[發明專利]一種降低鋼中小尺寸非金屬夾雜物數量的方法

有效

• 申請號: 202010920824.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111944953B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 金友林;陸強;龔志翔;沈昶;高振波;王尚;程方波
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06;C21C7/10
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發明提供了一種降低鋼中小尺寸非金屬夾雜物數量的方法，本發明利用鋼水中析出微小氣泡去除夾雜的原理，充分考慮增氮和析氮的熱力學和動力學條件，針對高品質特殊鋼夾雜物高要求及小尺寸夾雜物的難以有效去除的問題，采用LF爐工序增氮，控制鋼中氧、硫含量，RH工序脫氮的操作工藝，保證鋼水的增氮和析氮反應速率的穩定，在有效降低高品質特殊鋼中非金屬夾雜物數量的同時，也滿足低成本連續穩定生產的要求。

技術領域

本發明屬于煉鋼技術領域，涉及一種降低鋼中小尺寸非金屬夾雜物數量的方法。

背景技術

非金屬夾雜物是影響軸承、彈簧、簾線等冶金產品的疲勞壽命的重要因素，鋼中非金屬夾雜物的數量、尺寸是衡量產品質量的重要指標。在現有高品質特殊鋼的生產工藝流程中，對非金屬夾雜物的控制大多通過LF、RH或者VD工序精煉處理，而LF、RH或者VD等精煉環節在去除非金屬夾雜物時需要很長的時間。而且，這些精煉工藝雖然能生產出高品質特殊鋼，但是去除小尺寸(≤20μm)夾雜物的效率比較低。

鋼水中氣泡能夠吸附并去除夾雜物已經被冶金學者研究和應用，但通過外部供入的氣體在鋼水中形成氣泡尺寸較大，而且分布不均勻，吸附夾雜物能力有限，去除夾雜物效果不佳，尤其對小尺寸夾雜物去除效果較差。

目前有專利給出了利用在鋼中析出微小氣泡來去除非金屬夾雜物的方法，主要操作要點是首先對鋼液中預先增加氮元素或氫元素或氫氮混合元素，然后再通過對鋼液進行真空處理，使鋼液中析出氣泡，以達到去除夾雜物的效果。主要涉及專利有：2015年3月11日公開的公開號CN104404205《一種增氮析氮法去除鋼液中顯微非金屬夾雜物的方法》、2019年1月11日公開的公開號CN105779699B《利用溶解氣體上浮法去除金屬夾雜物的方法及增壓真空感應爐精煉裝置》、2018年4月24日公開的公開號CN106086315《一種在鋼液中生成微小氣泡的方法》。以上專利雖然可以起到降低鋼中非金屬夾雜物的效果，但存在以下幾個方面的問題：1、對高溫液態鋼水增氫(吹入氫氣、焦爐煤氣、天然氣等含氫氣體)的操作存在較大的安全隱患，對設備的密封性能和日常的氣體管道撿漏要求嚴格，對企業來說管理成本較大，在工業大生產中應用適應性較差；2、未充分考慮鋼水增氮和析氮反應的動力學因素，尤其是鋼中氧和硫元素含量對鋼中氮元素傳質的影響，增氮和析氮的反應速率無法有效控制，導致增氮和析氮效果差異大，進而無法穩定夾雜物去除效果。3、以上專利中明確了增氮后鋼中氮含量目標要求，但由于未對其他影響鋼中增氮反應熱力學和動力學因素做出要求，必然導致增氮析氮時間不穩定(未對鋼水進行有效的脫氧控硫會導致鋼水增氮、析氮的時間長短無法控制)。而目前全國90％以上鋼企都是高效連續生產，增氮析氮時間不穩定容易造成生產節奏紊亂，影響穩定連續生產，造成噸鋼成本升高。此外部分發明需要有專門的增壓設備，成本投入很高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低鋼中小尺寸非金屬夾雜物數量的方法，利用鋼水中析出微小氣泡去除夾雜物的原理，充分考慮增氮和析氮的熱力學和動力學條件，同時結合高效連續穩定生產對工藝設計的要求，綜合考慮成本和質量，針對高品質特殊鋼夾雜物高要求及小尺寸夾雜物的難以有效去除的問題，設計LF和RH工藝，有效控制鋼中氧、硫含量，實現鋼中穩定有效增氮和分級式高效脫氮，既能高效去除鋼中小尺寸夾雜物，又能滿足低成本穩定連續生產的要求。

本發明具體技術方案如下：

一種降低鋼中小尺寸非金屬夾雜物數量的方法，包括以下步驟：

1)出鋼過程對鋼水進行脫氧處理；

2)出鋼后的鋼水經過LF精煉；

3)RH工序進行脫氮，先進行低真空處理，提升氣體為氮氣；再進行高真空處理，提升氣體為氬氣。

進一步的，步驟1)中，在出鋼過程對鋼水進行脫氧處理，使LF爐進站鋼水中[O]含量≤30ppm，且要求鋼中[S]≤0.030％。