高氧含量鋼及其冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金工業(yè)中連鑄煉鋼技術(shù)，具體涉及一種高氧含量鋼及其冶煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 連鑄工藝主要生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼，需要鋼水氧含量越低越好（一般鋼水氧含量在20ppm 以下），以保證產(chǎn)品具有高純凈度且不含氣泡缺陷。而有些鋼材需要鋼水具有較高的氧含 量，例如，易切削鋼中I類MnS的形成需要100~300ppm氧含量，搪瓷鋼中需要大量氧化物 夾雜來提高抗鱗爆性能，薄帶連鑄中溶解氧在快速凝固過程析出納米級氧化物對改善鋼的 性能有利等。申請?zhí)枮?2809296. 1、201410337333. 3、200910062937. 0的中國發(fā)明專利分 別提供了高氧含量鋼板在含硫易切削鋼、搪瓷鋼、大線能量焊接管線鋼應(yīng)用的實例，其中鋼 板的氧含量依次為〇. 0015~0. 0150 %、0. 010~0. 050 %、0. 0015~0. 0030%，但都沒有涉 及鋼材冶煉方法及控制措施。申請?zhí)枮?01110242022. 5的中國發(fā)明專利公開了一種生產(chǎn) 細鋼絲用高碳低合金鋼盤條及其制造方法，介紹了詳細的脫氧方法和成分控制措施，但氧 含量只達到0. 0010~0. 0030%，不適用于更高氧含量鋼的冶煉。
[0003] 由于高氧含量鋼在澆鑄過程中釋放大量氣體導(dǎo)致鋼液沸騰，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。為 解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中，一方面可采用模鑄方法生產(chǎn)，但生產(chǎn)效率低，且鑄坯容易產(chǎn) 生組織不均勻、雜質(zhì)多等問題；另一方面可降低鋼液氧含量減輕沸騰，一般氧含量控制在 50ppm以下，但不能達到鋼板部分性能要求，同時還存在氧含量控制范圍不穩(wěn)定的問題。因 此，需要開發(fā)一種適用于連鑄生產(chǎn)、氧含量穩(wěn)定可控的冶煉方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高氧含量鋼及其冶煉方法。采用 該冶煉方法制得鋼的全氧含量控制在0. 005~0. 030%的范圍內(nèi)，與目標(biāo)值偏差小于10%， 且氧含量控制穩(wěn)定，可用于連鑄工藝生產(chǎn)。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的高氧含量鋼，其化學(xué)成分的重量百分數(shù) 為：C 彡 0· 0050 %、Mn :0· 10 ~1. 00 %、Si 彡 0· 010 %、P 彡 0· 020 %、S 彡 0· 040 %、 Als 彡 0· 0050%、Me :0· 010 ~0· 100%、0 :0· 005 ~0· 030%，且 Mn、Si、Als 和 Me 總量不低 于0. 15%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，所述Me為Nb、V、Ti、Cr中的一種或兩種。
[0006] 作為優(yōu)選方案，所述高氧含量鋼化學(xué)成分的重量百分數(shù)為：C :0. 0007~ 0· 0050 %、Mn :0· 10 ~0· 50 %、Si :0· 004 ~0· 010 %、P :0· 010 ~0· 020 %、S :0· 008 ~ 0· 040%、Als :0· 0040 ~0· 0050%、Me :0· 030 ~0· 090%、O :0· 020 ~0· 030%，且 Mn、Si、 Als和Me總量不低于0. 15%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，所述Me為Nb、V、Ti、Cr 中的一種或兩種。
