阅读说明：本技术 一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法 (Preparation method for controlling large-particle inclusions in non-quenched and tempered steel ) 是由 殷天颖 胡志勇 周杨 鲁川 陈鹏涛 刘义 于 2020-03-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法,包括以下步骤：(1)转炉冶炼：进行转炉冶炼过程中,控制转炉终点C质量百分含量≥0.10％或出钢TSO氧位≤300ppm,出钢温度≥1600℃；(2)转炉出钢：钢水出钢前开启转炉底搅,降低钢水氧化性以及钢水的P含量；在出钢前期加入碳粉进行预脱氧,再顺序加入脱氧剂、合金及渣料进行脱氧合金化,在脱氧合金化过程中保持全程吹氮气,出钢后期采取双挡方式出钢,严格控制下渣。本发明的非调质钢可稳定控制全氧15ppm以下,H含量1.5ppm以下,有效降低钢中H和O含量,提高产品质量,保证生产的汽车用钢具有低全O、H以及较高的纯净度水平,保证非调质汽车用钢具有优良的抗疲劳破坏性能。(The invention discloses a preparation method for controlling large-particle inclusions in non-quenched and tempered steel, which comprises the following steps of: (1) smelting in a converter: in the process of smelting the converter, controlling the mass percentage content of the end point C of the converter to be more than or equal to 0.10 percent or the oxygen site of the tapped TSO to be less than or equal to 300ppm and the tapping temperature to be more than or equal to 1600 ℃; (2) tapping by a converter: before molten steel tapping, the bottom of a converter is opened for stirring, so that the oxidability of the molten steel and the P content of the molten steel are reduced; adding carbon powder for pre-deoxidation at the early stage of tapping, sequentially adding a deoxidizer, an alloy and slag charge for deoxidation alloying, keeping full-process nitrogen blowing in the deoxidation alloying process, tapping at the later stage of tapping in a double-gear mode, and strictly controlling slag tapping. The non-quenched and tempered steel can be stably controlled to be below 15ppm of total oxygen and below 1.5ppm of H, the H and O content in the steel is effectively reduced, the product quality is improved, the produced automobile steel is guaranteed to have low total O, H and higher purity level, and the non-quenched and tempered automobile steel is guaranteed to have excellent fatigue failure resistance.)

一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法

技术领域

本发明属于非调质钢的生产技术领域，具体涉及一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法。

背景技术

随着汽车制造的进步，汽车曲轴、连杆等零件对非调质钢材料的要求也不断提高，要求材料具有良好的加工工艺性能、高强度高韧性等。非调质钢主要依靠Nb、Ti、V等微量元素的加入结合后续锻造控冷工艺将零件的强度控制在一个合适的范围。

非调质钢的夹杂物主要是含Al、Ca、O、S的复合型夹杂物，外形尺寸为宽度或直径在50um—200um左右的团簇状夹杂物，其中团簇状里的大颗粒夹杂物尺寸较小，都是＜19um(相当于DS类0.5级)的细小夹杂物。由于钢中产生较多这些团簇状夹杂物，导致圆钢探伤合格率不足70％。

专利号：CN201811308589.6，专利名称：一种控制非调质钢大尺寸夹杂物的制造方法，主要介绍一种经转炉—LF—RH—连铸的降低钢中大颗粒夹杂物的生产模式，其方法存在的不足之处在于难以对钢中的O、H等气体元素和夹杂物进行控制，进而影响会产品的稳定性及使用寿命。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法，解决了现有的非调质钢中的O、H等气体元素和夹杂物的控制不足，导致非调质钢的机械性能较差的问题。本发明方法制备的非调质钢大颗粒夹杂物少，机械性能良好，同时抗疲劳破坏性能强。

技术方案：本发明一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼：进行转炉冶炼过程中，控制转炉终点C质量百分含量≥0.10％或出钢TSO氧位≤300ppm，出钢温度≥1600℃；

(2)转炉出钢：钢水出钢前开启转炉底搅，降低钢水氧化性以及钢水的P含量；在出钢前期加入碳粉进行预脱氧，再顺序加入脱氧剂、合金及渣料进行脱氧合金化，在脱氧合金化过程中保持全程吹氮气，出钢后期采取双挡方式出钢，严格控制下渣；

