[发明专利]一种控制脆性夹杂物析出的帘线钢脱氧工艺

说明书

技术领域

本发明属于帘线钢脱氧工艺技术领域。具体涉及一种控制脆性夹杂物析出的帘线钢脱氧工艺。

背景技术

帘线钢是一种高技术产品，主要应用于生产轮胎子午线，俗称钢帘线。钢帘线主要用于轮胎增强骨架，具有强度高、韧性好的特点。因而，帘线钢被誉为钢铁产品中“皇冠上的明珠”。生产钢帘线的过程是将φ5.5mm的帘线钢盘条拉拔成φ0.15~φ0.38的细丝，此过程使线材长度增加1000~1400倍，截面缩小至原来的0.08%，已接近拉拔工艺的极限，并且要求拉拔100km断丝不超过1次。生产统计表明，钢中存在的脆性夹杂物是造成钢丝拉拔过程中发生断裂的重要原因 (Y. Yamada, S. Shimazu等. 高强度钢帘线盘条. 国际金属线杂志, 986（4）：53~65； Y. Shinsho, T. Nozaki等. 二次精炼对帘线用高碳钢中的非金属夹杂物的影响，国际金属线杂志，1988.9：145~153)。经验表明，当脆性夹杂物的尺寸大于被加工钢丝直径的2%时，就会导致钢丝在冷拔及合股过程中发生脆性断裂（王建新. 影响钢帘线用钢丝的几个因素，金属制品，1993.5: 33~34）。因此，帘线钢对钢水纯净度、脆性夹杂物的尺寸、形态都有极高的要求，是线材中质量要求最高、生产难度最大的钢种之一。

帘线钢在冷拔及合股过程中发生断丝，最主要的原因是存在不变形的脆性夹杂，它们主要是Al₂O₃和SiO₂等脱氧产物。由于脆性夹杂物变形能力很差，在钢材热加工过程中钢材基体变形而夹杂物不变形，这样在热加工时钢材基体与夹杂物之间存在相对滑动，产生一个微裂纹，夹杂物尺寸越大，这种微裂纹的尺寸也就越大。帘线钢盘条在拉拔成钢丝过程中，这种业已存在的裂纹源沿钢基体扩展，直至发生断丝。

转炉或电炉出钢过程中，向钢包中加入含铝或含硅的合金进行脱氧时，钢中会直接析出Al₂O₃或SiO₂夹杂，这种脱氧产物一旦析出，尽管大颗粒夹杂物能通过上浮大部分能被去除，但仍然有大量的尺寸小于20微米的夹杂物不能被去除，钢液凝固后一直残留在铸坯中。因此，在帘线钢的冶炼过程中，为了避免钢中直接析出Al₂O₃夹杂，目前采用金属铝含量极低的硅铁（即无铝低钛硅铁）进行脱氧，这样能使钢液中的酸溶铝含量降低到几个ppm水平。现有的帘线钢冶炼工艺是转炉或电炉出钢过程中向钢包中加电解锰、增碳剂、萤石或硅灰石、活性石灰和无铝低钛硅铁，然后依次进行LF精炼-VD真空处理或LF精炼-RH真空处理、调整渣子碱度、软吹和连铸。转炉或电弧炉吹炼帘线钢时，终点碳通常控制在0.06%~0.15%，与之对应的溶解氧在200ppm~500ppm之间，按SWRH72A或SWRH82A钢种成分，钢中硅含量为0.2%~0.3%，1550℃时与钢液中0.2%~0.3%Si平衡的氧含量为50ppm~70ppm。因此，转炉或电弧炉出钢过程中向钢液中加入硅铁会直接析出SiO₂夹杂。这种夹杂在后续精炼过程中部分能通过上浮被熔渣吸收，但部分仍残留在钢液中无法被去除，最终对盘条的拉拔性能产生危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢水氧含量低、工艺可靠和钢水洁净度高的控制脆性夹杂物析出的帘线钢脱氧工艺，该工艺对帘线钢中夹杂物数量及形态的能有效控制。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：当转炉或电弧炉出钢量为钢水总量的30~40wt%时，向钢包中依次加入锰碳球、预熔硅灰石和活性石灰，经LF精炼-VD真空处理或LF精炼-RH真空处理，钢液中的溶解氧降低到≤ 40ppm再向钢包中加入无铝低钛硅铁。

所述锰碳球是电解锰和电极石墨粉压制而成；其中，电解锰为35~38wt%，电极石墨粉为62~65wt%。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下先进性：

本发明在转炉或电弧炉出钢过程中，向钢包中加入锰碳球、预熔硅灰石和活性石灰后，并不立即向钢包中加入无铝低钛硅铁，而是将无铝低钛硅铁加入钢水的时间推迟到LF精炼-VD或LF精炼-RH真空处理结束后。钢水经真空处理，依靠真空下C-O反应将钢液中的溶解氧含量降低到与硅脱氧反应平衡的钢液溶解氧含量以下（≤ 40ppm），再向钢液中加入无铝低钛硅铁，能避免钢液中析出大量SiO₂夹杂。加入钢液中的硅在精炼过程中还能与钢液中已存在的MnO夹杂反应，生成具有良好变形能力的硅酸盐夹杂。