一种高锰钢洁净度控制的方法与流程

sio2、cao-sio2等夹杂物反应，生成微型的低熔点的cao-sio
2-al2o3系夹杂物，这些夹杂物尺寸小，表面张力低，均匀分布在钢中，在连铸过程为mns夹杂物的析出提供大量形核质点，可有效诱导钢中mns夹杂物的析出，降低长条状mns夹杂物析出概率。
8.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
9.一种高锰钢洁净度控制的方法，
10.包括铁水预处理-转炉工序-lf工序-rh工序-连铸工序的工艺流程；所述转炉工序和lf工序完成脱氧合金化，实现钢中硫、锰、硅等主要元素的有效控制，所述rh工序加入夹杂物改性剂并通过控制rh工序处理工艺参数，有效控制钢中夹杂物的种类、数量以及尺寸，同时为所述连铸工序中钢水凝固过程mns夹杂物的析出提供大量有效的形核质点；
11.所述夹杂物改性剂包括al：11wt％～19wt％、si：11wt％～29wt％、mn：11wt％～19wt％，zr:1wt％～1.9wt％，其余为铁和不可避免的杂质。
12.进一步地，上述技术方案中，所述的转炉工序脱氧合金化的步骤包括：在转炉出钢1/7～1/5时，向钢包内依次加入增碳剂、硅铁合金、硅锰合金或者依次加入增碳剂、硅铁合金、硅锰合金、钒铁合金对钢水进行脱氧以及合金化。脱氧后控制钢中氧含量在20
×
10-4
wt％～50
×
10-4
wt％。出钢结束对钢水进行弱吹氩搅拌，吹氩过程钢水不裸露，钢液面微微波动为准。
13.进一步地，上述技术方案中，增碳剂与硅铁合金加入间隔20秒～40秒；硅铁合金与硅锰合金加入间隔10秒～30秒；硅锰合金与钒铁合金加入间隔10秒～30秒。
14.进一步地，上述技术方案中，吹氩流量为125～150nl/min，吹氩时间为5～8min。
15.进一步地，上述技术方案中，所述lf工序脱氧合金化的步骤包括：根据进站硫含量，加入活性石灰3～8kg/吨钢、萤石0.5～1kg/吨钢、铝矾土0.5～3kg/吨钢；处理2～5分钟后根据钢水氧活度向渣面加入0.5～2.0kg/吨钢的脱氧合金。lf工序处理时间25～40分钟，确保lf工序出站[s]0.002wt％～0.0015wt％，a[o]16～20
×
10-4
wt％。
[0016]
进一步地，上述技术方案中，所述脱氧合金为硅钙钡、碳化硅中的至少一种。
[0017]
进一步地，上述技术方案中，所述rh工序处理参数为：真空处理开始提升气体流量为1400～1600nl/min，当真空度降到小于100pa时处理3～5min后，将提升气体流量降到1200～1400nl/min，并从真空料仓加入夹杂物改性剂0.1～0.3kg/t钢，加入后再循环3～5min，再加入夹杂物改性剂0.1～0.3kg/t钢后循环5～10min，真空结束。
[0018]
进一步地，上述技术方案中，所述夹杂物改性剂的粒度为10～50mm。
[0019]
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0020]
(1)本发明充分利用合金加入到钢中的热力学反应原理、重轨钢等硅脱氧钢精炼过程钢中夹杂物的性质，并通过有效控制钢中夹杂物的种类以及尺寸和数量，为连铸过程mns的析出提供大量的形核质点，从而实现mns夹杂物在钢中弥散分布，与非金属氧化物夹杂形成包裹，提高钢质洁净度的同时，提高产品力学性能。
[0021]
(2)本发明降低了传统钙、镁等合金或者包芯线直接加入到钢水里，发生剧烈反应，合金收得率低、不稳定且喂线成本高以及现场烟尘大等问题。
[0022]
(3)本发明设计的合金成分常见、易加工，成本低，易推广应用。
[0023]
(4)本发明通过设计合理的合金化工艺路线以及精炼工艺制度、夹杂物改性剂，有效控制精炼终点钢中夹杂物数量、尺寸、类型等性质以及在钢中的分布，同时为连铸钢水凝
固过程硫化物夹杂析出提供大量细小、弥散的形核质点，从而达到有效控制钢中a类、b类、c类以及d类夹杂物尺寸、形态以及分布的目的。该技术应用后，重轨钢中(a+b+c+d)≤2.5级比例由75％提高到96％以上；管线钢(a+b+c+d)≤2.5级比例由82％提高到100％，产品质量获得大幅提升。
附图说明
[0024]
图1为本发明实施例1中轧材中夹杂物形貌图；(a)为对比例1工艺，(b)为本发明实施例1工艺。
[0025]
图2为本发明实施例2中轧材中夹杂物形貌图；(a)为对比例1工艺，(b)为本发明实施例2工艺。
具体实施方式
