阅读说明：本技术 深拉拔用盘条及其钢液冶炼方法 (Wire rod for deep drawing and molten steel smelting method thereof ) 是由 邹长东 赵家七 蔡小锋 黄永林 皇祝平 张连兵 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种深拉拔用盘条及其钢液冶炼方法。所述冶炼方法包括铁水脱硫、炉内初炼、炉外精炼以及夹杂物去除,所述炉内初炼工序的出钢过程中依次加入增碳剂、硅铁和金属锰而不加入其它造渣剂,且出钢结束后扒除出钢钢液表面90％以上的炉渣；所述炉外精炼工序包括：调整钢液的化学成分和温度,向钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂并通电熔化所述精炼覆盖剂,通过软搅拌或真空精炼去除钢液中的夹杂物；在所述去除夹杂物工序中,将炉外精炼的出钢钢液转移至具有电磁感应功能的中间包,在电磁离心力的作用下去除钢液中的夹杂物。基于所述冶炼方法所获得的钢液满足夹杂物尺寸≤25μm、夹杂物中SiO<Sub>2</Sub>组分的含量≥40％,该钢液可加工成用于深拉拔的高洁净度盘条。(The invention discloses a wire rod for deep drawing and a molten steel smelting method thereof. The smelting method comprises molten iron desulphurization, primary smelting in a furnace, external refining and inclusion removal, wherein a recarburizing agent, ferrosilicon and manganese metal are sequentially added in the tapping process of the primary smelting procedure in the furnace without adding other slagging agents, and more than 90% of slag on the surface of the molten steel is removed after tapping; the secondary refining process comprises the following steps: adjusting the chemical components and the temperature of the molten steel, and adding 8-12 kg/t of refining coating to the surface of the molten steelCovering agent and electrifying to melt the refining covering agent, and removing inclusions in the molten steel through soft stirring or vacuum refining; in the inclusion removing step, the molten steel refined outside the furnace is transferred to a tundish having an electromagnetic induction function, and inclusions in the molten steel are removed by an electromagnetic centrifugal force. The molten steel obtained based on the smelting method meets the requirements that the size of the inclusions is less than or equal to 25 mu m and SiO in the inclusions 2 The content of the components is more than or equal to 40 percent, and the molten steel can be processed into high-cleanliness wire rods for deep drawing.)

深拉拔用盘条及其钢液冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种深拉拔用盘条的钢液冶炼方法，以及由所述冶炼方法获得的钢液加工而成的深拉拔用盘条。

背景技术

深拉拔用盘条主要用于汽车轮胎用钢帘线、胎圈钢丝，煤炭、化工产业用高压胶管钢丝等橡胶骨架材料，以及太阳能光伏产业中硅片切割钢丝等。需要在后续加工过程中对盘条进行深度拉拔，然后根据需要再进行合股等进一步加工。由于盘条在加工过程中要经过反复的拉拔、弯曲及扭转变形，因此对于盘条的综合质量有着非常高的要求。

例如，近年来，由于当下环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为当代世界汽车发展的潮流，钢帘线作为汽车轮胎子午线主要的骨架材料，其强度每提高一个级别，汽车用轮胎就可以减重10％。而为了得到超高强度的钢帘线，对盘条的综合质量要求就更加严格，特别对盘条中夹杂物的尺寸、数量和变形性的要求更为严格。

减小钢中夹杂物尺寸，使夹杂物细小弥散分布是提高钢水洁净度，提升钢帘线产品质量的有效措施；且研究发现，低熔点的SiO₂夹杂物相较于其它高熔点夹杂物在深拉拔过程中更易变形，相对增大低熔点的SiO₂夹杂物占比，也是提升钢帘线产品质量的有效措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深拉拔用盘条的钢液冶炼方法，以及由所述冶炼方法获得的钢液加工而成的深拉拔用盘条。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种深拉拔用盘条的钢液冶炼方法，所述冶炼方法包括依序进行的铁水脱硫、炉内初炼、炉外精炼以及夹杂物去除，所述炉内初炼工序的出钢过程中依次加入增碳剂、硅铁和金属锰而不加入其它造渣剂，且出钢结束后扒除出钢钢液表面90％以上的炉渣；

所述炉外精炼工序包括依序的：调整钢液的化学成分和温度；向钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂并通电熔化所述精炼覆盖剂；通过软搅拌或真空精炼去除钢液中的夹杂物；

