專利名稱：一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)鋼的綜合性能要求日趨嚴(yán)格，對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼提出了更高強(qiáng)度、 更高安全性、長(zhǎng)壽命和低成本的迫切要求。大量的研究表明，鋼中大尺寸夾雜物嚴(yán)重地影響著鋼的疲勞性能和其他力學(xué)性能，特別是對(duì)于高強(qiáng)度鋼的疲勞性能，大尺寸的夾雜物成為主要的裂紋源。在所有夾雜物中，無論是鈣鋁酸鹽類、氧化鋁類還是硫化物類，它們雖然對(duì)疲勞強(qiáng)度有不同的影響，但主要是由于自身尺寸不同造成的影響。夾雜物尺寸就成為控制疲勞破壞的最主要因素。冶金工業(yè)一方面通過應(yīng)用各種冶煉工藝使夾雜物含量越來越少，尺寸越來越??； 另一方面則是將夾雜物改性，使夾雜物在熱加工中較易變形，使夾雜物塑性化，如鈣處理。 鈣處理一般是在澆濤前一次性加入足夠的鈣，對(duì)鋼液進(jìn)行處理。通過鈣處理的方法可以生成12Ca0 7A1203和CaO Al2O3等低熔點(diǎn)夾雜物，這類夾雜物在軋制過程可以發(fā)生稍許變形，因而能夠減少夾雜物-鋼基體界面上生成裂紋和空洞，有利于改善鋼材的疲勞性能； 除此之外，這類夾雜物不會(huì)粘結(jié)在水口上，造成水口堵塞，可以大大改善鋁鎮(zhèn)靜鋼的澆鑄性能?？墒?，鈣處理變性得到的非金屬夾雜物浸潤(rùn)角大，不易上浮，因上浮時(shí)間少容易殘留在鋼中，生成少量大尺寸的CaO-Al2O3系夾雜物，容易導(dǎo)致鋼中非金屬夾雜物超標(biāo)。因此，對(duì)高品質(zhì)鋼一般不允許鈣處理。理論分析表明，鋼中酸溶鋁增加時(shí)，與之平衡的溶解氧呈下降趨勢(shì)，當(dāng)酸溶鋁含量在0.029Γ0.05%時(shí)，鋼中氧活度為(2 4)Χ10_4%。因此，生產(chǎn)低氧鋼宜采用鋁脫氧。采用鋁脫氧常會(huì)帶來鋼水可澆性差，連鑄水口粘接、堵塞等問題，一些企業(yè)在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼時(shí)，為了不進(jìn)行鈣處理而保證澆注，不得不將鋁含量控制在0. 01%以下，從而造成全氧偏高，鋼水的潔凈度受到一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，以解決棒線材合金鋼的夾雜物超標(biāo)的問題，改善鋼水的潔凈度，并提高鋼水的可澆性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用“轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一RH精煉一方坯連鑄”生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)在LF精煉結(jié)束時(shí)對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理，經(jīng)軟吹后再進(jìn)行RH處理，具體的操作步驟如下
(1)轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼液采用鋁進(jìn)行脫氧，使鋼液中氧氣體積百分比含量<10Χ10_4%后， 進(jìn)行LF精煉，精煉過程中控制爐渣中的成分為CaO :45 57wt%，Al2O3 :18 30wt%，SiO2 3 15wt%，MgO :5 10wt%，F(xiàn)eO :<lwt%, LF 精煉時(shí)間 30mirT55min ；
(2)LF精煉結(jié)束時(shí)，向鋼液喂入鐵鈣線、硅鈣線或?qū)嵭拟}線，喂線速度5(T250m/min，控制鋼液中的鈣鋁質(zhì)量百分比為(0. 08 0. 16) 1 ；(3)喂線完畢后，對(duì)鋼液進(jìn)行軟吹氬氣，軟吹時(shí)間為flOmin，軟吹氣量控制在 20 50NL/min ；
