CN102069157A - 一种高铝钢的制备方法 - Google Patents

Abstract

高铝钢的制备方法，其中，该方法包括下述步骤：使用转炉进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；对钢水进行预脱氧合金化和增碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤0.0005重量％，Al含量为0.2-0.3重量％，Si含量为0.05-0.1重量％、C含量为0.27-0.35重量％；并加入碱度大于7，SiO₂含量≤20重量％的高碱度渣料，使得钢水顶渣中的SiO₂含量≤8重量％；在出钢后对钢包中的钢水进行一次喂铝，对所述一次喂铝后的钢水进行调温处理，并进行二次喂铝；对二次喂铝后的钢水进行真空精炼和合金微调；将真空精炼和合金微调后的钢水进行连铸。采用本发明的转炉连铸工艺在钢水不经过钙处理的条件下能够有效实现高铝钢的多炉连浇，连浇炉数可达到5-8炉。

Description

一种高铝钢的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高铝钢的制备方法。

背景技术

随着机械制造行业向中国转移步伐的加快，高铝钢，如38CrMoAl的需求量正处于增长期，但由于这类钢的铝含量极高(铝含量一般为0.7-1.1重量％)，在炼钢生产过程中存在钢水中Al与渣中SiO₂发生氧化还原反应使得钢水中的Al被氧化的问题，导致钢中Si、Al成分难以准确控制。此外，在连铸生产过程中当钢中Al含量大于0.02重量％时，易出现中间包水口堵塞，而这类高铝钢的含铝量是普通钢种的30多倍，中间包水口堵塞倾向更严重；此外中间包覆盖剂、结晶器保护渣中的SiO₂与钢水中Al的接触也会发生氧化还原反应，导致钢质和结晶器保护渣性能恶化，进而影响铸坯质量和连铸生产的顺行，甚至引起漏钢等导致断浇的事故。

《特殊钢》杂志2008年8月(第29卷第4期第41-42页)报道了杭州钢铁集团公司100t EBT电炉连铸工艺生产38CrMoAl高铝钢的技术，该研究通过采用EBT电炉-LF精炼-喂钙线-连铸四步法实现了连浇5炉。《2008年全国炼钢-连铸生产技术会议论文集》报道了辽宁本钢特殊钢连铸38CrMoAl的生产实践，据报道该厂通过采用低SiO₂(SiO₂≤10％)连铸保护渣、塞棒吹氩、选择适宜的结晶器电磁搅拌参数和中间包过热度等措施实现了2炉连浇。

在上述研究中均采用电炉作为初炼炉，利用电炉的无渣出钢技术控制初炼炉终渣进入钢包，减轻了成分的控制难度。利用电炉的无渣出钢技术控制初炼炉终渣进入钢包，减轻了成分控制难度；为解决钢水可浇性，提高连浇炉数，对钢水进行了喂钙线的夹杂变性处理，以及中间包吹氩等措施；为减少保护渣与钢水的反应导致性能恶化，采用了低SiO₂保护渣。这些措施的应用虽使连浇炉数达到了2-5炉，但用电炉作为初炼炉，其生产成本较高。此外，在钙处理时为获得低熔点7Al₂O₃·12CaO的夹杂，一般要求经钙处理后的钢水中的Ca/Al比值应大于0.08，否则易生成高熔点夹杂，反而降低钢水可浇性，恶化钢质。而对钢水进行钙处理，提高钢水可浇性通常用于含Al量小于0.1％的钢种，对于Al含量大于0.7％的高铝钢基本无法达到这一比值，因此对这类钢进行喂钙线处理是不可取的。

与电炉初炼相比，转炉初炼的下渣控制难度大，转炉终渣进入钢包后，因炉渣氧化性高，并含有较高的SiO₂，进一步加剧生产过程对Al、Si成分的控制难度，并会导致钢中Al₂O₃夹杂增加，降低钢水可浇性。鉴于转炉连铸生产的难度，国内外普遍采用电炉模铸工艺生产高铝钢，但是，除了成本较高以外，其生产效率和成材率较低。尽管目前也有部分厂家采用电炉连铸工艺，但因未能较好解决上述问题，连浇炉数都少于5炉。因此，解决转炉连铸生产存在的问题，对实现38CrMoAl等高铝钢的经济高效、批量生产具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的利用转炉连铸工艺制备高铝钢的方法。

