一种超低温用钢的夹杂物控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金领域，涉及一种炼钢过程中的夹杂物控制方法，具体的说是涉及 一种超低温用钢的夹杂物控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源结构的调整，天然气、甲烷等清洁能源的使用越来越广泛。为了方便运输 和存储，一般都将这些气体液化处理，而运输和存储用的罐体主体主要结构材料为以9Ni、 5Ni代表的镍系超低温钢板。为了保证钢板使用安全性，镍系钢均要求超低温冲击，如9Ni、 5Ni分别要求-196°C和_125°C的低温冲击。由于冲击试验采用较低温度，夹杂物的热膨胀 系数与钢的基体存在差异，导致冷却过程中夹杂物与基体间形成一定应力集中，在应力作 用下钢轨钢材变脆，钢板断裂破坏的倾向增大，更易发生脆性断裂破坏。因此，低温钢材在 受冲击时容易产生细微裂纹，与基体结合部位的夹杂物容易成为试样断裂的起源，成为影 响冲击性能的重要因素，更会引起钢材韧塑性降低，大大减少钢材使用寿命。
[0003] 经检索，申请号为201110247302. 5的发明专利，介绍了 一种管线焊丝钢的夹 杂物控制方法，该方法是通过优化精炼过程静搅工艺，降低钢中夹杂物含量；申请号为 201010122508.0的发明专利，介绍了一种大线能量焊接用钢的夹杂物控制方法，该方法是 通过Mg脱氧剂的加入，形成的MgO夹杂物在钢材中微细弥散分布，有利于抑制焊接热影响 区奥氏体晶粒长大，促进晶内铁素体生长，从而提高厚板的大线能量焊接性能；申请号为 201210573932. 6的发明专利，介绍了一种高碳钢夹杂物控制方法，通过工艺控制优化减少 脆性夹杂物，保证钢中夹杂物为塑性复合夹杂物体系，改善高碳钢在冷拨加工性能；申请号 为200810033922. 7的发明专利，介绍了一种合金结构钢的夹杂物控制方法，通过工艺优化 改善钢中非金属夹杂物的组成和尺寸来提高钢材的纯洁度。
[0004] 以上专利均为通过夹杂物的控制来改善钢种各种性能，但未涉及超低温钢的夹杂 物对钢材冲击性能的影响及其夹杂物的控制问题。如何通过对超低温钢夹杂物的类型和形 态控制来降低夹杂物对低温冲击性能的影响，有效提高低温钢板的性能和内部质量是目前 亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种通过控制夹杂物类型来 降低对钢低温冲击性能的影响，从而有效提高超低温钢的性能合格率的夹杂物控制方法。
[0006] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种超低温用钢的夹杂物控制方法， 包括在转炉冶炼步骤、转炉炉后脱氧步骤和LF炉精炼步骤，其特征在于：所述转炉炉后脱 氧步骤为对冶炼完毕的钢水在转炉炉后进行强脱氧；在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行 钙处理工艺，即在精炼开始10-15分钟内完成升温造渣，然后根据钢水中S含量、精炼渣顶 渣中的钙硫比、Ca的收得率控制钙的喂入量，将钢水中钙硫比控制在1. 0-1. 6,精炼渣顶渣 中钙铝比控制在1. 5-1. 8,所得钢板的低温冲击值为185J~230J 本发明进一步限定的技术方案是： 进一步的，所述转炉炉后强脱氧步骤中，采用1. 5~1. 7kg/吨钢的铝块进行强脱氧。
[0007] 进一步的，所述LF炉精炼步骤中，顶渣碱度控制在6-8,渣量控制在14_17kg/吨 钢。
[0008] 进一步的，在所述转炉冶炼步骤中，采用单渣冶炼，转炉终点温度控制在 1620~1660°C之间。
[0009] 进一步的，在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比 为1. 0,精炼渣顶渣中钙铝比为1. 5,所得钢板的低温冲击值为185J。
[0010] 进一步的，在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为 1. 3,精炼渣顶渣中钙铝比为1. 6,所得钢板的低温冲击值为198J。
[0011] 进一步的，在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比 为1. 6,精炼渣顶渣中钙铝比为1. 8,所得钢板的低温冲击值为230J。
[0012] 进一步的，所得钢水中主要夹杂物为Ca0-A1203_CaS复合夹杂物。
[0013] 根据最佳钙线喂入量进行钙处理，可防止CaS在钢水凝固过程中富集，保证钢水 中夹杂物以12Ca0*7Al203液态形式存在，以便上浮除去。另外可使钢液中主要夹杂物为由 Ca0-Al203和CaS单一型夹杂向Ca〇-Al203-CaS复合夹杂转变，复合夹杂物的热膨胀系数与 钢基体相近，通过改善夹杂物类型来降低夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，改善了钢的 低温冲击性能。
[0014] 本发明的有益效果是：本发明提出一种超低温用钢的夹杂物控制方法，主要通过 优化钙处理工艺，控制钢液生成夹杂物类型，将现有技术工艺中钢液中呈现富集状态的夹 杂物向细微分散转换，通过改善夹杂物类型来降低夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，降 低夹杂物对钢低温冲击性能的影响，从而有效提尚超低温钢冲击性能，提尚其性能合格率、 延长使用寿命。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明工艺处理后钢液中复合夹杂物分布示意图。
[0016] 图2是现有技术中钢液中夹杂物分布示意图。
【具体实施方式】
