专利名称：一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法。
背景技术：
随着社会的发展，对钢的综合性能要求日趋严格，对合金结构钢提出了更高强度、 更高安全性、长寿命和低成本的迫切要求。大量的研究表明，钢中大尺寸夹杂物严重地影响着钢的疲劳性能和其他力学性能，特别是对于高强度钢的疲劳性能，大尺寸的夹杂物成为主要的裂纹源。在所有夹杂物中，无论是钙铝酸盐类、氧化铝类还是硫化物类，它们虽然对疲劳强度有不同的影响，但主要是由于自身尺寸不同造成的影响。夹杂物尺寸就成为控制疲劳破坏的最主要因素。冶金工业一方面通过应用各种冶炼工艺使夹杂物含量越来越少，尺寸越来越小； 另一方面则是将夹杂物改性，使夹杂物在热加工中较易变形，使夹杂物塑性化，如钙处理。 钙处理一般是在浇涛前一次性加入足够的钙，对钢液进行处理。通过钙处理的方法可以生成12Ca0 7A1203和CaO Al2O3等低熔点夹杂物，这类夹杂物在轧制过程可以发生稍许变形，因而能够减少夹杂物-钢基体界面上生成裂纹和空洞，有利于改善钢材的疲劳性能； 除此之外，这类夹杂物不会粘结在水口上，造成水口堵塞，可以大大改善铝镇静钢的浇铸性能。可是，钙处理变性得到的非金属夹杂物浸润角大，不易上浮，因上浮时间少容易残留在钢中，生成少量大尺寸的CaO-Al2O3系夹杂物，容易导致钢中非金属夹杂物超标。因此，对高品质钢一般不允许钙处理。理论分析表明，钢中酸溶铝增加时，与之平衡的溶解氧呈下降趋势，当酸溶铝含量在0.029Γ0.05%时，钢中氧活度为(2 4)Χ10_4%。因此，生产低氧钢宜采用铝脱氧。采用铝脱氧常会带来钢水可浇性差，连铸水口粘接、堵塞等问题，一些企业在生产优质钢时，为了不进行钙处理而保证浇注，不得不将铝含量控制在0. 01%以下，从而造成全氧偏高，钢水的洁净度受到一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法，以解决棒线材合金钢的夹杂物超标的问题，改善钢水的洁净度，并提高钢水的可浇性。本发明的技术解决方案是采用“转炉冶炼一LF精炼一RH精炼一方坯连铸”生产工艺，生产在LF精炼结束时对钢水进行钙处理，经软吹后再进行RH处理，具体的操作步骤如下
(1)转炉冶炼的钢液采用铝进行脱氧，使钢液中氧气体积百分比含量<10Χ10_4%后， 进行LF精炼，精炼过程中控制炉渣中的成分为CaO :45 57wt%，Al2O3 :18 30wt%，SiO2 3 15wt%，MgO :5 10wt%，FeO :<lwt%, LF 精炼时间 30mirT55min ；
(2)LF精炼结束时，向钢液喂入铁钙线、硅钙线或实心钙线，喂线速度5(T250m/min，控制钢液中的钙铝质量百分比为(0. 08 0. 16) 1 ；(3)喂线完毕后，对钢液进行软吹氩气，软吹时间为flOmin，软吹气量控制在 20 50NL/min ；
(4)对钢液进行RH真空处理，控制真空度小于^7Pa，处理时间20mirT40min，纯脱气时间10mirT30min，提升气量为130(Tl600NL/min，经RH真空处理后，钢液中的钙含量小于 10X10_4wt% ；
(5)RH真空处理完毕后，对钢液进行软吹氩气，软吹时间10mirT25min，软吹气量控制 20 50NL/min ；
(6)加入中间包覆盖剂，采用连铸钢包长水口吹氩保护浇注；
所述的棒线材合金钢为轴承钢、弹簧钢或冷镦钢；
所述的步骤(2)中喂入的钙线中硅钙线的直径为13 i 0. 6mm，其中硅含量为5(T65wt%， 钙含量> ，余量为杂质；铁钙线的直径为13 i 0. 6mm，其中铁含量> 6#t%，钙含量 ^ 30wt%，余量为杂质；实心钙线的直径为9. 5i 0. 5mm，其中钙含量> 97%，余量为杂质；
所述的步骤(6)中，中间包覆盖剂的成分为CaO :45^55wt%, Al2O3 :30^40wt%, SiO2 彡 9wt%, MgO 彡 6wt%。本发明的优点在于
1.生产高品质钢，采用钙处理夹杂物不会超标。常规工艺通常在浇注前一次性加钙进行钙处理，易生成较大的夹杂物且不易上浮，导致夹杂物超标。本发明将钙处理放在LF 处理结束后，夹杂物在此时即转变为液态的夹杂物，即使生成较大的夹杂物，经过RH的循环处理和两次软吹操作，液态夹杂物上浮时间至少比常规工艺长30min，尺寸较大的夹杂物 (直径大于IOym)也完全可以碰撞聚合并从钢液中排出。大尺寸的夹杂物得到控制，钢的疲劳性能也会相应提高；
