[发明专利]一种控制弹簧钢夹杂物的冶炼工艺

说明书

本发明公开了一种控制弹簧钢夹杂物的冶炼工艺，包括以下几个步骤：(1)KR铁水脱硫预处理，(2)BOF顶底复吹转炉冶炼，(3)LF炉精炼，(4)RH炉精炼，和(5)连铸工艺；其中，铁水通过步骤(1)处理后S质量分数控制在0.005％以下；步骤(3)采用高纯碳化硅扩散脱氧，精炼渣碱度控制在0.6‑0.9；步骤(4)采用低碱度渣工艺，终渣碱度0.5‑0.7；步骤(5)保证钢水接触部位无铝，在出二冷区域及铸坯凝固末端区域采用双电磁搅拌工艺，控制中心碳偏析指数在1.15以下。本发明采用铁水预处理、转炉高拉碳、精炼造低碱度渣，连铸保护浇注及专用耐材，通过钢水氧位、夹杂物形态、中心碳偏析控制，提高弹簧拉拔性能，增加弹簧的疲劳极限。

技术领域

本发明属于弹簧钢的冶炼方法，特别是涉及一种控制弹簧钢夹杂物的冶炼工艺。

背景技术

随着汽车等装备制造业的发展，对于关键部件弹簧的要求越来越高，对弹簧生产的盘条质量提出了更高的要求，而显微夹杂物成为疲劳裂纹源，使材料疲劳极限下降，最终导致弹簧断裂，夹杂物的尺寸和数量是衡量弹簧钢盘条的一个重要指标，而夹杂物控制不仅与冶炼工艺有关，还与连铸工艺有关。传统弹簧钢采用强脱氧方式脱氧，降低盘条的全氧含量，但这种脱氧方式盘条上存在30μm以上氧化物夹杂，且夹杂不具有变形性，在变形过程中易于与基体交界处形成裂纹，导致过早失效。高碱度渣虽有利于钢中全氧和硫化物类、氧化铝类夹杂物控制，但球状氧化物类夹杂物控制困难。

非金属夹杂物已经成为影响弹簧钢使用寿命的最重要因素。弹簧钢材料必须具备较高的纯净度，保证具有良好的耐疲劳性能，力学性能等综合性能。本发明开发了一种具有细小夹杂物的弹簧钢，保证弹簧钢中生成具有良好变形能力的低熔点系夹杂物，满足用户的使用要求。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种通过钢水氧位和夹杂物形态控制，冶炼细小夹杂物的弹簧钢，保证弹簧钢中生成具有良好变形能力的低熔点系夹杂物的冶炼工艺。

技术方案：本发明所述的一种控制弹簧钢夹杂物的冶炼工艺，包括以下几个步骤：(1)KR铁水脱硫预处理，(2)BOF顶底复吹转炉冶炼，(3)LF炉精炼，(4)RH炉精炼，和(5)连铸工艺；其中，铁水通过步骤(1)处理后S质量分数控制在0.005％以下；步骤(3)采用高纯碳化硅扩散脱氧，精炼渣碱度控制在0.6-0.9；步骤(4)采用低碱度渣工艺，终渣碱度0.5-0.7；步骤(5)保证钢水接触部位无铝，在出二冷区域及铸坯凝固末端区域采用双电磁搅拌工艺，控制中心碳偏析指数在1.15以下。

本申请步骤(1)，铁水经过KR脱硫处理使得S质量分数控制在0.005％以下，减轻了精炼炉脱硫的压力，为精炼炉脱氧及造酸性渣创造良好条件。

步骤(2)中，转炉加入废钢前，将炉体底吹调整为全程吹氩；转炉采用双渣操作，吹炼5-8min倒渣，重新造渣，转炉渣碱度控制在2.5-3.5；终点C质量分数为0.1％～0.2％、S质量分数为0.010％以下、P质量分数为0.008％以下。转炉炉体底吹采用全程吹氩模式，可以有效避免冶炼过程增氮。转炉采用双渣操作，吹炼5-8min后倒渣，重新造渣，转炉渣碱度控制在2.5-3.5，有效降低磷含量。

步骤(3)中，使用镁质专用钢包，钢包出钢前灌氩排空气，吹氩流量100-150NL/min，吹氩时间0.5～2min，出钢全程底吹氩气。所述镁质专用钢包使用前用非含铝、含钛钢洗包≥3次，将钢包口清理干净。出钢全程底吹氩气，可以有效避免冶炼过程增氮。

步骤(3)中，出钢开始见钢流，立即加入碳粉2-3kg/t预脱氧，再按照钢种目标成分加入金属锰4-6kg/t、硅铁16-22kg/t、专用渣3-5kg/t，再加入碳粉3-4kg/t，出钢结束后行车依次吊入8-12kg/t低钛铬铁、18-22kg/t专用渣，高吹≥3min后开出；其中，所述专用渣各成分质量百分含量为CaO 38-55％、SiO₂ 45-60％、TiO₂≤0.4％。