[0026]
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。鉴于本领域的技术人员在夹杂物领域开展了大量的研究工作，在理论与实践方面均积累了大量的、丰富的经验。在认真阅读了本实施例及其相应的分析后，一定能够根据其它的具体条件，在本发明提出的工艺方案和合金成分设计比例的范围内，(至多再做几次有限的常规试验)具体的选择出几组满足其它条件的工艺技术方案，以实现本发明所述的技术效果。所以，以下仅举出部分实施例。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0027]
对比例1
[0028]
钢水冶炼采用“铁水预处理-转炉工序-lf工序-rh工序-连铸工序”工艺流程。产品成分如表1所示：
[0029]
表1钢种成分要求/wt％
[0030]
csimnpsal0.60～0.800.15～0.600.70～1.20≤0.030≤0.025≤0.010
[0031]
铁水预处理：铁水预处理采用喷吹脱硫工艺，加入1.2kg/吨钢镁粉和5.0kg/吨钢活性石灰，铁水脱后硫0.003wt％。
[0032]
转炉工序：转炉出钢1/2时，向钢包内加入硅钙钡合金1～2kg/吨钢，在加入硅锰合金、增碳剂(石油焦)、硅铁合金对钢水进行脱氧以及合金化，脱氧后控制钢中氧含量在小于15
×
10-4
wt％。出钢结束对钢水进行弱吹氩搅拌，吹氩标准为钢液面微微波动，吹氩流量为125nl/min，吹氩时间为8min。吹氩结束钢中a[o]15
×
10-4
wt％，[c]0.56wt％、[si]0.18wt％、[mn]0.67wt％、[p]0.016wt％、[s]0.010wt％、[al]0.003wt％。
[0033]
lf工序：lf进站[s]0.011wt％、a[o]16
×
10-4
wt％，进站加入活性石灰5kg/吨钢、萤石1.5kg/吨钢；lf继续处理35分钟，取出站样。lf出站[s]0.006wt％，a[o]14
×
10-4
wt％。
[0034]
rh工序：rh处理4min后，加入锰铁和石油焦增碳剂、硅铁等合金，钢中[c]、[si]、[mn]元素含量分别为0.70wt％，0.38wt％，0.92wt％。
[0035]
真空处理全程提升气体流量为1400nl/min，真空处理时间为15min。
[0036]
连铸工序：
[0037]
连铸过程全程保护浇注；钢水浇注温度稳定，保证连铸过程中间包钢水过热度控
制在25℃～35℃之间；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时适当提高冷却强度，比水量为0.40kg/t钢～0.49kg/t钢；拉速为0.8m/min。
[0038]
该炉次生产的轧材中夹杂物形貌，如图1(a)和图2(a)所示。
[0039]
实施例1
[0040]
钢水冶炼采用“铁水预处理-转炉工序-lf工序-rh工序-连铸工序”工艺流程。产品成分如表2所示：
[0041]
表2钢种成分要求/wt％
[0042]
csimnpsal0.60～0.800.15～0.600.70～1.20≤0.030≤0.025≤0.010
[0043]
铁水预处理：铁水预处理采用喷吹脱硫工艺，加入1.4kg/吨钢镁粉和5.6kg/吨钢活性石灰，铁水脱后硫0.002wt％。
[0044]
转炉工序：转炉出钢1/5时，向钢包内依次加入增碳剂(石油焦)、硅铁合金、硅锰合金对钢水进行脱氧以及合金化，且每一批原料加入后间隔15-25秒。脱氧后控制钢中氧含量在30
×
10-4
wt％～50
×
10-4
wt％。出钢结束对钢水进行弱吹氩搅拌，吹氩标准为吹氩过程钢水不裸露，钢液面微微波动，吹氩流量为125nl/min，吹氩时间为8min。吹氩结束钢中a[o]35
×
10-4
wt％，[c]0.65wt％、[si]0.20wt％、[mn]0.75wt％、[p]0.015wt％、[s]0.008wt％、[al]0.003wt％。
[0045]
lf工序：lf进站[s]0.008wt％、a[o]38
×
10-4
wt％，进站加入活性石灰3kg/吨钢、萤石0.5kg/吨钢、铝矾土0.5kg/吨钢；处理3分钟后向渣面加入0.6kg/吨钢的硅钙钡后，lf继续处理25分钟，取出站样。lf出站[s]0.006wt％，a[o]17.5ppm。
[0046]
