[发明专利]一种采用转炉非真空流程生产低氮绞线用钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于预应力钢绞线用钢技术领域，特别是涉及一种采用转炉非真空流程生产低氮绞线用钢的方法,适用于转炉、LF炉、小方坯连铸工艺生产含氮量小于40ppm的钢绞线用钢(钢中碳含量0.78～0.90%)的生产方法，应用于高等级建筑预应力混凝土。

背景技术

在特定情况下,钢中的氮会降低材料的性能，它的存在降低了钢的韧性和塑性；使钢产生应变时效、时效沉淀硬化或时效脆性；造成钢的蓝脆、红热脆性、冷脆；促使中心疏松或形成显微孔隙；产生发纹和气泡；影响钢的深冲性能、焊接性能、HAZ性能、热加工性能；造成铸坯开裂及引起晶间腐蚀。所以，许多高级的钢种对钢中的氮含量有严格的要求。比如高级的热轧钢板，氮要求低于40ppm；高强度管线钢要求低于30ppm；IF冷轧钢板要求氮低于25ppm。

为降低生产成本，各钢铁企业在冶炼钢绞线82B时，普遍取消了真空脱气装置，钢中氮、氢气体含量较高。目前,国内82B钢中的氮正常水平在50～70ppm，同时在轧制过程中，由于强制变形、强制冷却和相变，刚下线的盘条中存在大量的残余应力（轧制应力、温度应力、相变应力）。由于气体和残余应力的释放需要时间，这便导致82B盘条在用户使用前需要进行时效处理。氮在82B中主要危害表现为与钢中钛、铝等元素形成带棱角而性脆的夹杂物，在一定量的塑性变形后，内部首先出现微小的空洞，随着变形量的增加，空洞数量增加并相互聚合，最终导致材料断裂。与塑性夹杂物相比，氮化物形成脆性夹杂物更易成为高碳钢冷拔加工过程中延性破坏的起源。多数生产高碳钢的企业受现有冶炼装备的限制，造成82B钢的化学成分不稳定，钢的纯净度低，成分偏析大，拉拔及捻制中断丝率高。特别是钢中氮含量波动范围从标准下限波动到上限、甚至超标。这样造成制品企业拉拔后产品强度、韧性等指标波动范围大，成品合格率低；另一方面容易在拉拔中造成脆断，严重时无法加工。

日本企业生产高碳钢（碳含量大于0.77%）氮含量普遍控制在40ppm以下,主要区别在于不同工艺流程控制方面,日本企业生产高碳钢普遍采用铁水全三脱工艺、转炉或者电炉、LF炉精炼+真空脱气、大方坯开坯两火成材工艺生产，产品质量稳定，工序生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用转炉非真空流程生产低氮绞线用钢的方法，该低氮钢绞线用钢碳含量0.78～0.90%，采用本发明生产的钢绞线用钢，钢中氮控制在40ppm以内,达到走真空脱气工艺、大方坯连铸工艺生产的钢绞线用钢质量水平，大幅度降低工序生产成本；达到真空脱气流程生产绞线用钢的氮质量控制水平。

本发明采用210吨转炉、210吨LF精炼炉、160mm×160mm连铸方坯工艺生产低氮82B生产方法，工艺包括铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→挡渣出钢→钢包配碳、脱氧及合金化→钢包渣改质→LF钢包精炼→喂Si-Ca线→钢包底吹氩软吹→160mm×160mm小方坯全保护浇铸→结晶器配合末端电磁搅拌→加热→控制轧制→控制冷却；工艺中控制的技术参数如下

转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.30%控制，出钢温度1610～1630℃，挡渣出钢控制渣厚在0～50mm之间；

采用微氮增碳剂（N：0.005～0.025%）5kg/吨钢增碳，采用硅钙钡合金1.5kg/吨钢脱氧，4kg/吨钢合成渣；

出LF精炼站控制氧活度≤10ppm，精炼终渣FeO+MnO≤3%；喂Ca-Si线1m/吨钢进行夹杂变性处理，软吹氩时间在12～30分钟之间；采用结晶器配合末端电磁搅拌以降低铸坯中心碳偏析和缩孔，控制中间包钢水过热度控制在10～30℃，采用2.1m/min恒拉速全保护浇铸，0.69kg/L二次比水量进行浇注。82B钢中的氮含量区间为0.0032～0.0039%，平均为0.0037%，达到真空脱气流程生产82B的氮质量控制水平。

该发明的具体工艺路线:

铁水脱硫扒渣→210吨转炉冶炼→挡渣出钢→钢包脱氧合金化→钢包渣改质→LF钢包精炼，包括提温、合金微调、脱硫→喂Si-Ca线→钢包吹软吹氩→160mm×160mm方坯连铸机全保护浇铸、结晶器电磁搅拌加末端电磁搅拌→铸坯检查→加热→控制轧制→控制冷却。

该发明的主要工艺措施：