(3)LF炉精炼：精炼时间≥40min，精炼加入石灰和精炼渣，控制钢中夹杂物百分含量为：CaO为45～60％，SiO₂为10～20％，Al₂O₃为15～25％，终渣碱度控制在3.0～4.0，且供电冶炼过程采用SiC、铝丝或电石进行复合扩散脱氧，确保TFe和MnO总体质量百分含量≤0.80％，保持过程白渣，确保出站时氧含量在5ppm以下；

(4)RH真空：真空度控制在2.5毫巴以下，真空保持时间大于15min，并使用硅氮合金、复合钒氮合金增加氮成分，禁止钙处理，软吹20min以上；

(5)连铸：通过连铸进行浇铸得非调质钢，且控制连铸中包过热度为10～35℃。

进一步，其特征在于：所述步骤(2)中合金为硅铁和锰铁，脱氧剂为铝块，渣料为石灰。

进一步，其特征在于：所述步骤(2)中转炉出钢底搅降低P含量直至0.025％以下。

进一步，其特征在于：所述步骤(2)中双挡方式为滑板加挡渣锥或滑板加挡渣球的方式，有效减少转炉出钢下渣。

进一步，其特征在于：所述步骤(2)中出钢后增加捞扒渣工序，确保转炉下渣量≤2kg/吨钢。

进一步，其特征在于：所述非调质钢的化学成分及其重量百分比为：C：0.42～0.49％、Si：0.3～0.6％、Mn：1.0～1.5％、P：≤0.025％、S：0.035～0.075％、V：0.06～0.13％、Alt：0.005～0.025％、Ni≤0.3％、Cu≤0.3％、Cr≤0.3％、N：≥80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明有益效果在于：本发明的非调质钢可稳定控制全氧15ppm以下，H含量1.5ppm以下，有效降低钢中H和O含量，提高产品质量，保证生产的汽车用钢具有低全O、H以及较高的纯净度水平，保证非调质汽车用钢具有优良的抗疲劳破坏性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

本发明制备的非调质钢的化学成分及其重量百分比为：C：0.42～0.49％、Si：0.3～0.6％、Mn：1.0～1.5％、P：≤0.025％、S：0.035～0.075％、V：0.06～0.13％、Alt：0.005～0.025％、Ni≤0.3％、Cu≤0.3％、Cr≤0.3％、N：≥80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

具体制备方法如下：

实施例1

本发明一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼：进行转炉冶炼过程中，控制转炉终点C：0.105％(出钢TSO：281ppm)，出钢温度1631℃，严格控制氧位，为后道工序创造良好条件；

(2)转炉出钢：钢水出钢前开启转炉底搅，降低钢水氧化性以及钢水的P含量，转炉出钢底搅降低P含量直至0.025％以下；在出钢前期加入0.2kg/吨钢的碳粉进行预脱氧，再顺序加入铝块(0.6～0.7kg/吨钢)、硅铁(4kg/吨钢)和锰铁(18kg/吨钢)及石灰(4～5kg/吨钢)进行脱氧合金化，在脱氧合金化过程中保持全程吹氮气，出钢后期采取滑板+挡渣锥(挡渣球)双挡方式出钢，严格控制有效减少转炉出钢下渣，并在出完钢后增加捞扒渣工序，确保转炉下渣量≤2kg/吨钢，减少转炉氧化性炉渣进入钢水，为后道工序造渣提供良好条件；

(3)LF炉精炼：精炼时间≥40min，精炼加入石灰和精炼渣，控制钢中夹杂物百分含量为：CaO为46.39％，SiO₂为16.7％，Al₂O₃为19.57％，终渣碱度控制在3.52，且供电冶炼过程采用SiC、铝丝或电石等脱氧剂进行复合扩散脱氧，确保TFe和MnO总体质量百分含量0.76％，保持过程白渣，确保出站时氧含量在5ppm以下；

(4)RH真空：在5min以内将真空度抽到2.5毫巴以下，真空度控制在2.5毫巴以下，高真空保持时间18min，确保钢水H质量百分含量1.5ppm，并使用硅氮合金、复合钒氮合金增加氮成分，禁止钙处理，软吹26min；

