[发明专利]一种解决含铜钢铜脆缺陷的方法

说明书

本发明涉及一种解决含铜钢铜脆缺陷的方法，工艺路线为铁水预处理、转炉或电炉熔炼、精炼、连铸或模铸、轧制；在含铜钢的生产过程中控制脱氧及合金化工艺，在钢中产生弥散分布的含MnS的Ti氧化物夹杂以及Ti‑Al复合氧化物夹杂作为Cu弥散析出的异质形核质点，铜在MnS上析出，使钢中的铜均匀、弥撒地分布在钢中，不易在晶界偏聚，消除含铜钢的铜脆缺陷。本方法通过对钢中夹杂物的类型、大小、分布的控制，进而控制含铜钢中铜的析出，可从根本上解决含铜钢铜脆缺陷。显著地提高了含铜钢的质量，因此利于推广应用。

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，特别涉及一种解决含铜钢铜脆缺陷的方法。

背景技术

铜对于大多数钢种来说是有害元素，在钢的生产时铸坯的冷却过程或钢的再加热过程中易在晶界偏聚，引起钢的热脆。但铜对于一些特殊钢种来说也是有益的合金元素，例如：耐腐蚀钢中通常加入少量的铜来提高钢的耐腐蚀性能。铜在钢材的腐蚀过程中起着活化阴极的作用，促使阳极钝化而减缓腐蚀。另外，铜可在钢的腐蚀层与铜的富集层之间紧贴钢基体形成致密、完整、附着性强的薄氧化铜中间层，减缓腐蚀介质腐蚀钢板内部。但是加入铜合金的含铜钢在生产时极易在钢的表面产生龟裂状的裂纹或密集分布的麻点状缺陷，即通常所说的“铜脆缺陷”，严重影响含铜钢的表面质量，甚至造成钢材报废。因此，含铜钢的生产是比较困难的。

含铜钢生产时通常采取一定的技术措施防止铜脆缺陷的产生，主要方法有以下几种：一是在含铜钢中配加镍(Ni:Cu＝1:3～1:2)，使钢中的富铜相变为熔点超过1200℃的铜镍富集相；二是降低含铜钢铸坯轧制前的再加热温度至1100℃以下，即降低轧钢温度至铜的熔点(1083℃)以下，并尽量减少不均匀变形及采用较小的道次变形量；三是通过调整相应的冶炼、连铸和热轧加热工艺控制等综合措施。目前，国内外企业均采用这些措施来预防和减弱含铜钢铜脆缺陷。但这些方法存在着成本高、钢种生产工艺限制、设备条件有限(如热轧机组不具备低温大压下能力)等缺点，而且这些方法均不能从根本上解决含铜钢的铜脆缺陷。文献论文“Cu、Ni在含铜时效钢表面氧化层中的富集”(《钢铁》2007年第4期)中，介绍了Cu、Ni在含铜时效钢表面氧化层中的富集规律。Ni加入到含铜钢中，改变了氧化层中富铜相的结构，促进了Ni-Cu富集相以颗粒状保留在氧化层内，抑制了Cu向基体中的渗透，从而改善了含铜时效钢的热脆性问题。但该方法存在镍合金价格昂贵、增加含铜钢生产成本等问题，因此，该方法不利于大规模生产应用；文献论文“含铜热轧钢板高温快烧工艺的研究”(《第七届轧钢年会》2002年)中，研究了提高热轧含铜钢板表面质量的高温快烧工艺。加热工艺采用还原性或中和性气氛，加快升温速度，提高加热温度，缩短加热时间。通过采取该工艺，减少选择性氧化，尽快避开临界温度，减缓铜富集。但该方法必须保证足够快的升温速度，工艺难以控制，而且对设备的要求较高，因此应用受到限制。

专利CN 103320713 B提供了一种高强度耐候钢及制备方法，该发明在传统耐候钢的成分中增加了Al、Mo、V、Nb、B等多种微合金元素进行复合合金化，降低了耐候钢中Cu、P含量，消除了Cu、P在耐候钢中引起的铜脆和磷脆危害，同时提高了钢的强度和耐候性能。该方法通过降低钢中Cu的含量来降低铜引起的铜脆缺陷，但不能从根本上解决问题。

专利CN 103882315 A提供一种耐硫酸露点腐蚀连轧钢的制造方法，主要解决现有加镍解决铜脆导致成本过高以及高温快烧工艺现场难以控制的技术问题。该发明的特征是板坯加热温度到1200℃～1230℃，保证板坯在炉时间达180～260min。该方法是利用热轧加热工艺的调整，并利用初轧除磷水除去含有钢中析出铜的氧化铁皮的方法消除含铜钢表面铜脆缺陷，因此，不能从根本上解决问题。