用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性LF精炼渣以及LF精炼工序的制作方法

本发明属于风电钢精炼渣，具体涉及一种用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣以及lf精炼工序。

背景技术：

1、40cr、42crmo钢是风电主轴、销轴的核心用材，服役过程中长期承受107～109次超高周交变载荷。研究表明，尺寸2～5μm的硫化物-氧化物复合夹杂硬度高，与钢基体界面处应力集中显著，是销轴疲劳断裂的首要裂纹源；尺寸小于2μm的夹杂应力集中效应微弱，疲劳危害很小；尺寸大于5μm的大尺寸夹杂采用常规精炼工艺即可稳定去除，相关管控较为成熟。以镁铝尖晶石，即mgo·al2o3为核心的2～5μm临界夹杂，部分外层伴生al2o3或mns而呈复合形态，其中硬质尖晶石核心是造成界面应力集中、诱发疲劳裂纹的主要原因。

2、常规40cr、42crmo钢生产所用lf精炼渣存在以下不足：其一，渣中feo与mno总量为1.5%～3.0%，精炼过程中持续向钢水传氧，生成大量al2o3-mns复合细微夹杂，其二，二元碱度偏低且区间宽泛，常规渣的二元碱度仅为1.8～2.2，对微米级微小固相夹杂的润湿吸附能力不足，大量2～5μm危险夹杂难以上浮进入渣层，其三，渣中mgo含量偏低，常规仅为3%～6%，无法使渣中镁活度达到饱和，钢包镁质耐火材料持续溶入渣相，并与钢中铝结合生成镁铝尖晶石类2～5μm细微夹杂，进一步恶化钢水洁净度。

3、已公开的精炼渣配方多针对轴承钢、通用齿轮钢设计，目标在于降低钢中总氧、去除10μm以上大尺寸夹杂及基础脱硫，并未针对风电钢超高周疲劳敏感的2～5μm临界细微复合夹杂定制窄组分区间，也缺少适配40cr、42crmo钢铝含量区间的专用低氧化性高吸附渣系，微小夹杂去除效率低，难以稳定满足风电客户d细类夹杂物不高于1.0级的质量要求。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣以及lf精炼工序。

2、在本发明的第一个方面，提供了一种用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣，所述lf精炼渣的成分按质量百分比控制为：52%≤cao≤58%、18%≤sio2≤23%、12%≤al2o3≤18%、7%≤mgo≤10%、feo+mno≤1.0%，余量为不可避免的杂质。

3、进一步地，在上述用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣中，所述lf精炼渣的二元碱度r为cao与sio2的质量百分比之比，所述二元碱度r为2.4～2.8。

4、进一步地，在上述用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣中，所述lf精炼渣的成分按质量百分比控制为：53%≤cao≤55%、20%≤sio2≤21%、15%≤al2o3≤16%、7%≤mgo≤8%、feo+mno≤0.9%，余量为不可避免的杂质。

5、进一步地，在上述用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣中，所述lf精炼渣的二元碱度r为cao与sio2的质量百分比之比，所述二元碱度r为2.52～2.75。

6、在本发明的第二个方面，所提供的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序包括：在lf工序于1580～1600℃条件下造白渣，白渣稳定维持时间不少于25min且全程采用底吹氩弱搅拌，氩气流量为80～120l/min，并控制钢水液面微动且无裸露。

7、进一步地，在上述用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序中，在lf工序于1590℃条件下造白渣。

8、进一步地，在上述用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序中，白渣稳定维持时间为28~30min。

9、进一步地，在上述用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序中，氩气流量为90l/min。

10、本发明的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣以及lf精炼工序具有如下优点和有益效果：

11、（1）本发明通过将feo与mno总量控制在1.0%以内、将mgo提高至7%～10%并使二元碱度达到2.4～2.8，针对性减少以镁铝尖晶石为核心的2～5μm疲劳敏感复合细微夹杂。经检测，单独使用本发明的lf精炼渣时，100mm2试样内2～5μm夹杂约为1700～1750个，d细类夹杂物稳定在1.0级以内；在此基础上与低过热度、极弱二冷的连铸工艺配套时，100mm2试样内2～5μm夹杂可稳定低于1500个，d细类夹杂物达到0.5级。

12、（2）本发明的lf精炼渣所用原料均为钢厂常规冶金辅料，使用时无需改造lf精炼设备，直接替换现有渣料即可应用，适配100t电炉-lf大圆坯全流程产线，有利于控制生产成本，在白渣维持阶段可同步降低钢中总氧，使成品总氧t[o]控制在12ppm以内，有利于提升钢材塑性与超高周疲劳寿命，本发明以高碱度搭配适量sio2，使sio2活度维持在较低水平，钢液硅回升量不超过0.02%，成品si能够落在40cr、42crmo钢标准区间内，有利于规避回硅超标风险。

1.一种用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣，其特征在于，所述lf精炼渣的成分按质量百分比控制为：52%≤cao≤58%、18%≤sio2≤23%、12%≤al2o3≤18%、7%≤mgo≤10%、feo+mno≤1.0%，余量为不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣，其特征在于，所述lf精炼渣的二元碱度r为cao与sio2的质量百分比之比，所述二元碱度r为2.4～2.8。

3.根据权利要求1所述的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣，其特征在于，所述lf精炼渣的成分按质量百分比控制为：53%≤cao≤55%、20%≤sio2≤21%、15%≤al2o3≤16%、7%≤mgo≤8%、feo+mno≤0.9%，余量为不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的低氧化性lf精炼渣，其特征在于，所述lf精炼渣的二元碱度r为cao与sio2的质量百分比之比，所述二元碱度r为2.52～2.75。

5.一种用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序，所述lf精炼工序采用权利要求1至4任一项所述的低氧化性lf精炼渣，其特征在于，包括：在lf工序于1580～1600℃条件下造白渣，白渣稳定维持时间不少于25min且全程采用底吹氩弱搅拌，氩气流量为80～120l/min，并控制钢水液面微动且无裸露。

6.根据权利要求5所述的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序，其特征在于，在lf工序于1590℃条件下造白渣。

7.根据权利要求5所述的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序，其特征在于，白渣稳定维持时间为28~30min。

8.根据权利要求5所述的用于风电钢抑制镁铝尖晶石的lf精炼工序，其特征在于，氩气流量为90l/min。