[發明專利]一種高鈦微合金鋼冶煉過程中鈦元素的添加方法

有效

• 申請號: 201410562637.X
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104328329A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 趙培林;王文生;孫其家;武玉利;劉圣;王金洪;張利平;杜傳治;路峰;郝帥;王孝科;王奉縣
• 申請（專利權）人: 山東鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;楊青

技術領域

本發明屬于鋼的冶煉技術領域，具體地，本發明涉及一種高鈦微合金鋼冶煉過程中鈦元素的添加方法。

背景技術

隨著工程機械、汽車制造等行業的快速發展，對于鋼鐵材料的需求逐漸提高。因此，屈服強度600MPa～1000MPa高強度鋼目前已廣泛應用于汽車大梁制造、推土機、起重機、混凝土泵車臂等高端設備。國內外采用的合金成分體系逐漸以0.02％以下的微鈦處理轉變為0.1％以上甚至更高鈦含量的成分體系，依靠大量TiC的析出強化效果提高材料的強度級別。由于鈦在高溫下有可能形成TiO、TiS、Ti₂CS等含鈦相，這些含鈦相在大多數情況下均具有對鋼的力學性能的不利作用，而更重要的是，這些含鈦相的形成消耗了部分鈦，使得較低溫度下可能沉淀析出的TiC的體積分數減小且使TiC沉淀析出過程的化學自由能發生明顯變化而導致沉淀析出行為發生明顯改變。因此，通常情況下鈦微合金鋼的性能穩定性較差，相同設計成分的鈦微合金鋼不同批次甚至不同部位的強度往往會相差上百兆帕，性能的大幅波動是鈦微合金鋼生產及應用的關鍵技術難題。此外，冶煉過程中鈦的收得率波動很大，鋼水脫氧良好時可達到85％左右，而鋼水脫氧不充分時可能低至30％，有效鈦含量難于準確控制。對于高鈦微合金鋼更是控制難度加大。

中國專利CN101285156B公開了一種700MPa級復合強化貝氏體鋼及其制備方法，該復合強化貝氏體鋼采用薄板坯連鑄連軋流程制備，其中鋼水的主要化學成分為:C:0.03～0.07％、Mn:1.51～2.10％、Cr:0.50～0.80％、Ti:0.10～0.15％、Si≤0.30％、P:≤0.020％、S≤0.010％，其余為Fe和不可避免的殘余元素。

中國專利CN101153371B公開了一種高強度冷成型熱連軋鋼板及其生產方法。其化學成分如下:C:0.05～0.10％；Si:0.10～0.50％；Mn:1.0～2.0％；P≤0.025％；S≤0.010％；Nb:0.03～0.08％；Ti:0.05～0.15％；Mo:0.10～0.50％；Ca:0.0010～0.0050WT％；Al:0.01～0.05WT％，其余為FE及不可避免的雜質。

上述兩個專利均采用高Ti微合金化生產高強鋼，行業內具有一定代表性。鋼中添加0.1％以上的Ti合金元素，通過Ti(C,N)、TiC等第二相粒子的沉淀強化作用，實現了700MPa級高強鋼的制備。雖然以上專利給出了具體的Ti的添加質量百分比以及制備時詳細的工藝參數范圍，但均未對如何添加Ti合金以及如何提高和改善Ti元素的利用率進行有針對性的研究和闡述。

對于Ti含量在0.10％以上，屈服強度600MPa～1000MPa的高強鋼在冶煉過程中，采用何種方式添加Ti合金，以提高Ti收得率并具有良好穩定性，需要解決如下問題：(1)選擇在冶煉過程的哪個階段添加Ti合金元素更方便，經濟；(2)采用何種添加方式添加Ti合金，使得Ti的收得率提高并穩定在較高的水平。通過檢索現有技術專利和文獻，未見有關針對上述問題的相關有效的實用措施。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種高鈦微合金鋼冶煉過程中鈦元素的添加方法，該方法能提高鈦元素收得率，且收得率具有很好的穩定性，能提高鋼的質量且穩定性好，能節約制造成本。

為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種高鈦微合金鋼冶煉過程中鈦元素的添加方法，所述方法包括以下步驟：

1)根據高鈦微合金鋼中的鈦質量百分比含量，計算得到所需要添加的鈦元素量；

2)在轉爐出鋼過程以鈦鐵的形式添加所需鈦元素量的90～95％，轉爐出鋼后進行LF精煉；

3)在LF精煉爐經過脫氧、造渣后，以喂入鈦線的方式添加剩余的5～10％的鈦元素量，進行鈦元素含量的精調。

本發明中高鈦微合金鋼中的鈦質量百分比含量≥0.10％。

進一步地，步驟3)LF精煉后進行熱軋，卷取得到高鈦微合金鋼。

本發明的整個鈦元素的添加過程，充分考慮了前期Ti的燒損以及與O、N、S等元素的相互影響作用，在后期通過精細調節，使得Ti的收得率由40％提高到70％以上，并且穩定在±5％以內。從而提高后期熱軋過程中TiC析出量的穩定性以及成型后材料的性能穩定性。通過上述方式，不僅改善鋼帶沿軋制方向的性能均勻性，而且提高了產品成批次的性能穩定性，從而最終提高了綜合成材率。