[0007] 作為更優(yōu)選方案，所述高氧含量鋼化學(xué)成分的重量百分數(shù)為：C :0.0008%、Mn : 0. 25%,Si ：0. 005%,P ：0. 015%,S ：0. 009%,Als ：0. 0045%,Nb ：0. 031%,Ti ：0. 052%,O ： 0. 0290%。
[0008] 上述高氧含量鋼的冶煉方法，它通過鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、脫氧合金化、出鋼、深 脫碳精煉、加入鋁丸脫氧、再合金化和連鑄生產(chǎn)得到高氧含量鋼，該方法包括如下步驟：
[0009] 1)鐵水預(yù)處理：脫去S和P ;
[0010] 2)轉(zhuǎn)爐冶煉：將步驟1)中預(yù)處理后的鐵水注入轉(zhuǎn)爐冶煉，轉(zhuǎn)爐冶煉終點C含量為 0. 03 ~0. 04% ;
[0011] 3)脫氧合金化：向步驟2)中加入中碳錳鐵脫氧合金化，終點O含量為0. 05~ 0. 07% ；
[0012] 4)出鋼：出鋼溫度為1700~1730°C，保證鋼水為弱沸騰狀態(tài)，爐渣堿度為3. 0~ 4. 0,擋渣出鋼，渣層厚度< IOOmm ;高氧含量條件下，鋼水即為沸騰狀態(tài)，氧含量過高，沸騰 劇烈不能用于連鑄生產(chǎn)，氧含量過低鋼水處于鎮(zhèn)靜狀態(tài)，又不利于鋼中有益物質(zhì)的生成；
[0013] 5)深脫碳精煉：在RH精煉裝置中進行深脫碳精煉，鋼水到達真空站后吹氧脫碳， 真空度維持在50Pa以下，處理15~20min，深脫碳精煉終點C含量達到0. 0030%以下； [0014] 6)加入鋁丸脫氧：取步驟5)得到的鋼水樣測定鋼水化學(xué)成分，用氧槍測定鋼水氧 含量W1，根據(jù)鋼水總量Ms、鋼水氧含量W1和鋼板目標(biāo)全氧含量W 2計算錯丸加入量M A1，其計 算公式為：
[0015] Mai= kX (W1- 0. 7XW 2) XMs
[0016] 其中，Mai單位為kg，W JP W2單位為ppm，Ms單位為噸；k為脫氧系數(shù)，取值為 0. 0015 ；
[0017] 7)再合金化：加入鋁丸脫氧后，真空循環(huán)2~3min，再依次加入所需合金，再合金 化完成后再真空循環(huán)5~8min，加保溫覆蓋劑；所述再合金化過程中合金收得率按鎮(zhèn)靜鋼 收得率減去10~15 %計算；
[0018] 8)將步驟7)冶煉的鋼水再經(jīng)過常規(guī)連鑄工藝生產(chǎn)，在此過程中控制最終C含量 < 0. 0050%，即得到所述的高氧含量鋼。
[0019] 作為優(yōu)選方案，所述鋼水總量Ms不超過300噸。氧含量的控制與鋼水總量（即 盛裝鋼水的鋼包設(shè)備容量）有關(guān)，脫氧過程中鋁丸加入量的計算公式M ai= kX (W1 + 0. 7XW2) XMs是在鋼水總量為300噸以下總結(jié)出的。
[0020] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0021] 第一，本發(fā)明制得高氧含量鋼的全氧含量在0. 005~0. 030%范圍內(nèi)，按該冶煉方 法制得鋼的全氧含量與目標(biāo)值偏差小于10%，氧含量控制穩(wěn)定，適用于連鑄工藝生產(chǎn)；
[0022] 第二，本發(fā)明方法制得的鋼中Als含量不超過0. 0050%，鋼中形成大量非氧化鋁 類的氧化物夾雜；主要是MnS以及含有Mn、Me(Me為他，、11、(>中的一種或兩種）元素的 復(fù)合氧化物，對鋼板的特定性能如抗鱗爆性、易切削性、焊接性等產(chǎn)生有益作用；
[0023] 第三，本發(fā)明方法制備高氧含量鋼無需鎮(zhèn)靜處理，生產(chǎn)效率高，所制得的鋼中形成 大量均勻分布直徑小于5 μ m的球狀夾雜物，該類型鋼可用于制造具有特定性能的鋼板，如 搪瓷鋼、易切削鋼、大線能量焊接用鋼等。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明高氧含量鋼的掃描電鏡圖；
