[发明专利]一种减少铝镇静钢中硅锰类夹杂物的冶炼方法

说明书

本发明涉及一种减少铝镇静钢中硅锰类夹杂物的冶炼方法，采用“初炼炉+LF精炼+真空脱气+保护浇注”的工艺路线，从防止夹杂物生成的角度全流程精细化控制：初炼工序的出钢过程依据出钢量分批依次加入铝锭进行铝脱氧，加入硅铁合金、低碳锰铁及其他合金进行合金化，加入铝酸钙预熔渣和石灰造渣操作，控制LF精炼过程炉渣碱度为5‑8，真空脱气破空后钢液中铝质量百分含量控制范围为0.01～0.025％；通过控制初炼炉氧位、出钢过程合金化制度及合金类型，避免了出钢过程硅锰类夹杂物的生成；通过控制精炼过程炉渣成分及脱气破空后的铝含量，避免了精炼过程硅锰类夹杂物的生成，显著提高了钢液洁净度，特别适用于包括42CrMo的硅、锰含量较高的铝镇静钢。

技术领域

本发明属于钢铁冶金生产领域，具体涉及一种减少铝镇静钢中硅锰类夹杂物的冶炼方法，特别适用于42CrMo等硅、锰含量较高的铝镇静钢。

背景技术

铝镇静钢中夹杂物类型通常为氧化铝、镁铝尖晶石、钙铝酸盐等。当钢液中局部氧浓度或硅、锰含量较高时，也会生成硅锰类夹杂物，这类夹杂物熔点低、尺寸大，与钢液润湿性好，不容易去除，最终有很大可能性遗传至成型的材料上，从而降低夹杂物评级合格率。当钢中存在大尺寸非金属夹杂物时，破坏了基体的连续性，导致产生应力集中，将会严重影响寿命及可靠性。因此，夹杂物呈细小、弥散化分布是炼钢技术人员不断追求的目标。

郭明玉等人通过研究发现，铝镇静钢LF精炼开始3min后，钢中的夹杂物以Al₂O₃-SiO₂-MnO和纯Al₂O₃为主，其中前者主要是在出钢过程中形成的[钢铁钒钛,2002,28(3):14-18]。肖尊湖等人通过研究发现，低碳铝镇静钢在LF精炼中后期补加硅铁、硅锰时，LF出站和中间包钢液中均发现了Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物[钢铁，2019,54(9):62-72]，为了避免Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物的生成，肖尊湖等人提出需要严格控制LF精炼中后期补加硅铁、硅锰的操作。隋亚飞等人认为低碳铝镇静钢精炼过程中出现Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物是由于硅锰合金中的夹杂物与脱氧产物反应生成或Al、Si、Mn同时被氧化而生成[炼钢,2020,36(4):25-31.]。需要指出的是，夹杂物的控制是一项系统工程，Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物的控制与出钢合金化制度、合金类型、合金补加制度等均密切相关，基于此，有必要通过全流程精细化控制，减少特别是硅、锰含量较高的铝镇静钢中的硅锰类夹杂物。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种减少铝镇静钢中硅锰类夹杂物的冶炼方法，从防止夹杂物生成的角度全流程精细化控制，显著提高了钢液洁净度，避免了出钢和精炼过程硅锰类夹杂物的出现，特别适用于硅、锰含量较高的铝镇静钢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种减少铝镇静钢中硅锰类夹杂物的冶炼方法，方法包括依次进行的初炼、LF精炼、真空脱气和保护浇注工序，所述初炼工序的出钢过程依据出钢量分批依次加入铝锭进行铝脱氧，加入硅铁合金、低碳锰铁及其他合金进行合金化，加入铝酸钙预熔渣和石灰造渣操作，防止出钢过程Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物生成，控制钢液氧位在80-200ppm；控制LF精炼的炉渣碱度为5-8，真空脱气破空后钢液中铝质量百分含量控制在≥0.01％。

进一步地，所述初炼工序采用转炉或电弧炉，实现包括升温、脱碳及脱磷的初炼任务，初炼结束时，出钢条件：碳含量控制范围为0.20～0.30％，钢液温度为1610～1650℃。

进一步地，所述初炼工序中出钢量达到1/5～1/4时，吨钢加铝量为0.8～1.2kg/t。