不锈钢微丝夹杂物的控制方法及不锈钢微丝与其制备方法及步骤

　　

　　1.本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种不锈钢微丝的冶炼方法，尤其涉及一种不锈钢微丝夹杂物的控制方法及不锈钢微丝与其制备方法。

　　背景技术：

　　2.不锈钢微丝的直径小于50μm，甚至达到20μm以下，其广泛应用于化工、石油、航天、军工等领域，用于制作屏蔽服、防弹衣、过滤网等。为保证不锈钢微丝具有足够的力学强度以及耐蚀性能，对t.o含量和s含量都有严格的控制上限要求。冷拔过程中5μm以上的夹杂物或硬质点就会导致断丝，相比帘线钢、切割丝、弹簧钢等，微丝不锈钢对洁净度尤其是夹杂物塑性提出更高要求。

　　3.申请号为200480023513.9和201810089590.8的中国发明专利公开了通过向钢中加入钾硅(ksi)合金、锂硅(lisi)合金或li2co3，使夹杂物熔点降低，塑性提高，减少断丝率的方法。但在大规模工业化生产过程中，钾硅(ksi)合金、锂硅(lisi)合金或li2co3能否顺利加入钢液有待考察；加入后si含量增加，会超过某些钢种成分要求；且未涉及炉渣对夹杂物的影响。

　　4.申请号为201610002220.7和202010691928.4的中国发明专利提供了提高夹杂物塑性的方法，通过控制合金中al含量、调整aod、lf炉渣碱度等，实现夹杂物塑性化，解决了夹杂物影响不锈钢冷轧板产品表面质量的问题。该方法虽然抑制了al2o3生成，夹杂物类型为低熔点mno-sio

　　2-al2o3、sio

　　2-cao-al2o

　　3-mgo，但该方法不能保证大部分夹杂物熔点低于1300℃；碱度低于1.6时，钢中t.o、s增加，洁净度变差。因此，为了满足微丝不锈钢的要求，还需要进一步改善洁净度和夹杂物塑性。

　　5.此外，硅石或石英砂熔点达到1750℃，加入到炉渣中很难迅速熔化和与炉渣混合，成渣速度慢，通过硅石或石英砂调渣需要经过较长时间钢渣搅拌和升温时间，尤其在短流程冶炼时，很难迅速形成目标碱度和均匀度的炉渣。

　　技术实现要素：

　　6.本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种不锈钢微丝夹杂物的控制方法及不锈钢微丝与其制备方法。

　　7.具体的，本发明的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，包括：

　　8.(1)在vod或aod还原期采用低铝硅铁进行还原，调整炉渣碱度≥2.2，加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性；

　　9.(2)vod还原期后或aod扒渣后，加入合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.6-2.0，并使炉渣中碱金属氧化物含量为2-10wt％，钢中al含量低于0.005wt％。

　　10.上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，按重量百分比计，所述合成渣包括cao：32％-36％，sio2：48％-54％，mgo：10％-20％。

　　11.上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，所述合成渣的粒度为3-30mm。

　　12.上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，所述含碱金属氧化物渣料包括玻璃和/或碱金属硅酸盐。

　　13.上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，所述低铝硅铁中al和ti的含量＜0.8wt％。

　　14.上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，按重量百分比计，所述玻璃包括cao：10％-20％，sio2：65％-80％，m2o：10％-20％；其中，m为碱金属元素，包括k、na、li。

　　15.上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，按重量百分比计，所述碱金属硅酸盐包括sio2：45％-60％，m2o：40％-55％；其中，m为碱金属元素，包括k、na、li。

　　16.本发明提供的不锈钢微丝制备方法，包括冶炼、连铸、轧制、拉丝，其特征在于，所述冶炼采用上述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法控制所述不锈钢微丝中的夹杂物。

　　17.上述的不锈钢微丝制备方法，所述冶炼的工艺流程为：铁水预处理-转炉-扒渣站-vod-lf，或，eaf或bof+中频炉-aod-lts-lf。

　　18.本发明还提供了一种不锈钢微丝，其由上述的不锈钢微丝制备方法制备。

　　19.相比申请号为201610002220.7和202010691928.4的中国发明专利，本发明的不锈钢微丝夹杂物的控制方法具有以下有益效果：

　　20.(1)微丝不锈钢相比普通不锈钢冷板对夹杂物要求更高，本发明不锈钢微丝中的夹杂物含有一定量的碱金属氧化物，每提高碱金属氧化物含量5％，可降低夹杂物熔点100℃左右，夹杂物塑性更好，满足了微丝不锈钢对夹杂物的要求；

