一种控制耐腐蚀结构钢中MnS夹杂物形貌的方法与流程

本发明涉及炼钢工艺，尤其涉及一种控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法。

背景技术：

1、随着海洋工程结构用钢需求的增加，其在海水介质中耐腐蚀性能的研究受到关注，硫化物作为点蚀发生的重要参与者，其形态、分布及析出形式等特征直接影响点蚀的萌生与扩展速率，抑制钢中mns夹杂的形成，提高海工结构钢的耐腐蚀性能。

2、利用稀土能改变钢液中氧化物、硫化物及碳化物的类型、形态、大小和分布，改变钢中的夹杂物的特性，向钢中加入适量稀土合金，由于re与钢中活度o和s结合的吉布斯自由能远远低于mn和s的结合，极易生成稀土氧硫化物.同时稀土硫化物的熔点均大于mns，在凝固过程中提前析出.s的不断消耗降低了钢中的s的活度，显著影响了mn与s的结合，从而引起异质形核的核心变少，降低了在高过饱和度条件下，单颗粒mns夹杂物长大成为大尺寸长条状mns的几率,形成近球状，近球状细小弥散分布的realo3、re2o2s、re3s4、re2s3等几类稀土硫氧化物夹杂物，此类夹杂物与基体的热膨胀系数更接近，一定程度上抑制了硫化物的析出，减少了点蚀诱发源，提高了低合金钢的抗点蚀性能。

3、文献1：本发明涉及一种改善钢中条带型mns夹杂物的方法及其生产的钢板，控制转炉出钢时自由氧的水平，采用非al材料脱氧与合金化，lf工序根据情况补充脱氧，根据钢水中的氧含量水平确定脱硫工艺的开始时机，且脱硫工艺采用在渣中加入al粉的方式进行，然后在rh进行特殊合金处理。本发明结合特殊合金的特性，使得s含量在30-60ppm洁净钢中常见的团簇、絮状、带腐蚀化学活性的非金属夹杂物mns、al2o3变性为球化细化的特殊合金硫氧化物，钢板单位面积夹杂物数量显著降低、大幅度降低夹杂物尺寸，明显提升钢的韧塑性指标，且钢板抗锈效果好。

4、文献2：本发明提供了一种控制低硫低合金结构钢mns夹杂物的方法。本发明通过在钢水成分上添加t i、并合理配置w(ti)/w(al)，使析出物以球形脆性的al2o3-tiox-mns复合夹杂物为主，减少单独mns夹杂物的析出比例；同时，通过控制mns在低塑性区大压缩比轧制，减小mns的长宽比，形成数量增多、长度变短的mns夹杂物。

5、文献3：本发明公开了一种稀土处理细化超低碳i f钢铸轧全过程mns夹杂物的方法，在rh精炼工序处理末期加入稀土ce，使钢水中ce含量达到14ppm，用于降低mns夹杂物的平均尺寸。本发明通过在rh精炼工序处理末期加入一定量稀土ce，有效降低mns夹杂物的平均尺寸，同时稀土对夹杂物起到明显的变性作用及夹杂物的弥散分布还可减少其在热加工过程中由于不规则形状所带来的危害，使得夹杂物受力均匀，既减少了材料的各向异性，又有利于提高钢材的塑韧性及疲劳性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，通过控制钢中w[re]/w[s]比值，达到稀土对钢中mns类夹杂物的变质作用，生成球状，近球状细小弥散分布的real o3、re2o2s、re3s4、re2s3等几类稀土硫氧化物夹杂物，该类夹杂物熔点比mns高，不易变形一定程度上抑制了mns类夹杂物的析出，减少了点蚀诱发源，提高了低合金钢的抗点蚀性能。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，要求rh后加稀土合金，为保证稀土合金的有效利用，要求rh后钢中s＜0.002％，钢中[o]小于20ppm，稀土含量控制在0.020％～0.026％；

4、将稀土残余w(re)＝0.04％作为衡量钢中硫化物夹杂形态的标准值，将w(re)/w(s)＝1.4作为衡量稀土钢中硫化物形态的一个标准；随着比值的增加，硫化锰夹杂开始消失，同时生成稀土氧、硫化物realo3、re2o2s、re3s4、re2s3，达到对钢中mns夹杂物的改质作用。

5、进一步的，具体包括如下步骤：

6、第一步：冶炼生产工艺流程为：铁水预处理—顶底复吹转炉—lf炉外精炼—vd/rh真空精炼—板坯连铸；

7、第二步：顶底复吹转炉所用铁水需经过预处理脱硫，预处理后铁水中硫含量[s]≤0.005％；

8、第三步：转炉终点[o]≤350ppm，出钢温度≥1620℃；

9、第四步：lf精炼采用高碱度精炼渣深脱硫，lf精炼终点钢水中硫含量[s]≤0.002％，活度氧含量[o]≤0.002％；

10、第五步：采用rh/vd真空精炼处理钢液，破空后向钢中喂稀土合金线；

11、第六步：喂稀土合金线后，钢包软吹15min以上，钢包开浇前静置时间≥10min，连铸过程必须采用全面的保护浇铸措施。

12、进一步的，所述第三步中，炉后采用铝锭、铝铁合金或铝粒脱氧。

13、进一步的，所述第五步中，喂线速度3m/s。

14、进一步的，所述第五步中，喂线总长≥3.7m/t*钢水重量。

15、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

技术特征：

1.一种控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，其特征在于：要求rh后加稀土合金，为保证稀土合金的有效利用，要求rh后钢中s＜0.002％，钢中[o]小于20ppm，稀土含量控制在0.020％～0.026％；

2.根据权利要求1所述的控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，其特征在于：所述第三步中，炉后采用铝锭、铝铁合金或铝粒脱氧。

4.根据权利要求2所述的控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，其特征在于：所述第五步中，喂线速度3m/s。

5.根据权利要求4所述的控制耐腐蚀结构钢中mns夹杂物形貌的方法，其特征在于：所述第五步中，喂线总长≥3.7m/t*钢水重量。

技术总结
本发明公开了一种控制耐腐蚀结构钢中MnS夹杂物形貌的方法，通过控制钢中w[Re]/w[S]比值，改变稀土对钢中MnS类夹杂物的变质作用，生成稀土硫化物稀土氧硫化物，减少因MnS夹杂物而引发的孔蚀点，提高钢材耐腐蚀性能。本发明利用稀土能改变钢液中氧化物、硫化物及碳化物的类型、形态、大小和分布，改变钢中的夹杂物的特性，向钢液中添加适量的稀土合金，稀土会对钢中局部析出的低熔点MnS夹杂进行改性，形成不易溶解的球形、细小、弥散的高熔点稀土氧硫化物，此类夹杂物与基体的热膨胀系数更接近，一定程度上抑制了硫化物的析出，减少了点蚀诱发源，提高了低合金钢的抗点蚀性能。

技术研发人员：陈建新,钱静秋,张达先
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8