rh工序：本发明在转炉工序和lf工序已全部完成了[c]、[si]、[mn]、[s]等钢中主要成分的控制。本技术rh主要功能除脱氢、氧、氮等气体元素以及净化钢液外，重点是控制钢中夹杂物种类、尺寸以及数量，为连铸过程mns的形成提供大量弥散的形核质点。
[0047]
rh工序加入的夹杂物改性剂指标，如表3所示。
[0048]
表3夹杂物改性剂指标
[0049]
al/wt％si/wt％mn/wt％其它组分粒度/mm132714铁和不可避免10～50
[0050]
真空处理开始提升气体流量为1400nl/min，处理1.5min真空度降到小于100pa，再处理3min后，将提升气体流量降到1200nl/min，并从真空料仓加入夹杂物改性剂0.3kg/t钢，加入后循环3min，再加入第二批夹杂物改性剂0.2kg/t钢后循环10min，真空结束。
[0051]
连铸工序：
[0052]
连铸过程全程保护浇注；钢水浇注温度稳定，保证连铸过程中间包钢水过热度控制在10℃～20℃之间；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时适当提高冷却强度，比水量为0.50kg/t钢～0.63kg/t钢；拉速为1.0m/min。低过热度，强冷有利于降低大型凝固过程夹杂的形成尺寸，并防止非金属氧化物夹杂物在钢中聚集长大。
[0053]
该炉次生产的轧材中夹杂物形貌，如图1示。轧材夹杂物评级(a+b+c+d)≤1.5级。
[0054]
实施例2
[0055]
钢水冶炼采用“铁水预处理-转炉工序-lf工序-rh工序-连铸工序”工艺流程。产品成分如表4所示：
[0056]
表4钢种成分要求/wt％
[0057]
csimnpsalv0.60～0.800.50～0.700.70～1.20≤0.025≤0.025≤0.0040.02～0.10
[0058]
铁水预处理：铁水预处理采用喷吹脱硫工艺，加入1.5kg/吨钢镁粉和6.0kg/吨钢活性石灰，铁水脱后硫0.001wt％。
[0059]
转炉工序：转炉出钢1/5时，向钢包内依次加入增碳剂(石油焦)、硅铁合金、硅锰合金、钒铁合金对钢水进行脱氧以及合金化，且每一批原料加入后间隔15-25秒。脱氧后控制钢中氧含量在30
×
10-4
wt％～50
×
10-4
wt％。出钢结束对钢水进行弱吹氩搅拌，吹氩标准为吹氩过程钢水不裸露，钢液面微微波动，吹氩流量为150nl/min，吹氩时间为5min。吹氩结束钢中a[o]45
×
10-4
wt％，[c]0.67wt％、[si]0.54wt％、[mn]0.81wt％、[p]0.012wt％、[s]0.012wt％、[al]0.003wt％、v0.05wt％。
[0060]
lf工序：lf进站[s]0.012wt％、a[o]28
×
10-4
wt％，进站加入活性石灰8kg/吨钢、萤石1kg/吨钢、铝矾土3kg/吨钢；处理5分钟后向渣面加入1.9kg/吨钢的硅钙钡后，lf继续处理40分钟，取出站样。lf出站[s]0.007wt％，a[o]11ppm。
[0061]
rh工序：本发明在转炉工序和lf工序已全部完成了[c]、[si]、[mn]、[s]等钢中主要成分的控制。本技术rh主要功能除脱氢、氧、氮等气体元素以及净化钢液外，重点是合理控制钢中夹杂物种类、数量以及尺寸，为连铸过程mns的析出提供大量弥散的形核质点。
[0062]
rh工序加入的夹杂物改性剂指标，如表5所示。
[0063]
表5夹杂物改性剂指标
[0064]
al/wt％si/wt％mn/wt％其它组分粒度/mm331218铁和不可避免10～50
[0065]
真空处理开始提升气体流量为1600nl/min，处理1min真空度降到小于100pa，再处理5min后，将提升气体流量降到1400nl/min，并从真空料仓加入夹杂物改性剂0.1kg/t钢，加入后循环5min，再加入第二批夹杂物改性剂0.1kg/t钢后循环5min，真空结束。
[0066]
连铸工序：
[0067]
连铸过程全程保护浇注；钢水浇注温度稳定，保证连铸过程中间包钢水过热度控制在10℃～20℃之间；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时适当提高冷却强度，比水量为0.50kg/t钢～0.63kg/t钢；拉速为1.1m/min。低过热度，强冷有利于降低大型凝固过程夹杂的形成尺寸，并防止非金属氧化物夹杂物在钢中聚集长大。
[0068]
该炉次生产的轧材中夹杂物形貌，如图2所示。轧材夹杂物评级(a+b+c+d)为2.0级。