大废钢比下80级帘线钢冶炼中硫的控制方法
技术领域
本发明涉及线材钢铁产品80级帘线钢硫含量的控制方法，钢铁冶金生产制造领域，特别属于大废钢比在不低于25％条件下转炉生产80级帘线钢中硫含量的控制方法。
背景技术
帘线钢是制造钢帘线的最重要原材料，要求很高，制造难度很大，被誉为“线材制品中皇冠上的明珠”，其主要难点在于：用户深加工流程长且复杂，需经过几十道次的拉拔和中间热处理，钢丝压缩率超过99％(直径从5.5mm拉拔至最细0.10mm)，要求捻股断丝率≥6万米/次。
随着汽车工业的发展，使得轮胎的子午化、轻量化和高强化成为目前的发展方向，低噪声、低油耗的绿色轮胎已成为目前轮胎设计制造的主流。钢帘线作为轮胎的主要骨架材料，强度级别正在由普通强度(NT)向高强(HT)、超高强(ST)和特高强(UT)方向发展。目前发达国家中，HT级钢帘线的使用量已占钢帘线总用量的60％左右，ST级钢帘线的用量也已超过20％。以Φ0.20mm钢丝为例，NT级、HT级、ST级和UT级钢帘线的强度分别为2850、3300、3600和3800MPa，HT级钢帘线的强度比NT级产品高约15％。并且HT级钢帘线比NT级钢帘线的耐磨性能提高10％以上、安全性(刹车距离减少15％以上)更好，同时可以降低轮胎的滚动阻力(减少5％～12％油耗)。由此可以看出，高强度钢帘线在减轻轮胎重量和提高轮胎承载能力方面的潜力。但是随着强度增加，钢丝的加工性和延展性下降，为保证捻股断丝率，对原材料帘线钢的要求也愈加严格。
汽车轮胎用80级帘线钢，是生产轮胎支撑骨架-高强度钢帘线(HT级，一般要求帘线的强度达到3300MPa以上)的最重要原料。一般是将80级帘线钢盘条除鳞后进行粗拉，然后热处理后再次拉拔至0.20-0.38mm之间，再进行镀铜处理后捻股。由于拉拔的变形量很大，要求盘条必须具有极高的洁净度，尤其对钢中的有害元素磷、硫等要求很高。特别是80级帘线钢是过共析钢，钢中的硫含量高时会导致盘条产生热脆，另外，由于硫属于易偏析元素，含量高会造成偏析加剧，降低钢材塑性，引起盘条内部组织不均匀导致分层，从而使得盘条在拉拔及捻股过程断裂。因此，帘线钢要求硫含量越低越好。目前，国标GB/T 27691-2017-《钢帘线盘条》中明确规定：高级别80级的帘线钢硫含量控制要求≤0.010％，远高于磷含量控制≤0.020％的要求。而实际生产中，为了满足标准要求和降低盘条拉拔后捻股的断丝率，80级帘线钢中的硫含量需控制在0.0055％以下。
此外，采用转炉生产帘线钢的企业为控制钢中的硫含量及夹杂物水平，对加入的废钢比进行了限制，一般要求废钢比≤15％。但随着国家环保和碳中和的需要，需降低钢铁生产传统长流程中的烧结、焦化、高炉等高能耗工序，也即要求尽量用少的铁水冶炼出多的钢水，这无疑要求企业提升各钢种冶炼时的废钢比。
目前，一般的转炉冶炼流程企业要求废钢比至少达到25％，但大多是生产普通钢如螺纹钢等时加入的废钢较多，像帘线钢之类要求质量高的品种加入废钢大都控制在15％左右。主要是由于，当采用转炉冶炼帘线钢时加入较多的废钢后，无疑对其质量特别是成分中的硫含量影响较大。
所以，针对目前采用25％以上的大废钢比转炉冶炼80级帘线钢时，对成分中要求严格的硫含量进行控制，同时保证夹杂物的塑性化，满足下游用户拉拔后捻股的断丝率要求，具有非常实际的现实意义。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种既能满足废钢比在25％以上的要求，又能经冶炼后的最终钢水中硫含量控制在0.0055％以下，且使断丝长度由原来的平均6.2万米/次延长至8.4万米/次的80级帘线钢冶炼中硫的控制方法。
实现上述目的的措施：
大废钢比下80级帘线钢冶炼中硫的控制方法，其特征在于：其步骤：
1)进行铁水脱硫：按照0.4-1.0kg/吨铁一次性加入镁粉；在喷吹过程中按照0.6-1.2kg/吨铁加入石灰；当扒渣至1/3-4/5时一次性加入粘渣剂，其加入量以使终点铁水中S≤0.0025％为原则；
2)进行转炉冶炼：当在加入废钢的同时按照7～13kg/吨钢一次性加入粒度在10～30mm的石墨碳球，并控制出钢温度不低于1620℃，终点碳在0.08～0.15％；
3)进行LF精炼：在精炼到10～20min时加入顶渣，其加入量以使精炼渣的碱度R在1.8-2.8为原则；在加入顶渣后精炼不低于20min时，常规加入石英砂、硅铁，并控制碱度R在0.7-1.3；在碱度R为0.7-1.3状态下再精炼不低于40min；精炼结束时控制硫含量≤0.0055％，且总的精炼时间在80-100min；
4)正常进行后工序。
