一种控制高碳钢中钛含量的方法及帘线钢生产方法

摘要

本发明提供了一种控制高碳钢中钛含量的方法及帘线钢生产方法。所述控制高碳钢中钛含量的方法包括：将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，然后进行炉外精炼，在所述出钢时向钢水中加入脱氧合金对钢水进行不完全脱氧处理，同时加入合成渣，以将钢水的氧活度按重量百分比计控制为50×10-4%～100×10-4%，并控制钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计≤5%，其中，所述合成渣的成分按重量计由40～55份的CaO、30～45份的SiO2、10～25份的CaF2、≤3份的Al2O3以及≤2份的TiO2组成，并且所述合成渣中氧化钙与二氧化硅的重量比为1.0～1.4。本发明能够将钢水中钛含量控制在不高于0.001%。

权利要求

1.一种控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述方法包括：将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，然后进行炉外精炼，在所述出钢时向钢水中加入脱氧合金对钢水进行不-4完全脱氧处理，同时加入合成渣，以将钢水的氧活度按重量百分比计控制为50×10 ％～-4

100×10 ％，并控制钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计≤5％，其中，所述合成渣的成分按重量计由41～55份的CaO、30～45份的SiO2、10～25份的CaF2、≤3份的Al2O3以及≤2份的TiO2组成，并且所述合成渣中氧化钙与二氧化硅的重量比为1.0～1.4。

2.根据权利要求1所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述合成渣的加入量为4～6kg/t钢水。

3.根据权利要求1所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述合成渣中含有1～3份的Al2O3和1～2份的TiO2。

4.根据权利要求1所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述脱氧合金是粒径为5～60毫米的铝硅钙钡合金，并且所述铝硅钙钡的成分按重量百分比计由0.5％～

1.0％的铝、58％～64％的硅、16％～24％的钙以及16％～24％的钡组成。

5.根据权利要求4所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述转炉冶炼后-4 -4的钢水中氧活度按重量百分比计为200×10 ～500×10 ％，并且所述铝硅钙钡合金的加入量为0.07～0.15千克/吨钢水。

6.根据权利要求1所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述出钢时，向钢包中的钢水中吹入氩气进行搅拌。

7.根据权利要求6所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，在所述吹入氩气时，每吨钢水对应的氩气流量为1～2.5标准升/分钟，吹入氩气的时间为4～10分钟。

8.根据权利要求1所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述转炉冶炼后的钢水中碳的重量百分含量为0.06％～0.15％。

9.根据权利要求1所述的控制高碳钢中钛含量的方法，其特征在于，所述钢水在进入炉外精炼前其中钛的重量百分含量≤0.001％。

10.一种帘线钢生产方法，其特征在于，所述生产方法包括采用如权利要求1至9中任意一项所述的控制高碳钢中钛含量的方法将所述帘线钢中的钛的质量百分含量不高于

0.001％。

说明书

一种控制高碳钢中钛含量的方法及帘线钢生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢水冶炼技术领域，更具体地讲，涉及一种控制高碳钢中钛含量的方法以及一种采用所述控制高碳钢中钛含量的方法来生产帘线钢的方法。

背景技术

[0002] 钛作为钢液中的残余元素，会对很多高品优质钢材的性能产生不利的影响。例如，轮胎用帘线钢的生产对易形成脆性夹杂的钛等元素要求就非常苛刻，因为帘线钢需要将小于5.5毫米的盘条拉拔成直径0.15～0.38毫米的钢丝，为了避免或减少帘线钢丝在拉拔和合股过程中的断裂现象，就必须努力提高帘线钢的洁净度，有效控制帘线钢中非金属夹杂物的大小、数量和形态，而氮化钛（TiN）、碳氮化钛（TiCN）夹杂为硬质颗粒不变形夹杂，即使非常小的颗粒也会对帘线钢的拉拔性能产生破坏性影响，所以在帘线钢盘条中是决不允许出现该类型夹杂。要消除TiN、TiCN夹杂就必须努力降低钢中的氮钛浓度积（[Ti]×[N]），氮钛浓度积越低产生氮化钛夹杂的可能性就越小，但在工艺一定的条件下，氮的去除能力是有限的，因此通常需要将钢中钛的质量分数控制在0.002%以下。

