一种降低钢材氢含量的处理方法与流程

1.本发明属于钢的轧制成型技术领域，具体地说是一种降低钢材氢含量的处理方法。


背景技术：

2.轧制的压缩比是决定轧件组织性能的关键工艺参数，压缩比是钢坯的横截面面积与圆钢的横截面面积之比。连铸合金钢的产品质量要求高并且难以控制和保证，生产时一方面要提高铸坯质量，另一方面要采用大压缩比轧钢生产，因此往往浇铸的连铸坯断面较大，需经开坯后再轧制成材。目前生产中，为解决φ500mm连铸坯轧制及以上规格圆钢压缩比不足3(因为连铸坯铸造过程会形成心部疏松缺陷，通过后续大压缩比轧制可以有效的焊合，一般压缩比要保证≥7，压缩比不足3，铸坯所带的疏松不容易焊合)，从而导致圆钢存在＞1.5级疏松、残余缩孔缺陷；又由于钢水在冶炼过程未经过真空处理，钢液中的游离氢含量＞6ppm，从而轧制的圆钢容易产生心部发纹缺陷。


技术实现要素：

3.本发明提供一种降低钢材氢含量的处理方法，用以解决现有技术中的缺陷。
4.本发明通过以下技术方案予以实现：
5.一种降低钢材氢含量的处理方法，
6.初炼炉钢水进行了脱气、去氢处理，将钢材中的氢含量降低到h≤2ppm；
7.lf精炼过程添加强碳化物形成元素，抑制钢坯在加热过程的非可逆氢反应，解决了圆钢的心部发纹缺陷。
8.如上所述的一种降低钢材氢含量的处理方法，所述的初炼炉钢水进行了脱气、去氢处理为向初炼炉钢水中添加含ca、含c的制剂。
9.如上所述的一种降低钢材氢含量的处理方法，所述的含ca、含c的制剂为高效去气复合材料，其cac2≥78％，其粒度在5
‑
20mm范围占比85％。
10.如上所述的一种降低钢材氢含量的处理方法，所述的含ca、含c的制剂添加量为吨钢0.5公斤吨钢0.5公斤。
11.如上所述的一种降低钢材氢含量的处理方法，所述的强碳化物形成元素为cr。
12.如上所述的一种降低钢材氢含量的处理方法，所述的强碳化物形成元素的添加量为钢水质量的0.15
‑
0.25％。
13.本发明的优点是：
14.1、本发明通过冶炼过程采用独特的去氢、脱气创新控制方法，并通过添加强碳化物形成元素，有效的改善了圆钢的低倍质量，使轧制的压缩比＜3的圆钢得到了致密的低倍组织和良好的探伤质量。
15.2、对于圆钢心部发纹，目前普遍采用vd/rh真空处理才能避免。针对圆钢产品压缩比＜3的现状，本发明中添加了含ca、含c的制剂，有效的去除了钢中的游离氢；同时又通过
添加强碳化物形成元素cr，抑制了钢坯的非可逆氢反应，最终圆钢的低倍中心疏松≤1.0级，无心部发纹缺陷。
16.3、本发明通过初炼炉后添加含ca、含c的制剂，通过ca和c与钢水中的溶解氧反应，产生造渣材料cao，并通过产生的co、co2产生的动力学条件，去除钢中的游离氢原子，使钢水中的氢控制到＜2ppm。
17.4、本发明通过添加添加强碳化物形成元素cr，使钢坯在加热过程中形成crc化合物，从而抑制了c h＝ch4↑
反应，从而避免了甲烷气的产生所导致的心部发纹缺陷。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明的游离氢与co、co2气泡的碰撞结合原理图；
20.图2是本发明的实施例2中的钢坯的加热曲线；
21.图3是本发明的实施例3中采取冶炼控制前圆钢的截面图；
22.图4是本发明的实施例4中采取冶炼控制后圆钢的截面图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.步骤一：45钢的冶炼工艺流程为：转炉 lf 连铸；
26.化学成分要求：碳043～0.47％，硅0.20～0.33％，锰0.52～0.60％，铬0.10～0.13％，磷≤0.015％，硫≤0.005％，铜≤0.10％，其余为铁及不可避免的杂质。
27.具体冶炼工艺为：
28.转炉部分：
29.1、原料构成：由铁水、生铁块、废钢组成，不得配入含有较多ni、cu的废钢。不得使用渣钢和生矿。热装铁水冶炼,铁水比例≥60％。
30.2、出钢温度≥1620℃。转炉出钢采用出钢口前期，严格控制下渣量。控制出钢量，防止合金成分出格。(钢水量：90～100吨)。