(5)连铸：通过连铸进行浇铸得非调质钢，且控制连铸中包过热度为31～35℃。

实施例2

本发明一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼：进行转炉冶炼过程中，控制转炉终点C：0.137％(出钢TSO：256ppm)，出钢温度1642℃，严格控制氧位，为后道工序创造良好条件；

(2)转炉出钢：钢水出钢前开启转炉底搅，降低钢水氧化性以及钢水的P含量，转炉出钢底搅降低P含量直至0.025％以下；在出钢前期加入0.2kg/吨钢的碳粉进行预脱氧，再顺序加入铝块(0.6～0.7kg/吨钢)、硅铁(4kg/吨钢)和锰铁(18kg/吨钢)及石灰(4～5kg/吨钢)进行脱氧合金化，在脱氧合金化过程中保持全程吹氮气，出钢后期采取滑板+挡渣锥(挡渣球)双挡方式出钢，严格控制有效减少转炉出钢下渣，并在出完钢后增加捞扒渣工序，确保转炉下渣量≤2kg/吨钢，减少转炉氧化性炉渣进入钢水，为后道工序造渣提供良好条件；

(3)LF炉精炼：精炼时间≥40min，精炼加入石灰和精炼渣，控制钢中夹杂物百分含量为：CaO为59.3％，SiO₂为12.95％，Al₂O₃为20.33％，终渣碱度控制在3.94，且供电冶炼过程采用SiC、铝丝或电石等脱氧剂进行复合扩散脱氧，确保TFe和MnO总体质量百分含量0.53％，保持过程白渣，确保出站时氧含量在5ppm以下；

(4)RH真空：在5min以内将真空度抽到2.5毫巴以下，真空度控制在2.5毫巴以下，高真空保持时间23min，确保钢水H质量百分含量1.5ppm，并使用硅氮合金、复合钒氮合金增加氮成分，禁止钙处理，软吹31min；

(5)连铸：通过连铸进行浇铸得非调质钢，且控制连铸中包过热度为28～33℃。

实施例3

本发明一种控制非调质钢大颗粒夹杂物的制备方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼：进行转炉冶炼过程中，控制转炉终点C：0.163％(出钢TSO：217ppm)，出钢温度1638℃，严格控制氧位，为后道工序创造良好条件；

(2)转炉出钢：钢水出钢前开启转炉底搅，降低钢水氧化性以及钢水的P含量，转炉出钢底搅降低P含量直至0.025％以下；在出钢前期加入0.2kg/吨钢的碳粉进行预脱氧，再顺序加入铝块(0.6～0.7kg/吨钢)、硅铁(4kg/吨钢)和锰铁(18kg/吨钢)及石灰(4～5kg/吨钢)进行脱氧合金化，在脱氧合金化过程中保持全程吹氮气，出钢后期采取滑板+挡渣锥(挡渣球)双挡方式出钢，严格控制有效减少转炉出钢下渣，并在出完钢后增加捞扒渣工序，确保转炉下渣量≤2kg/吨钢，减少转炉氧化性炉渣进入钢水，为后道工序造渣提供良好条件；

(3)LF炉精炼：精炼时间≥40min，精炼加入石灰和精炼渣，控制钢中夹杂物百分含量为：CaO为55.62％，SiO₂为18.62％，Al₂O₃为21.37％，终渣碱度控制在3.76，且供电冶炼过程采用SiC、铝丝或电石等脱氧剂进行复合扩散脱氧，确保TFe和MnO总体质量百分含量0.64％，保持过程白渣，确保出站时氧含量在5ppm以下；

(4)RH真空：在5min以内将真空度抽到2.5毫巴以下，真空度控制在2.5毫巴以下，高真空保持时间21min，确保钢水H质量百分含量1.5ppm，并使用硅氮合金、复合钒氮合金增加氮成分，禁止钙处理，软吹35min；

(5)连铸：通过连铸进行浇铸得非调质钢，且控制连铸中包过热度为29～32℃。

性能测试：

对本发明的非调质钢进行测试，测试结果如下：

1、钢材中的T.O全氧稳定控制在15ppm以下，H含量稳定控制在1.5ppm以下；

2、夹杂物水平：按GB/T 10561检测非金属夹杂物，A类和B类夹杂物均≤2.5，C类和D类夹杂物均≤0.5级，满足要求。