本发明提供了一种高铝钢的制备方法，其中，该方法包括下述步骤：

(1)使用转炉进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；

(2)在出钢过程中进行挡渣，并对钢水进行预脱氧合金化和增碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤0.0005重量％，Al含量为0.2-0.3重量％，Si含量为0.05-0.1重量％、C含量为0.27-0.35重量％；并加入碱度大于7，SiO₂含量≤20重量％的高碱度渣料，使得钢水顶渣中的SiO₂含量≤8重量％；

(3)在出钢后对钢包中的钢水进行吹送氩气和一次喂铝，一次喂铝的量使得钢水中Al含量为0.4至小于0.7重量％；

(4)对所述一次喂铝后的钢水进行调温处理，并进行二次喂铝，二次喂铝的量使钢水中Al含量为0.7-0.8重量％；

(5)对二次喂铝后的钢水进行真空精炼和合金微调，将各成分调整至钢种成分中限；

(6)将真空精炼和合金微调后的钢水注入中间包并将钢水从中间包浇注到结晶器中，进行连铸，得到连铸坯。

采用本发明的转炉连铸工艺在钢水不经过钙处理的条件下能够有效实现高铝钢的多炉连浇，连浇炉数可达到5-8炉，钢水成分、铸坯质量均能够满足高铝钢钢种的要求，且钢中T[O]含量在15×10^-6以下，非金属夹杂物中A类、B类夹杂物均≤1.5级、D类夹杂物≤1.0级，并未见C类夹杂物，与电炉模铸或电炉连铸工艺相比，其生产成本大大降低，实现了高铝钢的经济、高效的大批量生产。

具体实施方式

按照本发明提供的方法，所述步骤(1)的转炉吹炼冶炼钢水的条件和方法可以为本领域技术人员公知的各种方法，例如，吹炼时间可以为15-25分钟，吹炼终点温度可以为1660-1720℃，吹炼终点碳含量可以为0.06-0.2％。下述所述的钢水的量均指的是以初炼得到的钢水为基准。

优选情况下，为了提高转炉终渣粘度，减少出钢过程中的下渣量，该方法还包括在将经过步骤(1)的初炼后的钢水出钢到钢包中之前，向转炉内加入镁含量为30-40重量％的高镁石灰；所述高镁石灰的加入量的可调节范围较宽，优选情况下，所述高镁石灰的加入量可以为0.5-1千克/吨钢水，更优选为0.8-1千克/吨钢水。

所述步骤(2)中，对钢水进行预脱氧合金化和增碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤0.0005重量％，优选为≤0.0003重量％；Al含量为0.2-0.3重量％，Si含量为0.05-0.1重量％；C含量为0.27-0.35重量％，优选为0.32-0.35重量％。

所述高碱度渣料的碱度大于7，优选为8-10；SiO₂含量≤20重量％，优选为5-8重量％。所述高碱度渣料的碱度指渣料中CaO与SiO₂的重量比。所述高碱度渣料的加入一方面能够与脱氧产物充分混匀，以促进氧化性夹杂物的上浮，另一方面，进一步降低钢包渣中FeO、SiO₂和MnO的总含量，特别是能够降低渣中的SiO₂的含量，从而避免钢水中Al与渣中SiO₂的反应而提高钢水质量，也为后续浇铸过程的顺利进行，避免注水口堵塞起到重要的作用。

所述高碱度渣料的种类和加入量只要能够保证钢包顶渣中SiO₂含量≤8重量％即可。所述高碱度渣料的加入量的可调节范围较宽，优选情况下，每吨钢水加入的高碱度渣料可以为6-9千克。优选情况下，所述高碱度渣料可以含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO和CaF₂，以该高碱度渣料的总重量为基准，所述CaO的含量为60-70重量％，所述SiO₂的含量为5-20重量％，所述Al₂O₃的含量为5-10重量％，所述MgO的含量为2-4重量％，所述CaF₂的含量为8-20重量％。

在所述步骤(2)中，所述挡渣有利于除去渣中的大部分SiO₂杂质，所述挡渣的方法可以为本领域常规的在出钢过程中将大部分渣与钢水分离的方法，具体地，转炉出钢后期向出钢口位置放置挡渣锥可以将漂浮在钢水液面上的钢渣挡住并使得钢水从挡渣锥下方通过。一般情况下，挡渣使得进入钢包的FeO、CaO、SiO₂、MnO和MgO的总含量为进入钢包中的钢水的量的0.5-2重量％。从而降低因钢渣中的氧与钢水中的铝反应产生的Al₂O₃的量。