在所述去除夹杂物工序中，将炉外精炼的出钢钢液转移至具有电磁感应功能的中间包，在电磁离心力的作用下去除钢液中的夹杂物。

作为本发明一实施方式的进一步改进，控制所述炉内初炼工序的出钢钢液的温度1180～1120℃、P≤0.015％、C:0.3％～0.1％。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在所述炉内初炼工序中，在出钢之前采用转炉或电炉进行脱磷脱碳；当采用转炉进行脱磷脱碳，铁水重量占总装入量≥85％；当采用电炉进行脱磷脱碳，铁水重量占总装入量的≥10％。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“调整钢液的化学成分和温度”以及步骤“向钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂并通电熔化所述精炼覆盖剂”在LF精炼炉中进行，并且，当向钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂后，控制LF精炼炉的钢包底吹氩气强度≤0.005Nm³/(t·min)。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤“通过软搅拌或真空精炼去除钢液中的夹杂物”中：

当通过软搅拌去除钢液中的夹杂物时，控制LF精炼炉的钢包底吹氩气强度为0.001Nm³/(t·min)～0.005Nm³/(t·min)；

当通过RH真空炉真空精炼去除夹杂物时，将钢液在RH真空炉的真空室真空度≤1.5mbar的高真空环境中处理15～20分钟；

当通过VD/VOD真空炉真空精炼去除夹杂物时，将钢液在VD/VOD真空炉的真空室真空度≤1.5mbar的高真空环境中处理20～30分钟。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述中间包具有两个电磁感应通道，在所述去除夹杂物工序中，控制电磁感应线圈的电压为200～1500V、频率为300～800Hz。

作为本发明一实施方式的进一步改进，通过所述冶炼方法获得的钢液中夹杂物尺寸≤25μm、夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％.

作为本发明一实施方式的进一步改进，通过所述冶炼方法获得的钢液中CaO组分的含量≤30％、Al₂O₃组分的含量≤10％。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种深拉拔用盘条，所述盘条采用如前任一实施方式所述的冶炼方法获得的钢液加工而成。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C：0.18％～0.91％、Si：0.15％～0.40％、Mn：0.30％～0.10％、P≤0.02％、S≤0.02％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的冶炼方法中，一方面，通过对所述炉内初炼的出钢过程进行扒渣处理并严禁加入造渣剂，与现有的出钢过程不扒渣并加入造渣剂的技术相比，可以利于控制提高夹杂物中SiO₂组分的含量，降低钢液中夹杂物成分的剧烈波动和不可控性；再一方面，通过所述炉外精炼工序中调整至目标成分和温度后，加入精炼覆盖剂，而后通过软搅拌或真空精炼去除夹杂物，进一步有效控制夹杂物中组分含量；另一方面，在所述夹杂物去除工序中在电磁离心力的作用下进一步去除大尺寸夹杂物，使钢液进一步得到净化，最终得到夹杂物尺寸≤25μm、夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％的高纯净度钢液，以此钢液加工而成的盘条在应用于深拉拔工序中时，能够满足低拉拔断丝率、低捻股断丝率等要求；并且，通过提升盘条的洁净度，还可以使得加工单丝抗拉强度≥3100Mpa的超高强度钢帘线时，对盘条的拉拔强度要求适当降低至1150Mpa以下，使低强度的盘条应用于超高强度钢帘线的制备。

具体实施方式

本发明一实施方式提供了一种钢液冶炼方法，以及由所述冶炼方法获得的钢液加工而成的深拉拔用盘条，也即该盘条可用于深拉拔工序以进一步加工成钢帘线、高压胶管钢丝、切割钢丝等。具体的，所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C：0.18％～0.91％、Si：0.15％～0.40％、Mn：0.30％～0.10％、P≤0.02％、S≤0.02％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

在一优选实施方式中，所述冶炼方法包括依序进行的铁水脱硫、炉内初炼、炉外精炼以及夹杂物去除。

所述炉内初炼工序的出钢过程中依次加入增碳剂、硅铁和金属锰而不加入其它造渣剂，且出钢结束后扒除出钢钢液表面90％以上的炉渣，通过该出钢过程中进行扒渣处理并严禁加入造渣剂的控制，与现有的出钢过程不扒渣并加入造渣剂的技术相比，可以利于控制提高夹杂物中SiO₂组分的含量，降低钢液中夹杂物成分的剧烈波动和不可控性。

所述炉外精炼工序包括依序的：调整钢液的化学成分和温度；向钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂并通电熔化所述精炼覆盖剂；通过软搅拌或真空精炼去除钢液中的夹杂物。这样，可快速去除钢液中的夹杂物，进一步有效控制夹杂物中组分含量。

在所述去除夹杂物工序中，将炉外精炼的出钢钢液转移至具有电磁感应功能的中间包，在电磁离心力的作用下去除钢液中的夹杂物，以便于进一步去除大尺寸夹杂物，使钢液进一步得到净化。

