[发明专利]一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法

说明书

本发明公开了一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，包括以下步骤：以S含量0.020%～0.050%的铁水为原料，经KR搅拌脱硫后控制入炉前铁水中的S含量为0.015%～0.035%；使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，自由氧低于450ppm，出钢S的质量百分比0.012%≤ω[S]≤0.030%，加入硅铁、铝块进行脱氧，使用自制预熔精炼渣造渣；LF精炼过程先后加入石灰与镁球调整炉渣成分，终渣碱度控制在2.5～5.0，MgO质量百分比调整按照8%～15%控制，促进氧化铝夹杂向镁铝尖晶石转变，尽量减少夹杂物数量，减小夹杂物尺寸，将钢中全氧控制在5.0～12.0ppm，氧化物夹杂级别稳定控制在1.0级以内。

技术领域

本发明涉及炼钢工艺领域，具体涉及一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法。

背景技术

特殊钢是具有特殊用途的钢材，一般用于加工高端制造装备中具有特殊性能要求的关键零部件，如车轮、钢轨、轴类、弹簧、齿轮、轴承和连接件等，是发展现代制造业最重要的钢铁材料。钢水纯净度是特殊钢质量水平高低的重要标志，直接影响着钢材力学性能与疲劳寿命，也是限制我国高端特殊钢发展的主要因素。钢中全氧与夹杂物是衡量纯净度控制情况的主要指标，随着含氧量降低与非金属夹杂物尺寸减小，钢件疲劳寿命呈指数状态增加。铝脱氧是炼钢生产过程应用最普遍的脱氧方式，具有经济、高效等优点，随着炼钢工艺技术的进步，国内钢铁企业已能将钢中氧控制在较低水平，但研究工作者同时发现，即使在将氧含量降低至百万分之十以内，钢中仍可常发现较大颗粒非金属夹杂物，主要为钙铝酸盐类氧化物。

国内外研究学者已经逐步认识到镁元素对铝脱氧钢中非金属夹杂物的变性作用，通过向钢中添加少量镁元素可以使铝脱氧钢中尺寸较大、形状不规则的氧化铝转化成尺寸较小、球形或近似球形的镁铝尖晶石。相较于氧化铝和钙铝酸盐类夹杂物，镁铝尖晶石类在钢液中团聚程度低、夹杂物弥散分布，因此通常尺寸较小。目前国内外为促进钢中细小镁铝尖晶石类夹杂的形成，通常采用将纯镁质金属或者镁合金以丝线的形式喂入钢水直接增Mg，在实验室条件下取得一定效果。但由于丝线喂入过程因镁的氧化、气化，反应异常剧烈、收得率不稳定，夹杂物实际改性处理效果难以控制，对于国内普遍采用的连续铸钢生产方式，易导致钢水浇注结瘤，连浇炉数较低、生产成本高，且存在安全隐患，该工艺很难形成大规模的工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，采用自行设计的精炼炉渣体系、控制钢渣反应强度促进钢中镁铝尖晶石类夹杂物形成，采用真空处理保证夹杂物去除效率，避免后续生产过程夹杂物钙变性等手段，实现钢中氧含量、夹杂物尺寸稳定可控。

本发明所采取的技术方案是：

一种控制钢中夹杂物类型提高钢水纯净度的工艺方法，包括以下步骤：

1）铁水预脱硫：采用S的质量百分比0.020%～0.050%的铁水为原料，对转炉铁水原料进行KR搅拌脱硫，将入炉前铁水中的S含量控制在0.015%～0.035%；

2）转炉吹炼：使用规格90T顶底复吹转炉冶炼，转炉终点钢水自由氧控制在450ppm以内，终点S质量百分数控制在0.012%～0.030%，出钢过程根据钢水量先后按照一定比例加入硅铁与铝块进行沉淀脱氧，控制精炼到站Al的质量百分比为0.030%～0.050%，并加入钙铝硅镁系预熔精炼渣7.5～9.0kg/t造渣；

3）LF精炼：精炼前期补加渣料石灰提高炉渣碱度，精炼中期加入镁球调整渣中MgO质量百分比，喂入铝线提高钢水Al，促进钢中镁铝尖晶石夹杂物形成；精炼全程分阶段控制搅拌强度，促进脱硫、氧化物夹杂类型控制与去除；精炼终渣组成为碱度2.5～5.0，MgO质量百分比8%～15%的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系，控制精炼吊包Al的质量百分比ω[Al]为0.025%～0.050%；