[0003] 随着冶金技术的不断发展，关于钢液中钛含量的控制方法的相关报道也较多。《钢铁技术》杂志2003年（第6期第1～4页，钢帘线钢的生产，王承宽著）公开了一种帘线钢生产中控钛的方法：对进入转炉铁水和废钢中的钛含量进行严格控制，选用钛含量低的废钢，要求废钢中的钛含量在0.002%以下。

[0004] 《金属材料与冶金工程》杂志2010年2月（第38卷第1期第26～29页，湘钢帘线钢炼钢工艺控制，王军著）公开了一种湘钢帘线钢生产中控钛的方法：为了降低钢水中的钛含量，应对进入转炉的铁水成分和废钢成分进行严格的控制。

[0005] 《特钢技术》杂志2009年（第15卷第3期第15～17、27页，转炉生产轴承钢中钛含量的控制，张慧峰等著）公开了一种轴承钢生产中为减少氮化钛夹杂的析出而控制钢液中钛含量的方法：采用低钛含量的合金及其它原辅料，严格挡渣，防止转炉含高TiO2含量的渣进入钢包，精炼过程防止TiO2被还原。

[0006] 然而，以上文献公开的钢液中钛含量控制的方法存在以下不足：仅依靠控制铁水、废钢及原辅料中的钛含量会比较被动，如果钢液中钛含量过高，会造成钢种降级改判或判为废钢，从而造成经济损失；同时由于铁合金中均含有一定的钛，在脱氧合金化过程中这些钛会进入钢液，导致钢中钛超过产品要求，因此，上述方法难以避免合金增钛，实现高碳钢中钛含量的稳定控制。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的一项或多项。

[0008] 例如，本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的难以稳定控制高碳钢中钛含量的缺点，提供一种能够避免合金增钛、稳定控制高碳钢中钛含量的方法。

[0009] 本发明的一方面提供了一种控制高碳钢中钛含量的方法。所述方法包括：将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，然后进行炉外精炼，在所述出钢时向钢水中加入脱氧合金对钢水进行不完全脱氧处理，同时加入合成渣，以将钢水的氧活度按重量百分比计控制为-4 -450×10 %～100×10 %，并控制钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计≤5%，其中，所述合成渣的成分按重量计由40～55份的CaO、30～45份的SiO2、10～25份的CaF2、≤3份的Al2O3以及≤2份的TiO2组成，并且所述合成渣中氧化钙与二氧化硅的重量比为1.0～1.4。

[0010] 本发明的另一方面提供了一种帘线钢生产方法。所述生产方法包括采用如上所述的控制高碳钢中钛含量的方法将所述帘线钢中的钛的质量百分含量不高于0.001%。

[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过在出钢过程中钢水进行不完全脱-4 -4氧处理，使钢水残留氧活度为50×10 %～100×10 %，从而能够使钢水中本身存在的钛以及伴随钢水合金化进入钢水中的钛与氧发生化学反应生成钛氧化物并上浮进入钢包渣而去除，并且加入的合成渣可以降低钢包渣中脱氧生成的TiO2活度，促进反应进行。

具体实施方式

[0012] 在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的控制高碳钢中钛含量的方法及帘线钢的生产方法。

