[发明专利]一种利用VD真空处理设备冶炼高纯净钢的工艺方法

说明书

本发明公开了一种利用VD真空处理设备冶炼高纯净钢的工艺方法，包括以下步骤：KR铁水脱硫：保证入炉前铁水中的S≤30ppm；顶底复吹转炉吹炼：转炉出钢C的质量百分比ω[C]≥0.08%，采用炉外精炼与氩气精炼全程弱搅拌；采用碱度2.0～4.5的钙铝硅系炉渣；VD处理采用20～35min长时间高真空保持强度，处理过程按照“强→弱→强”的模式分时段控制底搅氩气强度；VD破空后采用软吹去除大颗粒夹杂物、钢水静置去除小颗粒夹杂物的办法进一步提高钢水纯净度。由本发明的方法可知，采用特殊的VD处理过程搅拌控制模式辅以合适的精炼渣系与软吹操作方法，可有效减轻钢水卷渣、提高非金属夹杂物去除效果，适用于碳含量0.15%～1.05%范围内各类低、中、高碳钢种的生产。

技术领域

本发明涉及炼钢工艺领域，具体涉及一种利用VD真空处理设备冶炼高纯净钢的工艺方法。

背景技术

高端特殊钢是重大装备制造和国家重点工程需要的关键材料，广泛应用于航空、汽车、工程机械、能源开采、铁路运输等众多领域，其质量控制水平代表着一个国家工业化发展水平和制造业的强弱。钢中白点，即氢致裂纹，是钢材危害最大的缺陷之一，一旦产生无有效挽救措施，往往导致钢件直接报废，是钢材生产过程中应极力避免的缺陷。钢中非金属夹杂物、全氧含量、残余氢含量等钢水纯净度控制水平直接决定着其疲劳性能、拉伸性能、腐蚀性能、焊接性能、加工性能等，随着钢中全氧含量降低与非金属夹杂物尺寸减小，钢件疲劳寿命呈指数状态增加。

通过对钢水进行真空处理可大幅降低钢水氢含量，大幅降低钢中白点产生概率，因此真空脱气已成为生产高端钢材必须采用的生产工序之一。目前世界上主要有VD与RH两种真空脱气方式。相比于RH，VD真空处理脱气、脱硫能力强，投资少，受到国内很多钢厂的追捧。但因VD在处理钢水过程中，钢渣之间发生剧烈混冲，导致严重卷渣，钢中夹杂物控制与RH存在较大差距。对于钢中B类、Ds类夹杂物要求较高的高端特殊钢，采用VD处理往往无法达到控制效果。

为解决采用VD处理流程的夹杂物控制问题，国内炼钢工作者陆续开展了工艺研究工作，但这些研究所采取的工艺流程比较复杂，且主要集中在高碳铬轴承钢等少数高碳钢上。此类高碳钢因其钢种特性决定了初炼炉可以将出钢C含量控制在较高水平，在钢中T.O、非金属夹杂物控制方面具有明显优势，其所采用的工艺方法推广至碳含量较低的中低碳钢上未必能取得预期效果。如专利CN 108118115A公布的一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法，能将Ds类与B类夹杂控制在1.0级以内，但其控制工艺仅限于高碳轴承钢，且生产过程需进行两次真空精炼，增加了生产过程组织复杂性，提高了不稳定控制风险。专利CN104087719B公布了一种高碳轴承钢的冶炼工艺，其控制工艺同样仅限于高碳轴承钢，且采用碱度非常高的精炼渣系情况下，在VD处理过程中不可避免会产生溢渣的情况，不利于VD处理过程工艺的稳定执行，增加钢水脱氢控制风险。CN 108950130A公布了一种低氧高纯净钢的大生产冶炼方法，虽适用于不同碳含量钢种钢水纯净度控制，但仅能保证钢水T.O≤15ppm，且同样采取了两次真空精炼的工艺思路，增加生产组织难度，大幅提高生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用VD真空处理设备冶炼高纯净钢的工艺方法，解决采用VD真空处理生产特殊钢而产生大颗粒B类、Ds类夹杂物问题，实现高端特殊钢纯净度稳定生产。

本发明所采取的技术方案是：

一种利用VD真空处理设备冶炼高纯净钢的工艺方法，包括以下步骤：

1)铁水预脱硫：采用低硫铁水，并进行KR搅拌脱硫，保证入炉前铁水中的S≤30ppm；

2)转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，保证出钢的C的质量百分比ω[C]≥0.08％，出钢使用铝进行沉淀脱氧；

3)LF精炼：精炼时间为60～150min，搅拌氩气流量为50～600NL/min，采用脱氧造渣辅助材料调整炉渣成分，精炼终渣碱度为2.0～4.5，控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]为0.030％～0.060％；