[发明专利]一种高钛微合金钢冶炼过程中钛元素的添加方法

说明书

技术领域

本发明属于钢的冶炼技术领域，具体地，本发明涉及一种高钛微合金钢冶炼过程中钛元素的添加方法。

背景技术

随着工程机械、汽车制造等行业的快速发展，对于钢铁材料的需求逐渐提高。因此，屈服强度600MPa～1000MPa高强度钢目前已广泛应用于汽车大梁制造、推土机、起重机、混凝土泵车臂等高端设备。国内外采用的合金成分体系逐渐以0.02％以下的微钛处理转变为0.1％以上甚至更高钛含量的成分体系，依靠大量TiC的析出强化效果提高材料的强度级别。由于钛在高温下有可能形成TiO、TiS、Ti₂CS等含钛相，这些含钛相在大多数情况下均具有对钢的力学性能的不利作用，而更重要的是，这些含钛相的形成消耗了部分钛，使得较低温度下可能沉淀析出的TiC的体积分数减小且使TiC沉淀析出过程的化学自由能发生明显变化而导致沉淀析出行为发生明显改变。因此，通常情况下钛微合金钢的性能稳定性较差，相同设计成分的钛微合金钢不同批次甚至不同部位的强度往往会相差上百兆帕，性能的大幅波动是钛微合金钢生产及应用的关键技术难题。此外，冶炼过程中钛的收得率波动很大，钢水脱氧良好时可达到85％左右，而钢水脱氧不充分时可能低至30％，有效钛含量难于准确控制。对于高钛微合金钢更是控制难度加大。

中国专利CN101285156B公开了一种700MPa级复合强化贝氏体钢及其制备方法，该复合强化贝氏体钢采用薄板坯连铸连轧流程制备，其中钢水的主要化学成分为:C:0.03～0.07％、Mn:1.51～2.10％、Cr:0.50～0.80％、Ti:0.10～0.15％、Si≤0.30％、P:≤0.020％、S≤0.010％，其余为Fe和不可避免的残余元素。

中国专利CN101153371B公开了一种高强度冷成型热连轧钢板及其生产方法。其化学成分如下:C:0.05～0.10％；Si:0.10～0.50％；Mn:1.0～2.0％；P≤0.025％；S≤0.010％；Nb:0.03～0.08％；Ti:0.05～0.15％；Mo:0.10～0.50％；Ca:0.0010～0.0050WT％；Al:0.01～0.05WT％，其余为FE及不可避免的杂质。

上述两个专利均采用高Ti微合金化生产高强钢，行业内具有一定代表性。钢中添加0.1％以上的Ti合金元素，通过Ti(C,N)、TiC等第二相粒子的沉淀强化作用，实现了700MPa级高强钢的制备。虽然以上专利给出了具体的Ti的添加质量百分比以及制备时详细的工艺参数范围，但均未对如何添加Ti合金以及如何提高和改善Ti元素的利用率进行有针对性的研究和阐述。

对于Ti含量在0.10％以上，屈服强度600MPa～1000MPa的高强钢在冶炼过程中，采用何种方式添加Ti合金，以提高Ti收得率并具有良好稳定性，需要解决如下问题：(1)选择在冶炼过程的哪个阶段添加Ti合金元素更方便，经济；(2)采用何种添加方式添加Ti合金，使得Ti的收得率提高并稳定在较高的水平。通过检索现有技术专利和文献，未见有关针对上述问题的相关有效的实用措施。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高钛微合金钢冶炼过程中钛元素的添加方法，该方法能提高钛元素收得率，且收得率具有很好的稳定性，能提高钢的质量且稳定性好，能节约制造成本。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种高钛微合金钢冶炼过程中钛元素的添加方法，所述方法包括以下步骤：

1)根据高钛微合金钢中的钛质量百分比含量，计算得到所需要添加的钛元素量；

2)在转炉出钢过程以钛铁的形式添加所需钛元素量的90～95％，转炉出钢后进行LF精炼；

3)在LF精炼炉经过脱氧、造渣后，以喂入钛线的方式添加剩余的5～10％的钛元素量，进行钛元素含量的精调。

本发明中高钛微合金钢中的钛质量百分比含量≥0.10％。

进一步地，步骤3)LF精炼后进行热轧，卷取得到高钛微合金钢。

本发明的整个钛元素的添加过程，充分考虑了前期Ti的烧损以及与O、N、S等元素的相互影响作用，在后期通过精细调节，使得Ti的收得率由40％提高到70％以上，并且稳定在±5％以内。从而提高后期热轧过程中TiC析出量的稳定性以及成型后材料的性能稳定性。通过上述方式，不仅改善钢带沿轧制方向的性能均匀性，而且提高了产品成批次的性能稳定性，从而最终提高了综合成材率。