[发明专利]一种纯净钢及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶炼轧制工艺，具体是一种纯净钢的制造方法。

背景技术

通常由钢中有害元素含量包括P、S、N、H、O(对于超低碳钢C也作为有害元素)、以及非金属夹杂物的数量、形态和大小来评价钢的纯净度。这些元素的含量高时会降低钢的多种性能，如抗拉强度、韧性、成型性、可焊性、抗裂纹和抗腐蚀性、疲劳性能等。同时，还会降低钢材的表面质量。

随着各行各业的飞速发展，对钢材的性能也提出了更高的要求。如：轿车面板要求C、N、T.O都小于0.0020％，而饮料罐不仅要求T.O小于0.0020％，同时要求夹杂物直径必须小于20μm，轮胎钢芯线、夹杂物直径要求小于10μm，而电视机屏幕荫罩钢则要求夹杂物直径更小，即<5μm。又如对于滚珠轴承钢来说，为了提高接触疲劳性能，使钢中全氧降低到0.0010％以下，甚至更低。因此，提高钢的纯净度已成为钢铁行业的主要研究方向。

1970年，在匈牙利召开的洁净钢国际会议上，冶金专家就提出了冶炼纯净钢的工艺。钢的纯净度冶炼技术发展在90年代出现了质的飞跃，德国蒂森深冲钢碳、磷、硫、氧、氮、氢六大元素总含量90年代已降至0.01％；韩国浦项深冲钢磷、硫、氧、氮、氢五大元素总含量最佳水平也达0.008％。国际一流水平的钢厂都在设法提高钢的纯净度。因此，炼钢专家认为超纯净钢冶炼技术是90年代炼钢技术创新的核心之一。目前，纯净钢已广泛用于汽车、家电、食品工业及至海洋结构、耐酸管线等对钢材性能要求严格领域。自上世纪80年代以来，由于国防、交通、石油和汽车等行业的发展和技术的进步，对钢材性能的要求日益苛刻。如：轿车面板要求C、N、T.O都小于0.0020％，而饮料罐不仅要求T.O小于0.0020％，同时要求夹杂物直径必须小于20μm，轮胎钢芯线、夹杂物直径要求小于10μm，而电视机屏幕荫罩钢则要求夹杂物直径更小，即<5μm。又如对于滚珠轴承钢来说，为了提高接触疲劳性能，使钢中全氧降低到0.0010％以下，甚至更低。

为能适应高强度、长寿命、耐腐蚀、在恶劣环境下工作的需要，对石油套管、深冲薄板、高质量管线钢和焊条钢等钢种的高纯度、高均匀度、细晶粒度的要求越来越高。因此，提高钢的纯净度已成为钢铁行业的主要研究方向。随着连铸技术和炉外处理技术的推广和发展，钢材纯净度显著提高。钢的纯净度不断提高明显改善钢的加工和使用性能，由此形成了一批称为纯净钢或洁净钢的钢种。

目前，纯净钢已广泛用于汽车、家电、食品工业及至海洋结构、耐酸管线等对钢材性能要求严格领域。现有纯净钢的生产主要集中在两方面：(1)尽量减少钢中杂质元素的含量；(2)严格控制钢中的夹杂物，包括夹杂物的数量、尺寸、分布、形状、类型。减少钢中溶质元素的含量主要在各种铁水预处理以及二次精炼设备中营造最佳去除的热力学和动力学条件来实现，钢中夹杂物的控制主要是减少其生成、对其进行改性、促其上浮。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯净钢的制造方法。通过采用新的铁水预处理方法、转炉复合吹炼方法、炉外精炼脱碳、脱硫方法、中薄板坯连铸、优化连铸二冷工艺以及夹杂物控制技术、控轧控冷技术等，控制钢中的夹杂数量、粒径、分布等，实现板坯工业化生产IF钢、管线钢等钢种。

本发明的目的是这样实现的，它的化学化学成分为(重量百分比)C≤0.0030％，Si≤0.030％，Mn 0.10％～0.30％，P≤0.0030％，S≤0.0030％，Als 0.01％～0.06％，Ti≤0.09％，Nb≤0.05％，N≤0.0030％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明针对上述成分的纯净用钢采用如下的生产工艺路线：铁水脱硫→转炉冶炼→炉外精炼→中薄板坯连铸→直接热装→加热炉→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→酸洗→冷轧→退火(→平整→剪切)，各个生产工艺中的特点是，

1)炉外精炼，控制RH中活度氧浓度，经炉外精炼处理之后，钢水中C、P、S、H、O、N等6种杂质元素总量小于0.0100％；

2)中间包纯净化技术，采用特殊的保护渣，优化Ar气吹入量，结晶器液位波动范围控制在±2mm，过热温度控制在<30℃；

3)板坯连铸，铸机拉速1.5～4.0m/min，铸坯厚度规格范围在100mm～170mm，宽度在800mm～2000mm；

4)铸坯直接热装，装炉温度大于800℃，铸坯加热到1150～1250℃，在炉内保温30～90min后进行粗轧与精轧；