[0017] 本实施例提供的一种超低温用钢的夹杂物控制方法，以超低温用9M钢为例，其 主要工艺步骤有： (1)转炉冶炼，采用单渣冶炼，转炉终点温度控制在1620~1660°C之间。
[0018] (2)在转炉炉后进行脱氧，炉后在钢包内加入脱氧剂，脱氧剂采用1. 5-1. 7kg/吨 的铝块，为钢水精炼创造条件。
[0019] (3)LF炉精炼。对钢液进行LF炉精炼处理，根据温度状况，将钢包入LF炉进行升 温处理，温度控制在1650°C，将钢包运至排渣位置吊起，下方放受钢钢包，精炼开始10-15 分钟内完成升温造渣，通过优化造渣工艺，在钢包内加入渣洗渣料石灰石，调整石灰加入量 保证顶渣碱度控制在6-8,渣量控制在14-17kg/吨钢。有利于钢水中夹杂物吸附除去，提高 钢水纯净度。
[0020] (4)钙处理工艺。根据钢水中Alt、S含量、钙的收得率，分析确定钙处理的最 佳喂入量。钙线喂入量根据钢水中钙硫比控制在1.0-1. 6,精炼渣顶渣中钙铝比控制在 1. 5-1. 8,防止CaS富集，保证钢水中夹杂物以12Ca0 *7A1203液态形式存在，以便上浮除去。
[0021] (5)排渣后，将钢包吊至LF脱氧、脱硫处理，出站温度为1640°C;然后入RH进行脱 气处理；最后进入连铸机进行浇铸。
[0022] 在上述步骤（4)中，按最佳钙线喂入量进行钙处理，使钢液中主要夹杂物生成类型 为Ca〇-Al203-CaS复合夹杂，降低单一夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，改善钢的低温冲 击性能。如图1所示，为按本发明的夹杂物控制方法进行控制得到的钢液中夹杂物分布图， 图2为现有技术方法中钢液中夹杂物的分布图，由图1和图2对比可知本专利处理工艺保 证了钢中夹杂物主要类型为Ca〇-Al203-CaS复合夹杂，而现有技术中夹杂物为Ca0-Al203和 CaS单一型夹杂物，且呈富集状态存在钢液中，由于各类夹杂物热膨胀系数与钢基体存在很 大差异，因而严重影响了钢材的整体性能，而采用本发明处理工艺处理后的复合夹杂物呈 细微分散在钢液中，钢板试验条件下的冲击值明显提高，钢种的低温冲击性能明显得到改 善，性能合格率提升明显。下表为不同试样条件下的低温钢冲击性能： 衷1
【主权项】
1. 一种超低温用钢的夹杂物控制方法，包括在转炉冶炼步骤、转炉炉后脱氧步骤和LF 炉精炼步骤，其特征在于：所述转炉炉后脱氧步骤为对冶炼完毕的钢水在转炉炉后进行强 脱氧；在所述LF炉精炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，即在精炼开始10-15分钟内完成 升温造渣，然后根据钢水中S含量、精炼渣顶渣钙铝比、Ca的收得率控制钙的喂入量，将 钢中钙硫比控制在1. 0-1. 6,精炼渣中钙铝比控制在1. 5-1. 8,所得钢板的低温冲击值为 185J~230J。
2. 根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：所述转炉炉后 强脱氧步骤中，采用I. 5~1. 7kg/吨钢的铝块进行强脱氧。
3. 根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：所述LF炉精炼 步骤中，顶渣碱度控制在6-8,渣量控制在14-17kg/吨钢。
4. 根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述转炉冶 炼步骤中，采用单渣冶炼，转炉终点温度控制在1620~1660°C之间。
5. 根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述LF炉精 炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1. 0,精炼渣顶渣中钙铝比为1. 5， 所得钢板的低温冲击值为185J。
6. 根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述LF炉精 炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1. 3,精炼渣顶渣中钙铝比为1. 6， 所得钢板的低温冲击值为198J。
7. 根据权利要求1所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：在所述LF炉精 炼步骤中对钢水进行钙处理工艺，所述钢水中钙硫比为1.6,精炼渣顶渣中钙铝比为1.8， 所得钢板的低温冲击值为230J。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的超低温用钢的夹杂物控制方法，其特征在于：所 得钢水中主要夹杂物为CaO-Al2O3-CaS复合夹杂物。
【专利摘要】本发明涉及一种超低温用钢的夹杂物控制方法，首先在炉后采用1.5-1.7kg/吨的铝块进行强脱氧，为钢水精炼创造条件；然后对钢液进行LF炉精炼处理，精炼开始10-15分钟内完成升温造渣，顶渣碱度控制在6-8，渣量控制在14-17kg/吨钢，还包括钙处理工艺；根据钢水中S含量、精炼渣顶渣中钙铝比以及Ca的收得率控制钙的喂入量，将钢水中钙硫比控制在1.0-1.6，精炼渣中钙铝比控制在1.5-1.8。本发明通过优化钙处理工艺，控制钢液生成夹杂物类型，将现有技术工艺中钢液中呈现富集状态的夹杂物向细微分散转换，通过改善夹杂物类型来降低夹杂物热膨胀系数与钢基体的差异，降低夹杂物对钢低温冲击性能的影响，从而有效提高超低温钢冲击性能，提高其性能合格率、延长使用寿命。
【IPC分类】C21C7-06
【公开号】CN104846148
【申请号】CN201510226651
【发明人】王攀峰, 靳星, 谢章龙, 聂真来
【申请人】南京钢铁股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月6日