[0013] 本发明的发明人通过研究发现，在控制铁水、废钢及原辅料中的钛含量的同时，通过在将转炉冶炼的钢水出钢至钢包中的过程中，加入少量的脱氧合金，对钢水进行不完全-4 -4脱氧处理使得出钢后的钢水氧活度为50×10 ～100×10 wt%，利用钢水中的氧与钛发生化学反应，生成钛的氧化物而上浮进入钢包渣中而去除，能够避免合金增钛，稳定地控制高碳钢中钛的含量。而且加入的合成渣可以降低钢包渣中脱氧生成的TiO2活度，促进反应进-4 -4
行。当TiO2活度为1且钢水残留氧活度为50×10 %～100×10 %时，在1600℃与之平衡的钢液中[Ti]分别为0.0033%～0.0008%，降低钢包渣中TiO2活度至0.3时，与钢液残留-4 -4
氧活度50×10 %平衡的钢液中[Ti]为0.001%，因此，在钢水残留氧活度为50×10 %～-4
100×10 %的同时加入一定量的的合成渣，使钢包顶渣中TiO2按重量百分比计≤5%，TiO2活度远小于至0.3，在最终能够稳定将钢水中钛含量控制在不高于0.001%。

[0014] 根据本发明的控制高碳钢中钛含量的方法包括：将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，然后进行炉外精炼，在所述出钢时向钢水中加入铝硅钙钡合金对钢水进行不完全脱氧-4 -4处理，同时加入合成渣，以将钢水的氧活度按重量百分比计控制为50×10 %～100×10 %，并控制钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计≤5%，从而通过使钢水中的钛与钢水中的自由氧发生反应生成钛氧化物进入钢包渣中而除去，同时出钢过程加入的合成渣降低了钢包渣中钛氧化物的活度，促进反应的进行。其中，所述合成渣的成分按重量计由40～55份的CaO、
30～45份的SiO2、10～25份的CaF2、≤3份的Al2O3以及≤2份的TiO2组成，并且所述合成渣中氧化钙与二氧化硅的重量比为1.0～1.4。优选地，所述合成渣的加入量可以为4～
6kg/t钢水。

[0015] 采用脱氧合金将钢水中的氧活度控制在上述范围，能够充分使钢水中的钛氧化成钛氧化物，加入的合成渣则可稳定控制钢包顶渣中钛氧化物的按重量百分比计≤5.0%，使钛氧化物活度远小于0.3。这里，氧活度的测定方法为本领域技术人员所公知，例如，可以采用定氧仪进行测定氧活度。此外，所述转炉冶炼可以为本领域常规的转炉冶炼钢水的方法，例如，可以通过将铁水加入到转炉中进行顶底复吹转炉吹炼来进行，所述顶底复吹转炉吹炼的条件可以采用本领域中冶炼高碳钢的常规的各种条件。

[0016] 在本发明的控制高碳钢中钛含量的方法的一个示例性实施例中，所述脱氧合金可以是粒径为5～60毫米（优选为5～50毫米）的铝硅钙钡合金，并且所述铝硅钙钡合金的成分按重量百分比计由0.5%～1.0%的铝、58%～64%的硅、16%～24%的钙以及16%～24%的钡组成。这样好能够更好地促进脱氧合金加入钢水后快速熔化，提高不完全脱氧处理的效果。

[0017] 在本发明的控制高碳钢中钛含量的方法的一个示例性实施例中，所述转炉冶炼后-4 -4的钢水中氧活度按重量百分比计可以为200×10 ～500×10 %，并且所述铝硅钙钡合金的加入量可以为0.07～0.15千克/吨钢水。加入该质量范围内的铝硅钙钡合金，能够减弱钢水的翻腾，提高钢水冶炼过程的易操作性和安全性。

[0018] 在本发明的控制高碳钢中钛含量的方法的一个示例性实施例中，所述方法还可包括在所述出钢时，向钢包中的钢水中吹入氩气进行搅拌。优选地，在所述吹入氩气时，每吨钢水对应的氩气流量为1～2.5标准升/分钟，吹入氩气的时间为4～10分钟。然而，吹氩时间不限于此。采用氩气搅拌，能够使钢液中的氧和钛充分接触，从而加快钛氧反应，同时增加钛氧化物碰撞聚合长大的几率，进而加快钛氧化物上浮进入钢包渣，有助于进一步提高钛氧化物的去除效果。