优选地：控制铁水脱硫期间加入粘渣剂后终点铁水中S≤0.0022％。
进一步地：80级帘线钢的组分及重量百分比含量为：C：0.80～0.85wt％、Si：0.15～0.30wt％、Mn：0.45～0.60wt％、P≤0.020wt％、S≤0.010wt％、P+S≤0.025wt％、其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明之所以在加入废钢的同时按照7～13kg/吨钢一次性加入石墨碳球，并控制出钢温度≥1620℃，终点碳在0.08～0.15％，是由于当废钢比增加到25％时，转炉冶炼热源不足，终点出钢温度一般在1600℃以下，从而会降低转炉炉渣脱硫效率。根据热平衡计算，补加相应数量的发热剂，可以保证转炉终点出钢温度≥1620℃。同时终点碳在0.08％以上可避免钢水的过氧化，减少钢中夹杂物的产生。
本发明之所以在精炼到10～20min时加入顶渣，其加入量以使精炼渣的碱度R在1.8-2.8为原则，是由于加热升温10-20min后，精炼熔渣活度高，此时加入顶渣造高碱度渣能有效去除钢中硫，并利于精炼夹杂物充分上浮。
本发明之所以在加入顶渣后且在精炼渣的碱度R在1.8-2.8下再精炼不低于20min时，常规加入石英砂、硅铁，并控制碱度R在0.7-1.3；在碱度R为0.7-1.3状态下再精炼不低于40min，且总的精炼时间在80-100min，是由于帘线钢需造低碱度酸性渣使夹杂物塑性化，同时要保证充分的软吹时间，利于夹杂物上浮。
本发明与现有技术相比，通过在冶炼中加入石墨碳球并控制出钢温度，在精炼时采用改变精炼渣碱度的方式等措施，保证了大废钢比在25％以上的转炉冶炼80级帘线钢时，既能满足废钢比在25％以上的要求，又能经冶炼后的最终钢水中硫含量控制在0.0055％以下，更好地满足了用户对80级帘线钢盘条进行拉拔到0.20-0.38mm时捻股断丝率的需要。经捻股试验统计，断丝率显著下降，断丝长度由原来的平均6.2万米/次延长至8.4万米/次；众所周知，对于直径越小，强度越高的钢帘线，则更容易断丝，如对于本强度级别的的直径为0.2mm的钢帘线，原来捻股断丝长度一般在5万米/次左右，而本发明则延长至至少7万米/次。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的铁水脱硫工艺参数取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的转炉冶炼主要工艺参数取值列表；
表3为本发明各实施例及对比例在LF炉精炼工艺参数取值列表；
表4为本发明各实施例及对比例在经LF炉精炼后钢水成分列表。
本发明各实施例均按照C：0.80～0.85wt％、Si：0.15～0.30wt％、Mn：0.45～0.60wt％、P≤0.020wt％、S≤0.010wt％、P+S≤0.025wt％的要求进行成分控制。
本发明各实施例均按照以下步骤进行冶炼：
1)进行铁水脱硫：按照0.4-1.0kg/吨铁一次性加入镁粉；在喷吹过程中按照0.6-1.2kg/吨铁加入石灰；当扒渣至1/3-4/5时一次性加入粘渣剂，其加入量以使终点铁水中S≤0.0025％为原则；
2)进行转炉冶炼：当在加入废钢的同时按照7～13kg/吨钢一次性加入粒度在10～30mm的石墨碳球，并控制出钢温度不低于1620℃，终点碳在0.08～0.15％；
3)进行LF精炼：在精炼到10～20min时加入顶渣，其加入量以使精炼渣的碱度R在1.8-2.8为原则；在加入顶渣后精炼不低于20min时，常规加入石英砂、硅铁，并控制碱度R在0.7-1.3；在碱度R为0.7-1.3状态下再精炼不低于40min；精炼结束时控制硫含量≤0.006％，且总的精炼时间在80-100min；
4)正常进行后工序。
说明：
以下各实施例所加废钢比均不低于25％。
表1本发明各实施例及对比例铁水脱硫有关工艺参数
表2本发明各实施例及对比例转炉冶炼主要工艺参数
表3本发明各实施例及对比例在LF炉精炼工艺参数取值列表
表4本发明各实施例及对比例在经LF炉精炼后钢水成分列表
从表4可以看出，本发明将钢水中S的含量均控制在了0.0055％以下；在生产0.20mm-0.38mm规格时经捻股，断丝率显著下降，断丝率由原来的平均6.2万米/次延长至8.4万米/次。
上述实施例仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限定。
- 上一篇：石墨接头机器人自动装卡簧、装栓机
- 下一篇：一种高强度灰铸铁多元低合金化处理方法