2.钢水可浇性好，可以适当控制铝含量，进一步降低全氧。因钢中的夹杂物呈液态，不易在水口粘结，不能造成水口堵塞，钢水的可浇性大大改善，因此，易将铝控制在 0. 029Γ0. 04%，进一步降低钢中的全氧，钢中的夹杂物也相应减少；
3.可使夹杂物塑性化，改善钢的疲劳性能。因夹杂物熔点低，在钢中呈现液态球状。在热轧时，熔点低的夹杂物可以发生稍许变形，因而能够减少夹杂物-钢基体界面上生成裂纹和空洞，有利于改善钢材的疲劳性能。此外，由于较低熔点的球状夹杂物与钢基体界面应力集中程度降低，这也有利于改善钢材的疲劳性能；
4.钢水的钙含量可控。在真空条件下，钢中的溶解钙易生成钙蒸气从钢中逸出，因此在RH本处理的过程中，钢中的钙含量会越来越少，最终可以使钙含量小于10 X WX这样可以避免因钙含量高再次产生较大尺寸的夹杂物。表1为原有钙处理工艺、无钙处理工艺与本发明所得的夹杂物评级。评级方法参照GB/T 10561-2005，从表1可以看出，本发明相比原钙处理工艺D类夹杂物级别明显降低， 相比无钙处理工艺，夹杂物等级并没有超标；
表1
权利要求
1.一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法，其特征在于，按以下工艺步骤进行(1)转炉冶炼的钢液采用铝进行脱氧，使钢液中氧气体积百分比含量<10X10_4%后， 进行LF精炼，精炼过程中控制炉渣中的成分为CaO :45 57wt%，Al2O3 :18 30wt%，SiO2 3 15wt%，MgO :5 10wt%，FeO :<lwt%, LF 精炼时间 30mirT55min ；(2)LF精炼结束时，向钢液喂入铁钙线、硅钙线或实心钙线，喂线速度5(T250m/min，控制钢液中的钙铝质量百分比为(0. 08 0. 16) 1 ；(3)喂线完毕后，对钢液进行软吹氩气，软吹时间为flOmin，软吹气量控制在 20 50NL/min ；(4)对钢液进行RH真空处理，控制真空度小于^7Pa，处理时间20mirT40min，纯脱气时间10mirT30min，提升气量为130(Tl600NL/min，经RH真空处理后，钢液中的钙含量小于 10X10_4wt% ；(5)RH真空处理完毕后，对钢液进行软吹氩气，软吹时间10mirT25min，软吹气量控制 20 50NL/min ；(6)加入中间包覆盖剂，采用连铸钢包长水口吹氩保护浇注。
2.根据权利要求1所述的一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法，其特征在于，所述的棒线材合金钢为轴承钢、弹簧钢或冷镦钢。
3.根据权利要求1所述的一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中喂入的钙线中硅钙线的直径为13 士 0. 6mm，其中硅含量为5(T65wt%，钙含量彡，余量为杂质；铁钙线的直径为13 士 0. 6mm，其中铁含量彡，钙含量彡30wt%，余量为杂质；实心钙线的直径为9. ο M) 5mm, 其中钙含量> 97%，余量为杂质。
4.根据权利要求1所述的一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法，其特征在于，所述的步骤(6)中，中间包覆盖剂的成分为CaO :45 55wt%，Al2O3 :30 40wt%，SiO2 ^ 9wt%，MgO 彡 6wt%。
全文摘要
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种棒线材合金钢的夹杂物控制方法，解决棒线材合金钢的夹杂物超标的问题，改善钢水的洁净度，并提高钢水的可浇性。本发明的技术方案是采用“转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→方坯连铸”生产工艺，生产在LF精炼结束时对钢水进行钙处理，经软吹后再进行RH处理，具体步骤如下(1)转炉冶炼的钢液采用铝进行脱氧；(2)LF精炼结束时，向钢液喂入钙线；(3)喂线完毕后，对钢液进行软吹氩气；(4)对钢液进行RH真空处理；(5)RH真空处理完毕后，对钢液进行软吹氩气；(6)加入中间包覆盖剂，采用连铸钢包长水口吹氩保护浇注；本发明较大的节省了生产成本，且夹杂物评级相比原工艺明显下降。
文档编号C21C7/00GK102399938SQ201110385780
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者张治广, 戴永刚, 朱苗勇, 李富伟, 李智, 王秋坤, 田新中, 胡黎宁, 苏庆林, 邓志银, 钟保军, 阴峻峰 申请人:东北大学, 邢台钢铁有限责任公司