(4)對(duì)鋼液進(jìn)行RH真空處理，控制真空度小于^7Pa，處理時(shí)間20mirT40min，純脫氣時(shí)間10mirT30min，提升氣量為130(Tl600NL/min，經(jīng)RH真空處理后，鋼液中的鈣含量小于 10X10_4wt% ；
(5)RH真空處理完畢后，對(duì)鋼液進(jìn)行軟吹氬氣，軟吹時(shí)間10mirT25min，軟吹氣量控制 20 50NL/min ；
(6)加入中間包覆蓋劑，采用連鑄鋼包長(zhǎng)水口吹氬保護(hù)澆注；
所述的棒線材合金鋼為軸承鋼、彈簧鋼或冷鐓鋼；
所述的步驟(2)中喂入的鈣線中硅鈣線的直徑為13 i 0. 6mm，其中硅含量為5(T65wt%， 鈣含量> ，余量為雜質(zhì)；鐵鈣線的直徑為13 i 0. 6mm，其中鐵含量> 6#t%，鈣含量 ^ 30wt%，余量為雜質(zhì)；實(shí)心鈣線的直徑為9. 5i 0. 5mm，其中鈣含量> 97%，余量為雜質(zhì)；
所述的步驟(6)中，中間包覆蓋劑的成分為CaO :45^55wt%, Al2O3 :30^40wt%, SiO2 彡 9wt%, MgO 彡 6wt%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1.生產(chǎn)高品質(zhì)鋼，采用鈣處理夾雜物不會(huì)超標(biāo)。常規(guī)工藝通常在澆注前一次性加鈣進(jìn)行鈣處理，易生成較大的夾雜物且不易上浮，導(dǎo)致夾雜物超標(biāo)。本發(fā)明將鈣處理放在LF 處理結(jié)束后，夾雜物在此時(shí)即轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的夾雜物，即使生成較大的夾雜物，經(jīng)過RH的循環(huán)處理和兩次軟吹操作，液態(tài)夾雜物上浮時(shí)間至少比常規(guī)工藝長(zhǎng)30min，尺寸較大的夾雜物 (直徑大于IOym)也完全可以碰撞聚合并從鋼液中排出。大尺寸的夾雜物得到控制，鋼的疲勞性能也會(huì)相應(yīng)提高；
2.鋼水可澆性好，可以適當(dāng)控制鋁含量，進(jìn)一步降低全氧。因鋼中的夾雜物呈液態(tài)，不易在水口粘結(jié)，不能造成水口堵塞，鋼水的可澆性大大改善，因此，易將鋁控制在 0. 029Γ0. 04%，進(jìn)一步降低鋼中的全氧，鋼中的夾雜物也相應(yīng)減少；
3.可使夾雜物塑性化，改善鋼的疲勞性能。因夾雜物熔點(diǎn)低，在鋼中呈現(xiàn)液態(tài)球狀。在熱軋時(shí)，熔點(diǎn)低的夾雜物可以發(fā)生稍許變形，因而能夠減少夾雜物-鋼基體界面上生成裂紋和空洞，有利于改善鋼材的疲勞性能。此外，由于較低熔點(diǎn)的球狀?yuàn)A雜物與鋼基體界面應(yīng)力集中程度降低，這也有利于改善鋼材的疲勞性能；
4.鋼水的鈣含量可控。在真空條件下，鋼中的溶解鈣易生成鈣蒸氣從鋼中逸出，因此在RH本處理的過程中，鋼中的鈣含量會(huì)越來越少，最終可以使鈣含量小于10 X WX這樣可以避免因鈣含量高再次產(chǎn)生較大尺寸的夾雜物。表1為原有鈣處理工藝、無鈣處理工藝與本發(fā)明所得的夾雜物評(píng)級(jí)。評(píng)級(jí)方法參照GB/T 10561-2005，從表1可以看出，本發(fā)明相比原鈣處理工藝D類夾雜物級(jí)別明顯降低， 相比無鈣處理工藝，夾雜物等級(jí)并沒有超標(biāo)；
表1
權(quán)利要求
