CN100345992C

CN100345992C - 一种在钛微合金化高强耐候钢冶炼和连铸过程中提高并稳定钛回收率的工艺

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Publication number: CN100345992C
Application number: CNB2005101022390A
Authority: CN
Inventors: 毛新平; 林振源; 李烈军; 谢利群; 陈学文; 许传棻; 庄汉洲; 刘义军; 李金象
Original assignee: ZHUJIANG IRON AND STEEL CO Ltd GUANGZHOU
Current assignee: ZHUJIANG IRON AND STEEL CO Ltd GUANGZHOU
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2025-12-15
Also published as: CN1786242A

Abstract

本发明公开了一种在钛微合金化高强耐候钢冶炼和连铸过程中提高并稳定钛回收率的工艺，该工艺采用现代电炉进行冶炼，在钢包精炼炉调整成分并加入钛进行钛微合金化，在连铸全过程采取保护浇铸，可冶炼出含碳量在0.08%以下、供热轧钢卷所需的低碳钛微合金化高强耐候钢钢水，并且钛回收率达到70%以上，冶炼中通过调整钛的重量百分数含量，可生产出屈服强度450MPa～700MPa级钛微合金化高强耐候钢。

Description

一种在钛微合金化高强耐候钢冶炼和连铸过程中提高并稳定钛回收率的工艺

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种采取电炉-钢包精炼炉冶炼含碳量在0.08％以下、供热轧所需的钛微合金化高强耐候钢的冶炼和连铸控制工艺。

背景技术

高强耐候钢板是集装箱、铁路货运车厢、城市地铁车厢、桥梁及高速列车车箱制造上的重要用材。在国外许多工业发达国家，采用传统的厚板坯连铸连轧工艺流程和其他技术手段(如加入Nb、V、Mo等)开发生产的高强耐候钢屈服强度可以达到500～700Mpa。随着我国经济建设的飞速发展，对高强耐候钢的需求不断增加，目前国内的高强耐候钢的产量、强度级别和质量性能等方面，都还远不能满足市场需求。

研究开发生产出高性能、高强度耐候钢板材，已成为具有重要的现实意义的课题。结合电炉-CSP流程工艺设备特点，在细晶强化和析出强化等强化机理研究基础上，通过钛(Ti)微合金化成分设计与工艺优化，研制开发出屈服强度450MPa～700MPa级的高强度耐候钢板，使其各项性能指标达到国内外同级别产品的水平。

传统的电炉冶炼一般适用于含碳量在0.1％以上的碳钢或合金钢，对于含碳量在0.08％以下的低碳钢通常采用转炉工艺冶炼。在传统的电炉(转炉)-钢包精炼炉在冶炼低碳钢时，加入的钛一般为微钛处理(Ti≤0.02％)，这种情况下钛主要与钢水中的N结合，可改善钢板韧性和焊接性，但对提高强度作用不大。对于钛含量较高的钢(钛微合金化钢)，轧制中形变诱导析出的TiC可通过阻止奥氏体晶粒长大而细化铁素体晶粒，而冷却和卷取过程中析出的TiC具有较强的沉淀强化作用。传统厚板坯连铸连轧工艺流程的钢包精炼炉采用钛微合金化技术时由于在精炼和连铸过程中不能准确控制钢水的钛含量，钛的回收率非常低和不稳定，一般在30％左右，造成产品性能波动大、稳定性差，无法进一步推广和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种在钛微合金化高强耐候钢冶炼和连铸过程中提高并稳定钛回收率的工艺，该工艺可冶炼出含碳量在0.08％以下、供热轧钢卷所需的低碳钛微合金化高强耐候钢钢水，并且钛回收率达到70％以上，冶炼中通过调整钛的重量百分数含量，可生产出屈服强度450MPa～700MPa级钛微合金化高强耐候钢。

为了达到上述目的，本发明采用现代电炉进行冶炼，在钢包精炼炉调整成分并加入钛进行钛微合金化，在连铸全过程采取保护浇铸，使钛的回收率稳定在70％以上。本发明工艺包括如下步骤：(1)钢水脱氧、脱硫：在精炼过程中通过加入铝进行脱氧，使精炼钢水中的铝重量百分数≥0.020％，钢水全氧的重量百分数≤0.0030％，硫的重量百分数≤0.010％；(2)加钛：在钢水脱氧、脱硫情况下即精炼后期加入钛，钛的重量百分数控制在0.05％～0.15％，钛的回收率控制在70％以上；(3)连铸全过程保护浇铸：钢水完成精炼后，即投加钢包覆盖剂保护钢液面，钢包同时加盖保温；钢水从大包滑动水口经长水口流入中间包内，大包长水口采取氩封措施；中间包钢水采用中包覆盖剂保护钢液面；钢流直接从中包流经浸入式水口进入结晶器内并采取结晶器保护渣进行保护浇注，使钢水在连铸过程中增氮的重量百分数≤0.0010％、增氧的重量百分数≤0.0005％。

