[发明专利]一种中高合金超低磷钢的冶炼方法

说明书

本发明公开了一种中高合金超低磷钢的冶炼方法，本发明采用转炉双渣深脱磷工艺，在转炉第一渣冶炼时，将氧压降至0.75～0.80MPa，利用铁水低温下降低氧压的方法提高第一渣冶炼脱磷效率，并在第一渣冶炼结束时倒出55～70%的脱磷渣；第二渣冶炼时，采用专门的钡基脱磷剂，利用其磷容量高的特性进一步提高第二渣冶炼的脱磷效率，同时其形成的钡基脱磷渣稳定性高，能够有效防止出钢过程及出钢后的磷渣回磷，进而保证成品钢种中的磷含量达到超低磷钢的要求；本发明方法实现了超低磷中高合金钢的较低成本稳定冶炼生产，为相关品种的研发生产提供可靠的冶金过程和效果保障，也为其它超低磷钢种的研发提供了坚实基础。

技术领域

本发明涉及钢铁材料技术领域，特别是一种中高合金超低磷钢的冶炼方法。

背景技术

目前通常将成品磷含量≤0.005%的钢种称为超低磷钢。

通常来讲，磷是钢中有害元素，磷可以改善钢水的流动性，并明显加大固、液两相区，使钢水在凝固过程中产生严重的一次偏析，使固态下易偏析的γ固溶体区变窄。磷在钢的凝固过程中偏析于晶粒之间，形成高磷脆性层，降低钢的塑性和韧性，使钢易于产生脆性裂纹，低温下尤其明显。而具体到综合性能中，磷还降低钢的焊接性能，同时易引发氢致裂纹和应力腐蚀裂纹。在热处理过程中，磷增加钢的回火脆性敏感性、引起冷脆现象。在生产中对钢材的表面质量也有不利影响。

转炉冶炼过程中的强氧化性环境、大渣量、高碱度渣系和顶底复吹搅拌等条件是钢液脱磷的有利因素，因此，脱磷是转炉冶炼的主要任务之一，通过转炉冶炼脱磷也是目前效果最佳、成本最低、应用最广泛的途径，氧化脱磷属于放热反应，而转炉冶炼前期钢水温度相对较低，更利于高效脱磷。

由于转炉氧化脱磷反应是吸热过程，而入炉铁水温度一般在1400℃以下，因此，在转炉前期脱磷具有相对更好的热力学条件。在实际的生产实践中，有大量的基于转炉双渣法和双联法进行钢水深脱磷的成功案例，双联炼钢法虽然可将钢水冶炼至0.003%以下的超低磷水平，但是设备要求高，冶炼过程复杂，生产周期长，总体成本偏高，目前仍不是行业内炼钢生产的主流，通过中外专利数据库平台查询结果，结合中国期刊网数据库中相关论文的内容，目前单转炉深脱磷生产超低磷钢的冶炼方法可总结如下：

1）采用磷含量低于0.12%的低磷铁水，为超低磷生产提供较好原料条件。

2）采用两次或三次造渣冶炼工艺，冶炼前期通过氧枪枪位和供氧强度控制，在较低温度范围内造碱性高氧化脱磷渣，并通过倒炉倒出前期富磷渣，之后再进行脱碳冶炼（实际由于温度控制原因，三次造渣基本不可能在当今转炉冶炼生产中稳定实现）。

3）转炉冶炼终点适当降低出钢温度，保证较好的脱磷热力学条件，并做好出钢挡渣，减少后续精炼过程中的回磷。

针对含有Ni、Cr、Mn总量5～10%的中高合金钢的冶炼，由于合金总量较大，镍板可随废钢入炉，但出钢过程中加入铬、锰合金则容易出现明显的增磷现象，成品磷含量的控制有更大的难度，特别是成品目标磷≤0.005%的中高合金钢种冶炼难度很高，采用目前的双渣冶炼方法很难达到超低磷含量目标。

发明内容

本发明的目的就是针对目前中高合金（5%≤Ni+Cr+Mn≤10%）钢的冶炼过程中，采用常规冶炼方法不能满足特定钢种成品超低磷含量目标要求的问题，提供一种中高合金超低磷钢的冶炼方法。本发明是在单转炉双渣冶炼条件下，通过铁水原料成分和温度控制、氧枪优化设计以及枪位和供氧强度控制、调渣剂和脱磷剂加入控制、出钢过程控制等，在入炉铁水磷含量0.08～0.12%的条件下，出钢磷含量达到0.0030～0.0035%的范围，成品磷含量达到0.0035～0.0040%的范围。

本发明的一种中高合金超低磷钢的冶炼方法，包括下述步骤：