　　21.(2)大量理论和试验研究表明，炉渣碱度低于1.6会导致钢中t.o、s大幅增加，洁净度变差，本发明在较少的增氧和增硫情况下，保证了夹杂物塑性化；

　　22.(3)本发明采用碱金属氧化物替代萤石更具环保性，合成渣替代硅石和石英砂，一方面降低了渣料的熔点，化渣效果更好，成渣速度更快，可以在不经过lf炉升温的情况下，满足精炼要求，提高了生产效率和吨钢效益；另一方面合成渣中含一定量的mgo，减少了对炉衬耐火材料的侵蚀。

　　23.相比于申请号为200480023513.9和201810089590.8的中国发明专利，本发明的不锈钢微丝夹杂物的控制方法具有以下有益效果：

　　24.(1)本发明通过炉渣调控夹杂物，而非加入合金，加入工艺更可控、简单，适用于多种工艺路线，在大规模工业生产中更易于推广；

　　25.(2)本发明不会造成钢液成分的显著变化，不会增加钢中硅含量，满足生产需求。

　　附图说明

　　26.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

　　27.图1为实施例3直径10mm盘条中沿轧向断面夹杂物的形貌和分布；

　　28.图2为实施例3冷拔至1mm时，钢中沿冷拔方向断面夹杂物的形貌和分布。

　　具体实施方式

　　29.为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词

　　术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

　　30.本发明方法的原理是：

　　①

　　还原期采用高碱度渣系加强脱氧和脱硫，并通过碱金属氧化物渣料提高炉渣流动性，避免还原不充分和形成大尺寸夹杂物，保证了钢质纯净度；

　　②

　　通过合成渣和碱金属氧化物渣料调整炉渣碱度和氧化性，保证较少的增氧和增硫情况下，促进夹杂物由高熔点mgo-al2o3和sio

　　2-al2o

　　3-cao-mgo向低熔点sio

　　2-mno-m2o和sio

　　2-cao-m2o转变；由于含有一定量的m2o，相比硅酸盐，夹杂物熔点显著降低；

　　③

　　热轧过程中夹杂物熔点越低越容易软化，随着钢基体轧制变形产生塑性延伸变细，冷拔过程中断裂为尺寸＜5μm点状夹杂物，由于夹杂物中没有硬质点对钢基体性能不会产生影响，减少了冷拔断丝。

　　31.具体的，第一方面，本发明提供了一种不锈钢微丝夹杂物的控制方法，包括：

　　32.(1)在vod或aod还原期采用低铝硅铁进行还原，调整炉渣碱度≥2.2，加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性；

　　33.(2)vod还原期后或aod扒渣后，加入合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.6-2.0，并使炉渣中碱金属氧化物含量为2-10wt％，钢中al含量低于0.005wt％。

　　34.本发明的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，在vod或aod还原期对高碱度渣系充分脱硫和脱氧后，采用合成渣和含碱金属氧化物渣料调整炉渣碱度和成分实现夹杂物塑性化控制，通过严格控制合金渣料中的al和al2o3含量，避免硬质夹杂物对微丝产品造成影响，解决了因洁净度或夹杂物控制导致的不锈钢微丝冷拔断丝问题。

　　35.本发明通过加入含碱金属氧化物的渣料间接调控夹杂物成分，相比于现有技术在钢中直接加入碱金属合金或碳酸盐对夹杂物直接变性或脱氧，具有加入方法简单、有效、可操作性和效率高的优势。

　　36.优选的，所述低铝硅铁中al和ti的含量＜0.8wt％，借此控制合金渣料中的al和ti的含量。

　　37.其中，炉渣碱度的符号为r，表示炉渣中cao含量与sio2含量之比，即cao/sio2。

　　38.在vod或aod还原期，通过将炉渣碱度调整在2.2以上，可以促进高熔点硬质夹杂物被渣系吸收去除，减少夹杂物数量，降低t.o含量。当滤渣碱度低于2.2时，则大量高熔点硬质夹杂物残留在钢中，对冷拔效果造成影响。

