧发生反应生成一氧化碳，c+o＝co，可以将碳去除。
[0031]
脱碳完毕后，加入金属铝脱氧，控制钢水中的al元素含量在0.030～0.050wt％，保证钢水中的氧完全脱除。精炼处理过程中，如果不脱氧，钢水的游离氧一般在500～600ppm，直接造成了钢渣中feo含量的升高。精炼处理过程中利用金属铝脱氧，钢水中的氧势降低，钢渣中的feo将反向传氧。所以，在钢水中加铝脱氧后，再利用铝渣减少钢渣中的feo。铝渣中的金属铝与钢渣中的feo发生如下反应3(feo)+2al＝3fe+al2o3，避免钢渣中的feo向钢水中传氧，使钢水中的氧含量可以保持在较低水平。
[0032]
将钢水中的氧与钢渣中的feo均脱除之后，向钢包中添加合金进行合金化处理，处理时间2～5min，合金化处理结束后从真空槽内钢水裸露的位置向钢水中投入b合金。向钢水中加入b合金，按照生产要求，采用独立的称量系统，单独小包投入b合金，钢中需要将b元素控制在几个ppm就投入几包b合金。每包b合金的量＝(0.0001％*钢水质量)/(b合金中b元素含量*b元素的收得率)。这样加入到钢水中，能够保证加入量的准确性。
[0033]
本发明的有益效果：
[0034]
本发明通过对rh管槽的前期处理，冶炼过程中除了脱除钢水中的氧之外，考虑到钢渣中存在的feo对钢水中氧含量的影响，进一步将钢水中的feo脱除，使钢水中的氧含量可以保持在较低水平，减少钢水中可以与b结合的元素含量，从而稳定b的收得率，提高b合金的利用率。通过计算可以准确指导投入b合金的数量，将钢中的b元素精准控制在所需范围，避免改钢情况的发生，大幅度提高产品质量，同时提高了生产效率。
[0035]
但是，现有技术中均不考虑rh管槽和钢渣中存在的o和n，那么过多的o和n会与加入的b合金结合，导致b元素计算量与实际需求量存在差异，使投入的b合金成分过高或者过低，从而使最终钢水中的b元素含量出格。
[0036]
本发明在投入b合金的时候采用独立的称量系统，可以做到准确的定量称量，避免现有称量采用精炼工序的称量系统而产生称量误差过大，最终导致钢铁产品中b元素含量出格。
具体实施方式
[0037]
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0038]
本发明实施例的工艺流程为：精炼前处理
→
精炼
→
真空脱碳
→
钢水脱氧
→
钢渣脱氧
→
合金化处理。
[0039]
在实施例中所适用的b合金，b元素的含量在20％，剩余的部分为fe，b元素的收得率在80％，采用单独称量系统，单独称量每包b合金的量，为此以钢水中b元素的含量为0.0001％作为投入基准，根据以下计算式x*0.2*80％/300吨＝0.0001％，则计算出来的b合金的量x为2kg，所以钢水中需要含有1ppm的b元素就投入2kg的b合金。
[0040]
实施例1
[0041]
需要冶炼一炉含b钢，b元素的质量百分比控制在0.0004％。
[0042]
一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法，包括如下步骤：
[0043]
1)精炼前处理
[0044]
将rh顶枪放在距离钢液面600mm处，向rh管槽吹入煤气250nm3/h，或者吹入氧气2500nm3进行烘烤；
[0045]
2)精炼
[0046]
将需要处理的钢包放入精炼工位，rh管槽插入钢包，进行rh精炼处理；
[0047]
3)真空脱碳
[0048]
真空度控制在0.5kpa，脱碳时间为20min；
[0049]
4)钢水脱氧
[0050]
脱碳完毕后，向钢包中加入金属铝，将钢水中的al含量控制在0.030wt％；
[0051]
5)钢渣脱氧
[0052]
钢水脱氧完成后，将铝渣均匀洒在钢水表面，将钢渣中feo含量降低到3wt％以下；
[0053]
6)合金化处理
[0054]
向钢包中添加合金进行合金化处理，处理时间2min，合金化处理结束后从真空槽内钢水裸露的位置向钢水中投入4包b合金。
[0055]
钢水精炼结束后测得钢水中b元素的质量百分比为0.0004％。
[0056]
实施例2
[0057]
需要冶炼一炉含b钢，b元素的质量百分比控制在0.0006％。
[0058]
一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法，包括如下步骤：
[0059]
1)精炼前处理
[0060]
将rh顶枪放在距离钢液面900mm高度，对rh浸滞管吹入煤气300nm3/h，或者吹入氧气2300nm3；
[0061]
2)精炼
[0062]
将需要处理的钢包放入精炼工位，rh管槽插入钢包，进行rh精炼处理；
[0063]
3)真空脱碳
[0064]
真空度控制在0.55kpa，脱碳时间为15min。
[0065]
4)钢水脱氧
[0066]
脱碳完毕后，向钢包中加入金属铝，将钢水中的al含量控制在0.050wt％；
[0067]
5)钢渣脱氧
[0068]
钢水脱氧完成后，将铝渣均匀洒在钢水表面，将钢渣中feo含量降低到3wt％以下；
[0069]
6)合金化处理
[0070]
向钢包中添加合金进行合金化处理，处理时间3min，合金化处理结束后从真空槽内钢水裸露的位置向钢水中投入6包b合金。
[0071]
钢水精炼结束后测得钢水中b元素的质量百分比为0.00060％。
[0072]
实施例3
[0073]
需要冶炼一炉含b的钢，b元素的质量百分比控制在0.0012％。
[0074]
一种精准控制钢中微合金b元素的冶炼方法，包括如下步骤：
[0075]
1)精炼前处理
[0076]
将rh顶枪放在距离钢液面850mm高度，对rh浸滞管吹入煤气275nm3/h，或者吹入氧气2000nm3；
[0077]
2)精炼
[0078]
将需要处理的钢包放入精炼工位，rh浸滞管插入钢包，开始进行rh精炼处理；
[0079]
3)真空脱碳
[0080]
真空度控制在0.45kpa，脱碳时间为18min；
[0081]
4)钢水脱氧
[0082]
脱碳完毕后，向钢包中加入金属铝，将钢水中的al含量控制在0.040wt％；
[0083]
5)钢渣脱氧
[0084]
钢水脱氧完成后，将铝渣均匀洒在钢水表面，将钢渣中feo含量降低到3wt％以下；
[0085]
6)合金化处理
[0086]
向钢包中添加合金进行合金化处理，处理时间5min，合金化处理结束后从真空槽内钢水裸露的位置向钢水中投入12包b合金。
[0087]
钢水精炼结束后测得钢水中b元素的质量百分比为0.0012％。