31.3、依次加入适量硅锰、高铬、增碳剂、铝锭等合金，具体可视实际钢水量变化等情况酌情调整。
32.4、加入顺序：出钢1/5时随钢流依顺序加入、高效去气复合材料、增碳剂、硅锰、高铬、等合金及石灰600公斤/炉。
33.5、合金入包时，钢包的两个供氩透气砖应同时供气搅拌，氩气压力控制适中，到吹氩站时适当调小氩气压力。
34.lf部分
35.1、钢包内的渣面如果流动性良好，可倒渣后吊入lf工位；否则钢水到站送电加入适量萤石渣化后倒渣。
36.2、钢包入lf炉送电加热过程中，陆续加入石灰200公斤，烧结精炼渣熔300公斤/炉，根据渣况适量加入萤石进行调渣。
37.3、保证白渣时间≥15分钟，待成分达到要求后，测温确定软吹时间，要求≥15分钟，软吹结束测温取样，成分合格后加入碳化稻壳≥5袋(烘烤)，保证渣面全部覆盖。成分、温度合适后吊包上台连铸。
38.连铸部分
39.1、钢水上台温度：第一包1560℃
‑
1575℃，连浇包1545℃
‑
1555℃。控制中包过热度：第一包过热度≤40℃，其余中包的过热度控制在20℃
‑
30℃。
40.2、开浇前，中包先充氩，仔细检查中包烘烤效果及塞棒与碗口区对中情况，确保中包下水口无堵塞物，中包烘烤温度＞1100℃。控制钢水的过热度20
‑
30℃，结晶器冷却水量控制在220m3/h，二冷水量控制在0.16l/kg，拉速按照0.285
‑
0.30m/min控制，结晶器电搅参数400a/2hz，末端电搅参数320a/5hz。
41.实施例2
42.初炼钢水的去氢、脱气控制方法
43.针对120吨转炉出钢的钢水，钢水量89
‑
95吨，出钢温度160
‑
1620℃，初炼炉终点碳0.15
‑
0.25％，采用在线定氧仪测量钢水的溶解氧180
‑
250ppm，在线定氢仪测定钢中的游离氢＞6ppm。当出钢量达到10
‑
15吨时，加入含ca、含c的制剂30
‑
50kg，钢水中发生如下反应：
44.ca t[o]溶解＝cao
ꢀꢀꢀ①
[0045]
c t[o]溶解＝co
↑ꢀꢀꢀ②
[0046]
c t[o]溶解＝co2↑ꢀꢀꢀ③
[0047]
反应
①
形成的化合物cao，通过lf炉外精炼过程的低吹氩上浮到渣中，成为良好的渣组元；
[0048]
反应
②
和
③
，形成的为气体，随着气体的上浮，最重要的功能是促进钢液中气体的去除。主要依靠形成的co、co2气泡的浮选作用,游离的h原子与co、co2气泡碰撞并粘附在气泡壁上,然后随气泡上浮而被去除。碰撞原理见图1。
[0049]
实施例3
[0050]
lf炉外精炼过程添加强碳化物形成元素cr，有效抑制钢坯加热过程的非可逆氢反应控制方法
[0051]
对于φ500mm的连铸圆坯，在加热炉内，需经过图2的加热过程，
[0052]
在加热过程中，由于游离氢的活泼，会与基体中的c发生如下反应：
[0053]
c h＝ch4↑④
[0054]
形成的甲烷气体会沿着钢坯的心部疏松处进行不规律扩散，从而产生不规则的细小心部发纹缺陷，并随着轧制过程带入圆钢成品。通过lf炉外精炼过程中添加0.15
‑
0.25％的cr元素，会与钢中的c反应形成cr
23
c6、cr7c3等化合物，从而抑制了反应
④
的进行，避免了发纹缺陷的产生。
[0055]
实施例4
[0056]
具体实施过程中的分析
[0057]
(一)冶炼过程中游离氢的变化
[0058]
本实施过程中，对比添加制剂前后的各10炉钢水游离氢的变化，见表1。可以看出添加制剂后，钢中的氢含量明显降低，说明去氢效果良好。
[0059]
表1实测钢水的h含量 ppm
[0060][0061]
(二)对实施前后棒材的低倍组织进行分析
[0062]
针对采取冶炼控制前后的圆钢低倍组织进行分析，未实施前的棒材如图3所示，实施后的棒材如图4所示，由图3和图4可知，未实施前的棒材存在心部发纹缺陷；实施后的棒材圆钢低倍组织良好，中心疏松＜1.0级，从而证明实施后能有效的改善棒材圆钢低倍组织，降低中心疏松的等级。
[0063]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。