1.一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特征在于，按以下工藝步驟進(jìn)行(1)轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼液采用鋁進(jìn)行脫氧，使鋼液中氧氣體積百分比含量<10X10_4%后， 進(jìn)行LF精煉，精煉過程中控制爐渣中的成分為CaO :45 57wt%，Al2O3 :18 30wt%，SiO2 3 15wt%，MgO :5 10wt%，F(xiàn)eO :<lwt%, LF 精煉時(shí)間 30mirT55min ；(2)LF精煉結(jié)束時(shí)，向鋼液喂入鐵鈣線、硅鈣線或?qū)嵭拟}線，喂線速度5(T250m/min，控制鋼液中的鈣鋁質(zhì)量百分比為(0. 08 0. 16) 1 ；(3)喂線完畢后，對(duì)鋼液進(jìn)行軟吹氬氣，軟吹時(shí)間為flOmin，軟吹氣量控制在 20 50NL/min ；(4)對(duì)鋼液進(jìn)行RH真空處理，控制真空度小于^7Pa，處理時(shí)間20mirT40min，純脫氣時(shí)間10mirT30min，提升氣量為130(Tl600NL/min，經(jīng)RH真空處理后，鋼液中的鈣含量小于 10X10_4wt% ；(5)RH真空處理完畢后，對(duì)鋼液進(jìn)行軟吹氬氣，軟吹時(shí)間10mirT25min，軟吹氣量控制 20 50NL/min ；(6)加入中間包覆蓋劑，采用連鑄鋼包長(zhǎng)水口吹氬保護(hù)澆注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特征在于，所述的棒線材合金鋼為軸承鋼、彈簧鋼或冷鐓鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特征在于，所述的步驟(2)中喂入的鈣線中硅鈣線的直徑為13 士 0. 6mm，其中硅含量為5(T65wt%，鈣含量彡，余量為雜質(zhì)；鐵鈣線的直徑為13 士 0. 6mm，其中鐵含量彡，鈣含量彡30wt%，余量為雜質(zhì)；實(shí)心鈣線的直徑為9. ο M) 5mm, 其中鈣含量> 97%，余量為雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，其特征在于，所述的步驟(6)中，中間包覆蓋劑的成分為CaO :45 55wt%，Al2O3 :30 40wt%，SiO2 ^ 9wt%，MgO 彡 6wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種棒線材合金鋼的夾雜物控制方法，解決棒線材合金鋼的夾雜物超標(biāo)的問題，改善鋼水的潔凈度，并提高鋼水的可澆性。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用“轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精煉→方坯連鑄”生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)在LF精煉結(jié)束時(shí)對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理，經(jīng)軟吹后再進(jìn)行RH處理，具體步驟如下(1)轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼液采用鋁進(jìn)行脫氧；(2)LF精煉結(jié)束時(shí)，向鋼液喂入鈣線；(3)喂線完畢后，對(duì)鋼液進(jìn)行軟吹氬氣；(4)對(duì)鋼液進(jìn)行RH真空處理；(5)RH真空處理完畢后，對(duì)鋼液進(jìn)行軟吹氬氣；(6)加入中間包覆蓋劑，采用連鑄鋼包長(zhǎng)水口吹氬保護(hù)澆注；本發(fā)明較大的節(jié)省了生產(chǎn)成本，且夾雜物評(píng)級(jí)相比原工藝明顯下降。
文檔編號(hào)C21C7/00GK102399938SQ201110385780
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者張治廣, 戴永剛, 朱苗勇, 李富偉, 李智, 王秋坤, 田新中, 胡黎寧, 蘇慶林, 鄧志銀, 鐘保軍, 陰峻峰 申請(qǐng)人:東北大學(xué), 邢臺(tái)鋼鐵有限責(zé)任公司