　　39.优选的，当步骤(1)中的炉渣碱度为2.2-2.4时，达到的效果更佳。

　　40.其中，含碱金属氧化物的符号为m2o，其中m为碱金属元素，包括k、na、li。

　　41.在本发明中，通过采用含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性，可以提高炉渣的冶金效果，并提高渣中碱金属氧化物含量。

　　42.优选的，按重量百分比计，所述合成渣包括cao：32％-36％，sio2：48％-54％，mgo：10％-20％。

　　43.优选的，所述合成渣的粒度范围为3-30mm，优选为3-10mm。

　　44.步骤(1)和步骤(2)中，所述含碱金属氧化物渣料包括玻璃和/或碱金属硅酸盐。

　　45.优选的，按重量百分比计，所述玻璃包括cao：10％-20％，sio2：65％-80％，m2o：10％-20％；其中，m为碱金属元素，包括k、na、li。

　　46.优选的，按重量百分比计，所述碱金属硅酸盐包括sio2：45％-60％，m2o：40％-55％；其中，m为碱金属元素，包括k、na、li。

　　47.在vod还原期后或aod扒渣后，通过将炉渣碱度调整至1.6-2.0，可以抑制钢中al含

　　量和夹杂物中al2o3，降低夹杂物熔点。当炉渣碱度低于1.6时，则炉渣碱度过低，钢中t.o含量增加，夹杂物数量和尺寸增加，影响拔丝效果；当炉渣碱度高于2.0时，则钢中残余al含量增加，易形成高熔点硬质夹杂物。

　　48.优选的，在vod还原期后或aod扒渣后，将炉渣碱度调整为1.6-1.8时，达到的效果更优。

　　49.在vod还原期后或aod扒渣后，通过将炉渣中碱金属氧化物含量控制在2-10wt％，可以通过渣钢反应，形成含碱金属氧化物的夹杂物，进一步降低夹杂物的熔点。当炉渣中碱金属氧化物含量小于2wt％时，则不足以生成含碱金属氧化物的夹杂物；当炉渣中碱金属氧化物含量大于10wt％时，则炉渣黏度太低，对耐材造成侵蚀，并且容易在钢中形成大尺寸的卷渣物。

　　50.在vod还原期后或aod扒渣后，将炉渣中碱金属氧化物含量控制在4-9wt％时，达到的效果更佳。

　　51.在aod或vod冶炼过程中涉及到的其它技术参数(如：冶炼温度、吹送气体种类及流量、扒渣量、出钢温度等)均按照现有技术进行，本发明在此不做具体限定。

　　52.本发明的一种不锈钢微丝夹杂物的控制方法，通过合成渣、碱金属氧化物调整炉渣碱度，促进夹杂物变性，实现洁净度提升和夹杂物塑性化，满足微丝不锈钢产品要求。

　　53.第二方面，基于相同的发明构思，本发明提供了一种不锈钢微丝制备方法，包括冶炼、连铸、轧制、拉丝，所述冶炼采用本发明第一方面提供的不锈钢微丝夹杂物的控制方法控制所述不锈钢微丝中的夹杂物。

　　54.所述冶炼的工艺流程为：铁水预处理-转炉-扒渣站-vod-lf。

　　55.所述冶炼的工艺流程为：eaf或bof+中频炉-aod-lts-lf。

　　56.其中，所述拉丝采用冷拔的方式进行。

　　57.其中，根据实际生产情况，可取消所述工艺流程中的lf工序。

　　58.其中，本发明的不锈钢微丝制备方法所涉及的连铸、轧制、拉丝等工序，均可按照现有技术进行，本发明对此不做具体限定。

　　59.第三方面，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种不锈钢微丝，其由所述不锈钢微丝制备方法制备。

　　60.按照本发明得到的不锈钢中夹杂物具有低熔点和高塑性的优点，不仅减少了冷拔微丝断丝率，而且效率高、可操作性强、易于推广。

　　61.实施例

　　62.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。

　　63.其中，实施例1-4冶炼的钢种为316不锈钢，微丝直径为30μm，主要通过调控炉渣碱度和不同碱金属氧化物含量，实现夹杂物塑性化控制。对比例为常规316不锈钢冶炼工艺。