基于本实施方式的冶炼方法，获得的钢液夹杂物尺寸≤25μm、夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％，以此钢液加工而成的盘条在应用于深拉拔工序中时，能够满足低拉拔断丝率、低捻股断丝率等要求；甚至进一步地，获得的钢液不仅满足夹杂物尺寸≤25μm、夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％，而且还满足CaO组分的含量≤30％、Al₂O₃组分的含量≤10％。

下面对所述冶炼方法中的各个工序逐一进行具体介绍。

(1)铁水脱硫

将高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，脱硫后的铁水S含量≤0.002％。

(2)炉内初炼

首先，经过所述铁水脱硫工序之后的铁水，采用转炉或电炉进行脱磷脱碳，具体的，当采用转炉进行脱磷脱碳，铁水重量占总装入量≥85％，当采用电炉进行脱磷脱碳，铁水重量占总装入量的≥10％；然后，在出钢过程中依次加入增碳剂、硅铁和金属锰而不加入其它造渣剂，且出钢结束后扒除出钢钢液表面90％以上的炉渣，该出钢过程实际上也是脱氧合金化及造渣扒渣的过程，其通过扒渣处理并严禁加入造渣剂，可以利于控制提高夹杂物中SiO₂组分的含量，降低钢液中夹杂物成分的剧烈波动和不可控性，降低夹杂物中CaO组分的含量和Al₂O₃组分的含量。

并且优选地，控制所述炉内初炼工序的出钢钢液的温度1180～1120℃、P≤0.015％、C：0.3％～0.1％。通过控制高温出钢，也可以有效控制夹杂物组分含量。

(3)炉外精炼

首先，在LF精炼炉中调整所述炉内初炼工序的出钢钢液的化学成分和温度，使得钢液的化学成分和温度快速调整到目标范围，具体可通过通电控温将钢液的温度调整到目标范围，对炉内初炼工序的出钢钢液样测定成分，然后根据成分结果补加碳粉、合金，以将钢液的化学成分调整到目标范围；然后，向LF精炼炉中的钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂，并快速通电5～10分钟以熔化所述精炼覆盖剂，从而进一步有效控制夹杂物中组分含量；最后，通过软搅拌或真空精炼去除钢液中的夹杂物。

根据前述，通过所述炉内初炼的出钢过程的控制、所述炉外精炼中精炼覆盖剂及底吹氩气的控制等，可以控制钢液的夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％。

优选地，当向LF精炼炉中的钢液表面加入8～12kg/t的精炼覆盖剂后，控制LF精炼炉的钢包底吹氩气强度≤0.005Nm³/(t·min)，从而减少精炼覆盖剂对夹杂物成分精准调控的影响，抑制炉渣和钢液之间的反应，以进一步控制钢液的夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％、CaO组分的含量≤30％、Al₂O₃组分的含量≤10％。

当通过软搅拌去除钢液中的夹杂物时，控制LF精炼炉的钢包底吹氩气强度为0.001Nm³/(t·min)～0.005Nm³/(t·min)；当通过RH真空炉真空精炼去除夹杂物时，将钢液在RH真空炉的真空室真空度≤1.5mbar的高真空环境中处理15～20分钟；当通过VD/VOD真空炉真空精炼去除夹杂物时，将钢液在VD/VOD真空炉的真空室真空度≤1.5mbar的高真空环境中处理20～30分钟。

(4)夹杂物去除

将所述炉外精炼的出钢钢液转移至具有电磁感应功能的中间包，在电磁离心力的作用下，去除钢液中的大尺寸夹杂物，进一步去除大尺寸夹杂物，使钢液进一步得到净化，以最终得到夹杂物尺寸≤25μm的钢液。

进一步优选地，所述中间包具有两个电磁感应通道，在所述去除夹杂物工序中，控制电磁感应线圈的电压为200～1500V、频率为300～800Hz。

所送夹杂物去除工序的出钢钢液即所述冶炼方法获得的钢液，基于本实施方式的所述冶炼方法，所获得的钢液满足夹杂物尺寸≤25μm、夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％、甚至CaO组分的含量≤30％、Al₂O₃组分的含量≤10％，为高洁净度钢液，其通过现有的连铸、开坯、高速轧制、控温冷却等工序可加工成高洁净度盘条。

下面，通过序号a～h的8个实施例，对所述冶炼方法的具体实施过程及基于所述冶炼方法获得的钢液品质进行说明。

(1)铁水脱硫

将适量的高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，各个实施例中脱硫前铁水温度、铁水重量、S含量以及脱硫后S含量等基本信息如表1所示。

[表1]

炉号	铁水温度，℃	铁水重量，t	脱硫前S，wt％	脱硫后S，wt％
					a	1353	88	0.041	0.0014
b	1351	11	0.032	0.0020
					c	1359	12	0.035	0.0001
d	1355	11	0.031	0.0011
					e	1354	114	0.043	0.0015
f	1352	115	0.031	0.0020
					g	1358	112	0.045	0.0009
h	1351	111	0.039	0.0011