[0019] 在本发明的控制高碳钢中钛含量的方法的一个示例性实施例中，所述转炉冶炼后的钢水中碳的重量百分含量可以为0.06%～0.15%，钛的重量百分含量可以为0.002%～0.004%。这样能够更好地保证高碳钢中的碳含量，并确保本发明的去钛效果。

[0020] 本发明的控制高碳钢中钛含量的方法能够确保所述钢水在进入炉外精炼前其中钛的重量百分含量≤0.001%。

[0021] 根据本发明一个示例性实施例的控制高碳钢中钛含量的方法还可包括根据所炼钢的种类，在所述出钢过程中进行钢水合金化，所述钢水合金化的方法可以为本领域常规的各种合金化方法，例如，可以在不完全脱氧化处理后，通过向钢水中加入硅铁、锰铁合金等进行钢水的Si、Mn合金化，所述硅铁合金中硅含量可以为70～75wt%，锰铁合金中锰含量可以为70～75wt%；所述硅铁合金的加入量可以为1～1.5千克/吨钢水，所述锰铁合金的加入量可以为5～6千克/吨钢水。

[0022] 根据本发明的方法，所述炉外精炼的方法可以为本领域中常规的炉外精炼方法，例如，将出钢后的钢水运至RH工序进行炉外精炼处理，所述炉外精炼的工艺条件可以采用本领域中各种常规的工艺条件。

[0023] 下面，将通过具体示例来对本发明的示例性实施例进行更详细地描述。

[0024] 表1中示出了本发明的合成渣的成分及碱度情况。

[0025] 表1合成渣的成分及碱度

[0026]

[0027] 示例1

[0028] 本示例以帘线钢（P72LX钢）为例来说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。

[0029] （1）转炉冶炼

[0030] 转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为3.8wt%、钛含量为0.004wt%的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为20分钟，吹炼终点温度为1660℃，吹炼终点钢水的C含量-4为0.1重量％，钢水中的氧活度为400×10 wt%；取样进行元素成分分析，转炉终点Ti含量为0.002wt%。

[0031] （2）出钢

[0032] 将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中，按照0.1千克/吨钢水加入颗粒直径为10～30毫米的低铝硅钙钡脱氧合金颗粒（铝的含量为0.6wt%，硅的含量为59wt%，钙的含量为16wt%，钡的含量为23wt%，余量为Fe），并加入4.0kg/t钢水的合成渣，合成渣按重量计由44份的CaO、36份的SiO2和20份的CaF2组成，其氧化钙与二氧化硅的-4
重量比（CaO/SiO2）为1.2。得到钢水中的氧活度为80×10 wt%，钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计为0.3%。然后按照1.0千克/吨钢水加入硅铁合金（硅含量为75wt%，余量为铁）和5.5千克/吨钢水锰铁合金（锰含量为72wt%，余量为铁）进行Si、Mn合金化。在加入脱氧合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水2标准升/分钟，搅拌时间为
8分钟。对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为0.001wt%。

[0033] （3）炉外精炼

[0034] 将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。

[0035] 示例2

[0036] 本示例以帘线钢（P72LX钢）为例来说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。

[0037] （1）转炉冶炼

[0038] 转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为4.0wt%、钛含量为0.006wt%的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为30分钟，吹炼终点温度为1670℃，吹炼终点钢水的C含量-4为0.15重量％，钢水中的氧活度为200×10 wt%；取样进行元素成分分析，转炉终点Ti含量为0.002wt%。