作为本发明工艺的进一步优化：本发明工艺步骤还包括(1)配料：选用耐候钢的配碳原料，使配碳量重量百分数控制在1.0～1.8％，铜的重量百分数＞0.2％；(2)钢水熔清：通过熔炼过程剧烈的C-O反应和炉门C-O枪机械手对C/O进行如下控制：在熔炼前期，即温度在1520℃以下时，C/O＝1∶2；在熔炼中期，即温度在1520℃～1580℃时，C/O＝1∶1；在熔炼后期，即温度在1580℃以上时，C/O＝2∶1；最终达到控制钢水中的氮的重量百分数≤0.0070％；(3)钢水钙处理：在钢水硫的重量百分数≤0.010％、活度氧a_[o]的重量百分数≤0.0005％、钢水温度1600℃时喂入钙丝，钙的重量百分数控制在0.001％～0.005％。

本发明中由于采取耐候钢配料方案，钢中铜重量百分数控制＞0.2％、镍重量百分数控制＞0.1％，保证了钢板的耐候性能；本发明中精炼后的钢水的碳含量的重量百分数控制在小于0.06％，可保证高强耐候钢板的焊接性能；本发明中的钛的重量百分数控制在0.05％～0.15％，可保证钢板的强度在450MPa～700MP；本发明中控制了钢水中的氮的重量百分数≤0.0070％、氧的重量百分数≤0.0030％、硫的重量百分数＜0.010％，可保证加入的钛回收率稳定控制在70％左右；本发明的钢水精炼可通过诸如升温、加合金调整成分、钙处理等常规措施，使钢水成分和温度符合要求；本发明在钢水浇铸全过程采取保护浇铸保证了钛不发生氧化稳定了钛的收得率。

本发明工艺控制稳定，为生产低碳高强耐候钢提供了更多的工艺选择。与现有技术相比，具有如下优点：由于高强耐候钢采用钛微合金化工艺，无需传统工艺中的加大量的V、Nb、Mo等微合金元素，由于钛的成本比上述微合金元素低，本发明合金成本比采取其他技术工艺流程的低40～50％，吨钢成本下降10～30美元。

具体实施方式

以下的实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。除非有特别说明，以下实施例采用容量为150吨的超高功率电炉和钢包精炼炉进行冶炼，在CSP铸机进行浇铸。

实施例1

(1)配料：破碎料70t、中废40t、生铁50t，其配碳量为1.38％；精炼钢水中Cu的重量百分数0.26％。

(2)钢水熔清(脱氮)：本实施例通过熔炼过程剧烈的C-O反应和炉门C-O枪机械手对C/O进行如下控制：

在熔炼前期，即温度在1520℃以下时，C/O＝1∶2。

在熔炼中期，即温度在1520℃～1580℃时，C/O＝1∶1。

在熔炼后期，即温度在1580℃以上时，C/O＝2∶1。

碳氧枪应保持其枪头斜插在熔渣中，且离熔池30mm左右。

最终达到钢水中的氮的重量百分数0.0045％。

(3)泡沫渣的成分控制：本实施例泡沫渣的成分为：CaO：36％，SiO₂：17％，MgO：10％，MnO：5％，FeO：25％，Al₂O₃：5％，P：0.5％，S：0.5％，。

本实施例中加入了2t轻烧白云石，其中含30％左右的MgO，不仅有利于提高炼钢炉龄，而且也有利于电炉泡沫渣的形成和稳定，轻烧白云石中的CaO的含量为50～55％，可起到去S的作用。本实施例中的CaO/SiO₂＝2.12。

(4)出钢：本实施例在a_[o]＝900ppm，温度在1635℃时出钢。其中a_[o]采用快速定氧、定碳仪进行控制。其中碳含量为0.035％。

(5)钢水脱氧、脱硫：钢水经过称量重量为151.2t，在出钢和钢包精炼炉中加入247Kg的铝块进行脱氧，经过光谱分析钢水中铝重量百分数为0.035％，硫的重量百分数为0.001％，氧的重量百分数为0.0025％。

(6)加钛：在精炼后期加入钛铁(含钛40％)330Kg，钛的重量百分数控制在0.063％，回收率为151.2×0.063％/(0.33×40％)＝72.2％

(7)控制合格成分：实施例1精炼钢水化学成分控制如下(wt％)：C：0.046％，Si：0.39％，Mn：0.45％，S：0.001％，P：0.089％，Al：0.035％，Ca：0.0026％，Cu：0.26％，Ni：0.191％，Cr：0.413％，Ti：0.063％，N：0.0045％。

(8)钢水钙处理：钢水成分调整完毕，温度在1598℃时加入480米的硅钙丝，钙的重量百分数控制在0.0024％。

(9)连铸全过程保护浇铸：为最大限度地减少和防止钢水受二次污染，钢水完成精炼后，投加钢包覆盖剂保护钢液面，钢包同时加盖保温；浇铸过程采取大包长水口氩封，即在长水口与钢包下水口之间形成一个氩气氛围，隔绝钢水与空气接触，减少和防止空气对钢水的污染；中间包钢水采用中包覆盖剂保护钢液面，中包覆盖剂加入方案为长水口侧：使用B775；塞棒侧；底层使用CA5，表层使用FZ2；钢流直接从中包流经浸入式水口(SEN)进入结晶器内，结晶器保护渣使用XCZ-H型。