　　64.实施例1

　　65.工艺流程：铁水预处理-转炉-扒渣站-80tvod-lf-连铸-轧制-冷拔

　　[0066]ⅰvod还原期采用低铝硅铁(al含量0.73％)还原，加入石灰调整炉渣碱度r(cao/sio2)为2.38，加入含碱金属氧化物渣料(普通玻璃)调整炉渣流动性，渣量为2.1t。

　　[0067]ⅱlf加入粒度为20-30mm的合成渣200kg和含碱金属氧化物渣料200kg，调整炉渣

　　碱度至1.73，渣中na2o含量4.2％，钢中al含量0.0045％。

　　[0068]

　　其中，合成渣成分为cao：36％，sio2：54％，mgo：10％。

　　[0069]

　　其中，碱金属氧化物渣料成分为cao：16％，sio2：69％，na2o：15％。

　　[0070]

　　实施例2

　　[0071]

　　工艺流程：铁水预处理-转炉-扒渣站-80tvod-lf-连铸-轧制-冷拔

　　[0072]ⅰvod还原期采用低铝硅铁(al含量0.52％)还原，加入石灰调整炉渣碱度r(cao/sio2)为2.45，加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性，渣量为2.2t。

　　[0073]ⅱlf加入粒度为10-20mm的合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.83，渣中na2o含量6.5％，钢中al含量0.0032％。

　　[0074]

　　其中，合成渣成分为cao：36％，sio2：54％，mgo：10％。

　　[0075]

　　其中，碱金属氧化物渣料成分为sio2：50％，na2o：50％。

　　[0076]

　　实施例3

　　[0077]

　　工艺流程：铁水预处理-转炉-扒渣站-80tvod-lf-连铸-轧制-冷拔

　　[0078]ⅰvod还原期采用低铝硅铁(al含量0.38％)还原，加入石灰调整炉渣碱度r(cao/sio2)为2.36，加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性，渣量为1.9t。

　　[0079]ⅱlf加入粒度为5-10mm的合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.62，渣中na2o含量8.2％，钢中al含量0.0037％。

　　[0080]

　　其中，合成渣成分为cao：36％，sio2：54％，mgo：10％。

　　[0081]

　　其中，碱金属氧化物渣料成分为sio2：50％，na2o：50％。

　　[0082]

　　实施例4

　　[0083]

　　工艺流程：aod-lts-连铸-轧制-冷拔

　　[0084]ⅰaod还原期采用低铝硅铁(al含量0.38％)还原，调整炉渣碱度r(cao/sio2)为2.21，倒渣后加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性。

　　[0085]ⅱlts扒渣后渣量为1.9t，加入粒度为3-5mm合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.65，渣中na2o含量4.9％，钢中al含量0.0033％。

　　[0086]

　　其中，合成渣成分为cao：32％，sio2：48％，mgo：20％。

　　[0087]

　　其中，碱金属氧化物渣料成分为cao：16％，sio2：69％，na2o：15％。

　　[0088]

　　对比例1

　　[0089]

　　工艺流程：铁水预处理-转炉-扒渣站-80tvod-lf-连铸-轧制-冷拔

　　[0090]ⅰvod还原期采用低铝硅铁(al含量0.98％)还原，加入石灰调整炉渣碱度r(cao/sio2)为1.93，加入萤石调整炉渣流动性，渣量为2.1t。

　　[0091]ⅱlf通过石灰萤石微调炉渣碱度和流动性，碱度为2.15，钢中al含量为0.0049％。

　　[0092]

　　对比例2

　　[0093]

　　工艺流程：aod-lts-连铸-轧制-冷拔

　　[0094]ⅰaod还原期采用低铝硅铁(al含量0.6％)还原，调整炉渣碱度r(cao/sio2)为2.1，倒渣后加入萤石调整炉渣流动性。

　　[0095]ⅱlts扒渣后渣量为1.9t，加入石英砂调渣，调整炉渣碱度至1.42，钢中al含量0.0042％。

　　[0096]