[0039] （2）出钢

[0040] 将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中，按照0.15千克/吨钢水加入颗粒直径为10～30毫米的低铝硅钙钡脱氧合金颗粒（铝的含量为0.8wt%，硅的含量为61wt%，钙的含量为22wt%，钡的含量为18wt%，余量为Fe），并加入4.5kg/t钢水的合成渣，合成渣按重量计由52份的CaO、37份的SiO2、10份的CaF2和1份的Al2O3组成，其氧化钙与-4
二氧化硅的重量比（CaO/SiO2）为1.4。得到钢水中的氧活度为60×10 wt%，钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计为0.28%。然后按照1.1千克/吨钢水加入硅铁合金（硅含量为73wt%，余量为铁）和6千克/吨钢水锰铁（锰含量为70wt%，余量为铁）进行Si、Mn合金化。在加入脱氧合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水2.5标准升/分钟，搅拌时间为4分钟。对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为0.001wt%。

[0041] （3）炉外精炼

[0042] 将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。

[0043] 示例3

[0044] 本示例以帘线钢（P72LX钢）为例来说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。

[0045] （1）转炉冶炼

[0046] 转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为3.6wt%、钛含量为0.005wt%的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为30分钟，吹炼终点温度为1650℃，吹炼终点钢水的C含量-4为0.06重量％，钢水中的氧活度为500×10 wt%；取样进行元素成分分析，转炉终点Ti含量为0.002wt%。

[0047] （2）出钢

[0048] 将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中，按照0.07千克/吨钢水加入颗粒直径为10～30毫米的低铝硅钙钡脱氧合金颗粒（铝的含量为1.0wt%，硅的含量为64wt%，钙的含量为16wt%，钡的含量为16wt%，余量为铁），并加入5.5kg/t钢水的合成渣，合成渣按重量计由41份的CaO、4.0份的SiO2、15份的CaF2、2份的Al2O3以及2份的TiO2组-4
成，其氧化钙与二氧化硅的重量比（CaO/SiO2）为1.0。得到钢水中的氧活度为50×10 wt%，钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计为0.4%。然后按照1.3千克/吨钢水加入硅铁合金（硅含量为70wt%，余量为铁）和5千克/吨钢水锰铁合金（锰含量为75wt%）进行Si、Mn合金化。在加入脱氧合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水1标准升/分钟，搅拌时间为10分钟。对钢水进行取样进行元素成分分析，结果为钢水中的Ti含量为
0.001wt%。

[0049] （3）炉外精炼

[0050] 将出完钢的钢包经过充分吹氩搅拌处理后，运至RH工序或LF工序进行炉外精炼处理。

[0051] 示例4

[0052] 本示例以帘线钢（P72LX钢）为例用于说明本发明提供的控制高碳钢中钛含量的方法。

[0053] （1）转炉冶炼

[0054] 转炉冶炼时，在转炉内加入120吨碳含量为4.2wt%、钛含量为0.007wt%的铁水进行顶底复吹转炉吹炼，吹炼时间为20分钟，吹炼终点温度为1660℃，吹炼终点钢水的C含量-4为0.1重量％，钢水中的氧活度为300×10 wt%；取样进行元素成分分析，转炉终点Ti含量为0.003wt%；

[0055] （2）出钢

[0056] 将经转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在转炉出钢过程中，不加入脱氧合金，仅加入6.0kg/t钢水的合成渣，合成渣按重量计由42份的CaO、30份的SiO2、25份的CaF2、3份的Al2O3以及1份的TiO2组成，其氧化钙与二氧化硅的重量比（CaO/SiO2）为1.4。得到钢-4水中的氧活度为48×10 wt%，钢包顶渣中的TiO2按重量百分比计为0.25%。然后按照1.5千克/吨钢水加入硅铁合金（硅含量为73wt%，余量为铁。）和6千克/吨钢水锰铁合金（锰含量为74wt%，余量为铁。），进行Si、Mn合金化。在加入硅锰合金时，开始向钢水中吹入氩气搅拌，氩气流量为每吨钢水1.5标准升/分钟，搅拌时间为8分钟。对钢水进行取样进行