实施例2

(1)配料：破碎料40t、中废45t、生铁30t，HBI(热压海绵铁)45t，其配碳量为1.5％；精炼钢水中Cu的重量百分数0.29％。

在熔炼前期，即温度在1520℃以下时，C/O＝1∶2。

在熔炼中期，即温度在1520℃～1580℃时，C/O＝1∶1。

在熔炼后期，即温度在1580℃以上时，C/O＝2∶1。

钢水中的氮的重量百分数0.00581％。

(3)泡沫渣的成分控制：本实施例泡沫渣的成分为：CaO：38％，SiO₂：16％，MgO：8％，MnO：5％，FeO：26％，Al₂O₃：5％，P：0.4％，S：0.6％，。

本实施例中加入了2.2t轻烧白云石，其中含30％左右的MgO，本实施例中的CaO/SiO₂＝2.37。

(4)出钢：本实施例在a_[o]＝850ppm，温度在1640℃时出钢。其中a_[o]采用快速定氧、定碳仪进行控制。其中碳含量为0.039％。

(5)钢水脱氧、脱硫：钢水经过称量重量为152.5t，在出钢和钢包精炼炉中加入240Kg的铝块进行脱氧，经过光谱分析钢水中铝重量百分数为0.025％，硫的重量百分数为0.001％，氧的重量百分数为0.0026％。

(6)加钛：在精炼后期加入钛铁(含钛40％)670Kg，钛的重量百分数控制在0.126％，回收率为152.5×0.126％/(0.67×40％)＝71.7％

(7)控制合格成分：实施例2精炼钢水化学成分控制如下(wt％)：C：0.047％，Si：0.41％，Mn：0.42％，S：0.001％，P：0.074％，Al：0.025％，Ca：0.0027％，Cu：0.29％，Ni：0.186％，Cr：0.41％，Ti：0.126％，N：0.00581％。

(8)钢水钙处理：钢水成分调整完毕，温度在1599℃时加入500米的硅钙丝，钙的重量百分数控制在0.0027％。

(9)连铸全过程保护浇铸：为最大限度地减少和防止钢水受二次污染，钢水完成精炼后，投加钢包覆盖剂保护钢液面，钢包同时加盖保温；浇铸过程采取大包长水口氩封，即在长水口与钢包下水口之间形成一个氩气氛围，隔绝钢水与空气接触，减少和防止空气对钢水的污染；中间包钢水采用中包覆盖剂保护钢液面，中包覆盖剂加入方案为长水口侧：使用B775；塞棒侧：底层使用CA5，表层使用FZ2；钢流直接从中包流经浸入式水口(SEN)进入结晶器内，结晶器保护渣使用XCZ-H型。

Claims

1、一种在钛微合金化高强耐候钢冶炼和连铸过程中提高并稳定钛回收率的工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)钢水脱氧、脱硫：在精炼过程中通过加入铝进行脱氧，使精炼钢水中的铝重量百分数≥0.020％，钢水全氧的重量百分数≤0.0030％，硫的重量百分数≤0.010％；(2)加钛：在钢水脱氧、脱硫情况下即精炼后期加入钛，钛的重量百分数控制在0.05％～0.15％，钛的回收率控制在70％以上；(3)连铸全过程保护浇铸：钢水完成精炼后，即投加钢包覆盖剂保护钢液面，钢包同时加盖保温；钢水从大包滑动水口经长水口流入中间包内，大包长水口采取氩封措施；中间包钢水采用中包覆盖剂保护钢液面；钢流直接从中包流经浸入式水口进入结晶器内并采取结晶器保护渣进行保护浇注，使钢水在连铸过程中增氮的重量百分数≤0.0010％、增氧的重量百分数≤0.0005％。

2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于还包括配料步骤：选用耐候钢的配碳原料，使配碳量重量百分数控制在1.0～1.8％，铜的重量百分数＞0.2％。

3、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于还包括钢水熔清步骤：通过熔炼过程剧烈的C-O反应和炉门C-O枪机械手对C/O进行如下控制：在熔炼前期，即温度在1520℃以下时，C/O＝1∶2；在熔炼中期，即温度在1520℃～1580℃时，C/O＝1∶1；在熔炼后期，即温度在1580℃以上时，C/O＝2∶1；最终达到控制钢水中的氮的重量百分数≤0.0070％。

4、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于还包括钢水钙处理步骤：在钢水硫的重量百分数≤0.010％、活度氧a_[o]的重量百分数≤0.0005％、钢水温度1600℃时喂入钙丝，钙的重量百分数控制在0.001％～0.005％。