[发明专利]一种控制球状夹杂物冶炼超纯净钢的工艺方法

说明书

本发明公开了一种控制球状夹杂物冶炼超纯净钢的工艺方法，包括以下步骤：KR铁水脱硫：采用KR搅拌脱硫，保证入炉前铁水中的S≤20ppm；顶底复吹转炉吹炼：使用规格100T顶底复吹转炉冶炼，保证出钢的C的质量百分比ω[C]≥0.10%；长时间炉外精炼：精炼时间在40～150min的范围内，全程采用弱搅拌，搅拌氩气流量在100～800NL/min的范围内，控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]在0.030%～0.050%的范围内；RH长时间真空处理：RH处理的时间在25～40min的范围内；软吹后钢水静置。由本发明的方法可知，采用出钢强脱氧迅速降低钢水自由氧后再采取一系列手段去除钢中夹杂物，适用于不同碳含量钢种的生产。

技术领域

本发明涉及一种钢铁行业中的炼钢工艺的领域，具体涉及一种控制球状夹杂物冶炼超纯净钢的工艺方法。

背景技术

钢质工件疲劳破坏是失效的主要原因之一，而钢中非金属夹杂物常会成为疲劳裂纹的起源，相近尺寸的各类型夹杂按危害性大小可以排成点状氧化物＞串状氧化物＞条状氧化物＞条状硫化物的次序。球状不变形夹杂尺寸愈大，对疲劳寿命危害愈大。GB/T 10561评级方法将钢中超出13μm的单个球状夹杂物单独评级，按照尺寸大小评为0.5～3.0级。钢中总氧量T.O与夹杂物尺寸、数量共同决定了钢水洁净度，尽量降低钢中T.O、减小夹杂物尺寸与数量一直是生产高级别纯净钢的主要方向。在炼钢过程，脱氧精炼时存在着脱氧元素-钢中溶解氧、钢-渣、钢液-夹杂物的反应与平衡，精炼过程顶渣成分控制对于钢中夹杂物的数量、组成和形态具有重要影响。

目前国内球状夹杂物控制工艺措施的研究主要集中在高碳铬轴承钢等少数高碳钢上，且此类钢种因初炼炉出钢C含量较高，在钢中T.O、球状夹杂物控制方面具有明显优势，如专利CN104087719A公布的一种高碳轴承钢的冶炼工艺，能将钢中T.O控制在7ppm以下，并可有效控制D类球状夹杂，但其控制工艺仅限于高碳轴承钢。而目前普遍采用的洁净钢生产方法多关注于钢水T.O控制，且控制水平不高，很少有对钢中球状夹杂物控制工艺的研究，如专利CN101525679公布了一种降低钢水全氧含量的洁净钢生产方法，仅能保证钢水T.O≤15ppm，而未能有效控制钢中球状夹杂物，Ds评级可达到1.0级。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种控制球状夹杂物冶炼超纯净钢的工艺方法，采用出钢强脱氧迅速降低钢水自由氧后再采取一系列手段去除钢中夹杂物，适用于不同碳含量钢种的生产；采用超高碱度高氧化铝精炼渣系，保证了炉渣良好的流动性与脱氧、吸附夹杂的能力，降低了化渣萤石用量，能快速脱氧并减轻了球状夹杂物生成趋势；保证了脱氧产物的上浮去除时间并避免因过长时间冶炼而产生的较多额外钢水二次污染，提高钢水纯净度；限定了具体搅拌氩气流量，避免钢水精炼过程过度二次氧化，减少额外氧源；采取较长的RH处理时间，尽可能的去除钢中夹杂物，采用处理结束后软吹与钢水静置相结合的方法，显著提高夹杂物去除效率；经过高碳钢、中碳钢和低碳钢的生产实践，钢水纯净度可控制在如下水平：钢中T.O≤8.0ppm，平均含量为6.0ppm；钢中很少发现条串状夹杂物氧化物，级别≤0.5级（尺寸＜20μm）；未发现超过10μm的球状夹杂物，无Ds夹杂。

本发明所采取的技术方案是：

一种控制球状夹杂物冶炼超纯净钢的工艺方法，包括以下步骤：

1）KR铁水脱硫：采用KR搅拌脱硫，保证入炉前铁水中的S≤20ppm；

2）顶底复吹转炉吹炼：使用规格100T顶底复吹转炉冶炼，保证出钢的C的质量百分比ω[C]≥0.10%；

3）长时间炉外精炼：精炼时间在40～150min的范围内，全程采用弱搅拌，搅拌氩气流量在100～800NL/min的范围内，控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]在0.030%～0.050%的范围内；

4）RH长时间真空处理：RH处理的时间在25～40min的范围内；