(2)炉内初炼

针对序号a～d的四个实施例，将步骤(1)铁水脱硫后得到的铁水，和清洁废钢工共同加入100t的电炉中，然后在电炉进行脱硅、脱磷和脱碳升温；然后，在出钢过程中依次加入增碳剂、硅铁和金属锰而不加入其它造渣剂，且出钢结束后扒除出钢钢液表面90％以上的炉渣。其中，投入电炉中的铁水重量、铁水占比(即铁水重量/总装入量)、出钢温度、出钢C含量、出钢P含量、出钢钢液表面的扒渣率等信息如表2所示。

针对序号e～h的四个实施例，将步骤(1)铁水脱硫后得到的铁水，和清洁废钢工共同加入120t的转炉中，然后在转炉进行脱硅、脱磷和脱碳升温；然后，在出钢过程中依次加入增碳剂、硅铁和金属锰而不加入其它造渣剂，且出钢结束后扒除出钢钢液表面90％以上的炉渣。其中，投入转炉中的铁水重量、铁水占比(即铁水重量/总装入量)、出钢温度、出钢C含量、出钢P含量、出钢钢液表面的扒渣率等信息如表2所示。

[表2]

炉号	铁水重量，t	铁水比	出钢温度，℃	出钢C，％	出钢P，％	扒渣率，％
							a	88	0.18	1192	0.44	0.001	90
b	11	0.10	1180	0.10	0.010	98
							c	12	0.14	1120	0.30	0.008	98
d	11	0.19	1195	0.42	0.015	95
							e	114	0.81	1182	0.44	0.008	90
f	115	0.81	1191	0.50	0.011	95
							g	112	0.85	1191	0.30	0.009	94
h	111	0.89	1195	0.42	0.013	91

(3)炉外精炼

首先，步骤(2)炉内初炼的出钢钢液转移至LF精炼炉，在LF精炼炉中调整钢液的化学成分和温度，使得钢液的化学成分和温度快速调整到目标范围，具体通过通电控温将钢液的温度调整到目标范围，对炉内初炼工序的出钢钢液样测定成分，然后根据成分结果补加碳粉、合金，以将钢液的化学成分调整到目标范围。

然后，向LF精炼炉中的钢液表面加入精炼覆盖剂，并快速通电5～10分钟以熔化所述精炼覆盖剂。

其中，精炼覆盖剂的投入量、精炼时间、LF精炼炉的钢包底吹氩气强度等信息如表3所示。

[表3]

最后，针对序号d、h的两个实施例，在LF精炼炉中通过软搅拌去除钢液中的夹杂物，其中，软搅拌的时间如表4所示；而针对序号a～c、e～f的六个实施例，将LF精炼炉中的钢液转移至真空装置中，采用真空精炼去除钢液中的夹杂物，其中，具体的真空装置、真空装置的真空室真空度、高真空时间等信息如表4所示。

[表4]

炉号	软搅拌时间，min	真空装置	真空度，mbar	高真空时间，min
					a	-	RH	1.5	15
b	-	VD	0.5	20
					c	-	VOD	0.9	30
d	25	-	-	-
					e	-	RH	0.5	20
f	-	VD	0.51	20
					g	-	VOD	1.5	30
h	25	-	-	-

(4)夹杂物去除

将步骤(3)炉外精炼的出钢钢液转移至具有两个电磁感应通道的电磁感应中间包，按照表5所示控制电磁感应线圈的电压、频率。

[表5]

炉号	电压，V	频率，Hz
			a	200	300
b	300	400
			c	1200	800
d	100	500
			e	200	300
f	300	400
			g	1200	800
h	100	500

最后，对通过上述冶炼方法获得的钢液进行夹杂物尺寸检测，得到上述序号a～h的八个实施例获得的钢液中，均满足夹杂物尺寸≤25μm；并且对获得的钢液进行夹杂物组分检测，得到主要夹杂物组分信息如表1所示。

[表1]

炉号	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量，wt％	CaO含量，wt％	SiO<sub>2</sub>含量，wt％
				a	9.1	25.3	54
b	8.3	18.1	51
				c	10.0	30.0	40
d	1.8	21.1	51
				e	9.1	25.3	51
f	8.3	30.0	40
				g	10.0	21.4	55
h	1.8	23.1	58

由表1可以看出，序号a～h的八个实施例获得的钢液中，均满足夹杂物中SiO₂组分的含量≥40％、CaO组分的含量≤30％、Al₂O₃组分的含量≤10％，相较于现有技术，可明显提高夹杂物中的SiO₂组分含量，降低CaO、Al₂O₃等有害组分的含量，对提高盘条拉拔性能非常有利。