[发明专利]一种超高强弹簧钢的夹杂物控制方法

说明书

本发明为一种超高强弹簧钢的夹杂物控制方法，转炉出钢过程对钢液一边脱氧，一边用高碱度渣进行渣洗和脱硫操作，然后扒除出钢过程渣洗产生的脱硫渣，扒渣后钢包吊入LF精炼工位加入石灰和河沙进行造渣操作，精炼过程采用85SiC颗粒进行扩散，造熔点低、流动性好、氧化性低的精炼渣，将钢中的夹杂物控制为熔点低、尺寸小、数量少的对疲劳寿命影响小的夹杂物，且各类夹杂物评级都不超过1.0级，钢中全氧含量T.O不超过15ppm。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种超高强弹簧钢的夹杂物控制方法。

背景技术

随着汽车、高速列车等行业进入到高质量发展阶段，铁路提速和汽车的轻量化已成为高质量发展的主要方向之一。对应用于这些行业车辆所使用弹簧的设计应力不断提高，这不仅要求弹簧钢强韧性好，还要求其具有超长的疲劳寿命。而钢中非金属夹杂物是钢铁材料最主要的内部缺陷之一，也是弹簧钢超长疲劳寿命的主要影响因素之一。

钢中夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和均匀性，容易形成应力集中，降低钢的疲劳寿命。因此，要使弹簧钢强韧性好，抗疲劳破坏性能优异，就必须了解弹簧钢冶炼过程中夹杂物的形成和变化机理，从而更好地控制和去除它，以提高钢的洁净度和均质性。

目前，大部分钢铁企业对硅锰脱氧的冶炼都需要先进行铁水预处理脱硫，并且在转炉冶炼过程中，如果不对渣料、废钢等原辅材料进行控制的话，钢中硫含量很容易就超过了0.01%，且在后续精炼时硫含量还会增加；同时在LF精炼过程，采用硅锰脱氧的弹簧钢的精炼渣碱度都控制在2.0左右，精炼渣系也有所变化，且有些钢厂弹簧钢则采用铝脱氧，精炼渣碱度控制更高，精炼渣系也完全不同，所以，针对弹簧钢疲劳寿命要求高的特点，同时又要生产成本低。

发明内容

本发明的目是提供一种超高强弹簧钢夹杂物的控制方法，在不采用铁水预处理的条件下，得到硫含量不超过0.01%，且各类夹杂物评级不超过1.0级超高洁净度弹簧钢炉外精炼工艺控制技术，将钢中的硫、氧及夹杂物控制在非常低的水平，既降低成本又能完全满足弹簧钢疲劳寿命的要求。

本发明的技术方案：

一种超高强弹簧钢的夹杂物控制方法，关键工艺步骤包括：

（1）转炉冶炼按正常冶炼工艺进行操作，转炉终点控制O≤350ppm，C≥0.08%，终点温度≥1600℃；

（2）出钢过程加硅锰合金、硅铁和中碳锰铁对钢液进行脱氧和合金化，出钢过程中向钢包中加入CaO300~400kg，Al₂O₃100~200kg，出钢过程下渣厚度≤20mm，炉渣碱度≥4，对钢液进行渣洗和脱硫；

（3）转炉出钢完毕，钢包采用大氩气搅拌对钢液搅拌3~5min进行进一步的脱硫，将硫含量脱除到0.005%以下；

（4）脱硫结束后，将钢包吊到扒渣工位进行扒除脱硫渣操作，扒渣结束后将钢包吊到LF精炼工位进行精炼；

（5）LF精炼过程配加石灰和河沙进行造渣，渣的碱度控制在1.0~1.3，精炼过程采用85SiC对精炼渣进行扩散脱氧，LF精炼的造渣、脱氧、合金化及升温等操作时间≤40min；

（6）LF精炼操作结束后，对钢液进行软吹20min，软吹前10min以吹开渣面碗口大小为宜，软吹到10~20min之间时，将氩气关小，以不吹开渣面且渣面微微波动，得到全氧含量在15ppm以内，且各类夹杂物都不超过1.0级的弹簧钢。

本发明的有益效果：本发明针对弹簧钢疲劳寿命要求高的特点，冶炼过程取消铁水预处理，同时采用合适的炉外精炼工艺将钢中的硫、氧及夹杂物控制在非常低的水平，既降低了成本又能完全满足弹簧钢疲劳寿命的要求。通过上述过程工艺控制，可以将弹簧钢全氧含量稳定控制在15ppm以内，且各类夹杂物都不超过1.0级。

附图说明

图1 为本发明工艺冶炼过程所取试样中夹杂物数量及尺寸变化图。

具体实施方式

实施例1