[发明专利]一种提高镁收得率的氧化物控制方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢生产技术领域，具体涉及一种炼钢时添加钛、镁，提高镁收得率的氧化物控制方法。

背景技术

目前，大热输入焊接用钢板在船舶、建筑、压力容器、管线、海洋平台等多个领域得到了广泛应用。据测算，采用大热输入焊接方法，焊接效率甚至可以提高5倍及以上，制造工时大幅减少，成本大幅下降。

氧化物冶金技术是制造大热输入焊接钢板的有效方法，该方法重点要求氧化物保持在一定尺寸以下，利用细小的氧化物诱发晶内针状铁素体形核，间接细化原始奥氏体晶粒尺寸，从而获得较高的焊接热影响区低温韧性。其中，小尺寸且弥散分布的Mg的氧化物粒子能够充分保证氧化物冶金的效果，提高大热输入钢板性能，而冶炼过程中的该类氧化物控制技术处于关键地位。

专利CN 102373371 A，CN 102191356 A，CN 102296147 A均采用在锭模底部添加Ni-Mg合金的方式加入Mg合金，仅适于小批量模铸生产，生产效率低下，不适合工业化大批量连续浇铸。

专利CN 103215507 A提出，在RH工位时顺次加入Ti-Fe线、Al线、Ni-Mg线、Ca线进行脱氧及合金化。一方面，大量连续加入的脱氧合金使控制钢液飞溅成为难题，另一方面，加入时机偏早，Mg合金烧损较多，收得率低，不能有效保证钢板中Mg的含量。

专利CN 103938065 A采用向中间包喂线的方式复合添加Ti、Mg进行合金化。首先，该方法未提及喂线过程是否与浇注过程同时进行，若同时进行，中间包钢水中Ti、Mg合金的均匀性难以保证，氧化物均匀性较差，若非同时进行，则该方法无法通过连续浇铸来大量生产钢板；其次，该方法采用Ti质量百分含量≥95％的合金丝及Mg-Y-Ni合金丝，成本偏高；最后，该方法同时添加两种易氧化元素，要求炼钢设备较复杂，不利于操作及控制钢液飞溅，最终镁的收得率仅为8-15％。

专利CN 103757178 A采用一种提高大热输入性能的炼钢添加剂进行Ti、Mg复合合金化。该方法按照一定配比将原料混合，经真空冶炼炉熔炼并浇注成锭，随后将铸锭粉碎成合金粉末并制成包芯线。该方法操作过程繁琐，成本较高，且未就添加合金的操作过程给予详述。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高镁收得率的氧化物控制方法，适用于现场转炉或电炉初炼、钢包精炼、连铸流程，该方法在炼钢时通过喂线的方式进行Ti、Mg合金化，能够保证合金元素Mg的收得率稳定，且能够在板坯中形成大量细小的Mg-Ti类型复合氧化物，保证氧化物冶金效果。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种提高镁收得率的氧化物控制方法，LF精炼阶段：出钢时钢液中自由氧范围在20-30ppm；RH阶段：净循环时间5-10min，钢液破空后过热度为55-75℃，向钢包中喂入Ti-Fe合金包芯线，随后采用0.4-0.6MPa的压力底吹氩气软搅拌钢液，时间≥5min；连铸阶段：钢包吊至回转台后，钢包中钢液的自由氧范围在10-18ppm；钢液过热度为20-30℃，连铸前向钢包中喂入Ni-Mg合金包芯线，采用0.4MPa的压力软搅拌3min，随后钢包向中间包中注流。

进一步，所述的提高镁收得率的氧化物控制方法中Ti-Fe合金包芯线喂线速度为4-6m/s，芯粉中Ti合金含量为25％；Ni-Mg合金包芯线喂线速度为7-10m/s，包芯线芯粉粒度为0.5-2.0mm，合金芯粉中含有重量比例2-18％的Mg合金。

1)LF精炼阶段，经过脱氧控制保证钢液自由氧含量为20-30ppm，保证钢液的自由氧含量在10-18ppm。

2)RH精炼阶段，经过5-10min的净循环，脱去钢液中的N₂，H₂等气体，并促进大颗粒的夹杂物上浮，净化钢液。

3)RH精炼阶段，控制钢液破空后过热度为55-75℃，保证钢包进入回转台以后、连铸之前钢液温度在20-30℃，同时避免温度过高、电能浪费，Ti的收得率低，后续生产节奏难以调节等问题。

4)RH精炼阶段，喂入Ti-Fe合金包芯线，合金元素Ti能够与钢液中的O、N结合生成细小的TiO_x和TiN粒子，达到部分氧化物冶金的效果。此外Ti和O的结合能力小于Mg和O的结合能力，钢液中Ti和氧结合，预先争夺钢水中的部分氧，防止后续喂入Mg合金线时钢液中氧含量过高，为含Mg氧化物的形成提供有利条件，减少合金元素Mg的烧损。