【具體實施方式】
[0025] 下面通過具體實施例對本發(fā)明的高氧含量鋼及其冶煉方法作進一步的說明：
[0026] 表1列出了實施例1~6高氧含量鋼化學(xué)成分的重量百分數(shù)，余量為Fe和不可避 免的雜質(zhì)。
[0027] 表1實施例1~6高氧含量鋼化學(xué)成分（Wt % )
[0028]
[0029] 實施例1 :
[0030] 鐵水預(yù)處理脫S和P后，注入轉(zhuǎn)爐冶煉，轉(zhuǎn)爐冶煉終點C含量為0. 038%，出鋼前， 采用中碳錳鐵脫氧合金化，脫氧合金化終點O含量為〇. 061 %，出鋼溫度為1718°C，爐渣堿 度為3. 2,擋渣出鋼，渣層厚度為60mm ;在RH精煉裝置中進行深脫碳精煉，鋼水到達真空 站后吹氧脫碳，吹氧量為128m3,隨后抽真空，真空度維持在50Pa以下，處理ISmin至深脫 碳終點，深脫碳終點C含量達到0. 0006% ;取樣測定鋼水化學(xué)成分，并用氧槍測定氧含量 為SeOppm(W1)，鋼水總量為208噸（Ms)，鋼板目標(biāo)全氧含量為300ppm(W 2)，根據(jù)計算公式 為軋1=1^(11一0.7\12)\18，其中，1^ 1單位為1^，11和12單位為？?111，18單位為噸， k為脫氧系數(shù)，取值為0.0015,計算鋁丸的加入量為109kg(MA1);加入109kg鋁丸脫氧后， 真空循環(huán)3min，再依次加入錳鐵、鈮鐵和鈦鐵再合金化，合金收得率按鎮(zhèn)靜鋼收得率減去 10~15%計算，再合金化完成后真空循環(huán)7min，結(jié)束真空，加保溫覆蓋劑。控制最終C含量 < 0. 0050%，經(jīng)過常規(guī)連鑄工藝生產(chǎn)，即得到表1中實施例1對應(yīng)化學(xué)成分的鋼。經(jīng)檢測， 鋼中形成了球狀夾雜物，夾雜物主要是少量MnS和大量含Mn、Nb、Ti的復(fù)合氧化物，夾雜物 質(zhì)量百分數(shù)為0.067%。
[0031] 實施例2:
[0032] 鐵水預(yù)處理脫S和P后，注入轉(zhuǎn)爐冶煉，轉(zhuǎn)爐冶煉終點C含量為0. 039%，出鋼前， 采用中碳錳鐵脫氧合金化，脫氧合金化終點O含量為〇. 068%，出鋼溫度為1705°C，爐渣 堿度為3. 1，擋渣出鋼，渣層厚度80mm ;在RH精煉裝置中進行深脫碳精煉，鋼水到達真空 站后吹氧脫碳，吹氧量為163m3,隨后抽真空，真空度維持在50Pa以下，處理19min至深脫 碳終點，深脫碳終點C含量達到0. 0017% ;取樣測定鋼水化學(xué)成分，并用氧槍測定氧含量 SlOppm(W1)，鋼水總量214噸（Ms)，鋼板目標(biāo)全氧含量240ppm(W2)，根據(jù)其計算公式為：M m =k X (W1 - 0· 7 X W 2) X Ms，其中，Mai單位為kg，W JP W 2單位為ppm，Ms單位為噸，k為脫氧系 數(shù)，取值為〇. 0015,計算鋁丸的加入量為46kg (Mai);加入46kg鋁丸脫氧后，真空循環(huán)2min， 再依次加入錳鐵和鉻鐵再合金化，合金收得率按鎮(zhèn)靜鋼收得率減去10~15%計算，再合金 化完成后真空循環(huán)6min，結(jié)束真空，加保溫覆蓋劑。控制最終C含量< 0. 0050%，經(jīng)過常規(guī) 連鑄工藝生產(chǎn)，即得到表1中實施例2對應(yīng)化學(xué)成分的鋼。經(jīng)檢測，鋼中形成了球狀夾雜物， 夾雜物主要是少量MnS和大量含Mn、Cr的復(fù)合氧化物，夾雜物質(zhì)量百分數(shù)為0. 051 %。
[0033] 實施例3 :
[0034] 鐵水預(yù)處理脫S和P后，注入轉(zhuǎn)爐冶煉，轉(zhuǎn)爐冶煉終點C含量為0. 032%，出鋼前， 采用中碳錳鐵脫氧合金化，脫氧合金化終點O含量為〇. 061 %，出鋼溫度為1709°C，爐渣 堿度為3. 2,擋渣出鋼，渣層厚度60mm ;