　　效果测试及结果分析：

　　[0097]

　　1.采用氧氮分析仪对实施例1-4以及对比例铸坯t.o含量、s含量进行分析。通过表1示出的结果可以看出，实施例1-4的t.o含量、s含量与对比例的相比均显著减少。

　　[0098]

　　2.采用sem和eds分析统计铸坯夹杂物中碱金属氧化物含量，并计算平均值，结果如表1所示。由此可看出，实施例1-4的铸坯夹杂物中碱金属氧化物含量远远大于对比例的铸坯夹杂物中碱金属氧化物含量。

　　[0099]

　　3.对没有冷拔断丝发生的情况下产品的重量(即，冷拔重量)进行统计并记录在表1。显然，实施例1-4的冷拔重量相比于对比例的具有显著的提高。

　　[0100]

　　表1实施例1-4及对比例1的测试结果汇总

　　[0101][0102]

　　4.采用扫描电子显微镜对实施例3中的铸坯夹杂物形貌和分布进行分析。其中，图1为直径10mm盘条沿轧向断面的夹杂物形貌和分布，图2为冷拔至1mm时钢中沿冷拔方向断面的夹杂物形貌和分布。

　　[0103]

　　通过图1和图2可以看出通过本发明技术通过控制夹杂物低熔点塑性化后，轧制10mm盘条过程中，夹杂物随钢基体延伸变细，经过冷拔后形成尺寸＜5μm点状夹杂物，实现了夹杂物的无害化处理。

　　[0104]

　　本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

　　技术特征：

　　1.一种不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，包括：(1)在vod或aod还原期采用低铝硅铁进行还原，调整炉渣碱度≥2.2，加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性；(2)vod还原期后或aod扒渣后，加入合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.6-2.0，并使炉渣中碱金属氧化物含量为2-10wt％，钢中al含量低于0.005wt％。2.根据权利要求1所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，按重量百分比计，所述合成渣包括cao：32％-36％，sio2：48％-54％，mgo：10％-20％。3.根据权利要求1所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，所述合成渣的粒度为3-30mm。4.根据权利要求1所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，所述含碱金属氧化物渣料包括玻璃和/或碱金属硅酸盐。5.根据权利要求1所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，所述低铝硅铁中al和ti的含量＜0.8wt％。6.根据权利要求4所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，按重量百分比计，所述玻璃包括cao：10％-20％，sio2：65％-80％，m2o：10％-20％；其中，m为碱金属元素，包括k、na、li。7.根据权利要求4所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，其特征在于，按重量百分比计，所述碱金属硅酸盐包括sio2：45％-60％，m2o：40％-55％；其中，m为碱金属元素，包括k、na、li。8.一种不锈钢微丝制备方法，包括冶炼、连铸、轧制、拉丝，其特征在于，所述冶炼采用权利要求1-7任一项所述的不锈钢微丝夹杂物的控制方法控制所述不锈钢微丝中的夹杂物。9.根据权利要求8所述的不锈钢微丝制备方法，其特征在于，所述冶炼的工艺流程为：铁水预处理-转炉-扒渣站-vod-lf，或，eaf或bof+中频炉-aod-lts-lf。10.一种不锈钢微丝，其特征在于，由权利要求8-9任一项所述的不锈钢微丝制备方法制备。

　　技术总结

　　本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种不锈钢微丝夹杂物的控制方法及不锈钢微丝与其制备方法。本发明的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，包括：(1)在VOD或AOD还原期采用低铝硅铁进行还原，调整炉渣碱度≥2.2，加入含碱金属氧化物渣料调整炉渣流动性；(2)VOD还原期后或AOD扒渣后，加入合成渣和含碱金属氧化物渣料，调整炉渣碱度至1.6-2.0，并使炉渣中碱金属氧化物含量为2-10wt％，钢中Al含量低于0.005wt％。本发明的不锈钢微丝夹杂物的控制方法，解决了因洁净度或夹杂物控制导致的不锈钢微丝冷拔断丝问题。断丝问题。断丝问题。

　　技术研发人员：郎炜昀 翟俊 王辉绵

　　受保护的技术使用者：山西太钢不锈钢股份有限公司

　　技术研发日：2022.01.14

　　技术公布日：2022/4/20