在所述步骤(2)中，对钢水进行预脱氧合金化和增碳的方法可以采用本领域技术人员公知的方法进行。例如，在出钢过程中，通过向钢水中加入铝铁脱氧剂(Al含量可以为40-80重量％)进行预脱氧，使得钢水中活度氧含量为≤0.0005重量％，优选为≤0.0003重量％。所述活度氧含量指钢水中自由氧浓度，所述活度氧含量的测定方法为本领域技术人员所公知，例如：采用定氧仪进行测定。由于预脱氧是在出钢过程中进行的，因此，预脱氧形成的Al₂O₃有足够的时间上浮到钢水表面，易于除去。优选地，预脱氧加入的铝铁脱氧剂为7-15千克/吨钢水。在出钢过程中，向钢水中加入铬铁、钼铁、锰铁等合金，在脱除钢水中的氧的同时对钢水进行初步合金化，以满足钢水中各成分的含量要求。同时各物质的加入量使得钢水中Al含量为0.2-0.3重量％，Si含量为0.05-0.1重量％(目的一是满足高铝钢铝含量要求，二是尽量降低Si含量，以防止精炼过程增硅导致钢中硅超上限)。可以通过向钢水中加入各种增碳剂，如无烟煤、沥青焦和石油焦等中的一种或多种，以使得钢水中的C含量碳含量满足0.27-0.35重量％的要求。在出钢过程中进行挡渣，并对钢水进行预脱氧合金化和增碳，一般指的是将钢水出钢到钢包中的重量为1/3左右时，开始对钢水进行预脱氧合金化和增碳。

在步骤(3)中，优选情况下，可以在将钢包从转炉运送到精炼炉的过程中通过的氩站进行一次喂铝，即，在出钢后对钢包中的钢水进行一次喂铝的同时吹送氩气，从而利用氩站的吹氩进行搅拌。所述一次喂铝的量只要保证钢水中Al含量为0.4至小于0.7重量％，优选为0.4-0.6重量％即可，优选地，一次喂铝的量可以为2-5千克/吨钢水。所述吹送氩气的条件可以为常规的条件，例如，吹送氩气的强度可以为0.03-0.1Nm³/吨钢·小时，优选为0.05-0.08Nm³/吨钢·小时；吹送时间可以为5-15分钟，优选为8-12分钟。

所述步骤(4)中，二次喂铝的量只要保证钢水中Al含量为0.7-0.8重量％即可，优选情况下，二次喂铝的量可以4-6千克/吨钢水。

本发明优选采用二次喂铝的工艺一方面可以节工序的操作时间，另一方面可以很好地与连铸的浇铸周期相匹配。

所述一次喂铝和二次喂铝时向钢水中加入的铝可以为铝线或者铝丸。

按照本发明，所述对一次喂铝后的钢水进行调温处理的方法可以采用本领域常规的方法进行。所述调温处理一般是指将经过预脱氧合金化后的钢水调节到一定温度，然后进行下一步的处理，根据处理工艺的不同，调温处理所需要的温度也不同(按照本发明，所述调温处理的温度可以为1620-1640℃)，所述调温处理一般在LF炉中进行。

按照本发明，该方法还包括在对钢水进行一次喂铝之后，调温处理之前或者调温处理的同时向钢水中加入碱度大于7，优选为8-10；SiO₂含量≤20重量％，优选为5-8重量％的高碱度渣料以加大钢水和钢包渣的反应性，降低钢包渣的氧化性，使得基于钢包顶渣的总重量，钢包顶渣中FeO、SiO₂和MnO的总含量≤8重量％；并同时在钢包底部吹送氩气以起到搅拌使其充分接触的作用，吹送氩气的强度可以为0.03-0.1Nm³/吨钢·小时，优选为0.05-0.08Nm³/吨钢·分钟；吹送时间可以为15-40分钟，优选为20-30分钟。此处所述高碱度渣料可以与本发明中步骤(2)中所述的高碱度渣料相同。

所述步骤(5)所述的对二次喂铝后的钢水进行真空精炼有助于进一步有效提高钢水洁净度。可以根据不同的高铝钢的合金成分要求以及其进站成分，对钢水成分进行合金微调，将钢水成分调至钢种成分中限，根据本发明所述的一种具体的实施方式来说，即针对38CrMoAl高铝钢来说，合金微调可以使得以钢水的总重量为基准，钢水中Al含量为0.8-1重量％，Si含量为0.25-0.4％，C含量为0.36-0.4重量％，Mn含量为0.4-0.5重量％，S含量为≤0.015重量％，Cr含量为1.4-1.5重量％，Mo含量为0.18-0.2重量％，余量为铁。所述真空精炼的方法和条件可以按照本领域技术人员公知的方法进行，例如，在RH真空装置中进行真空精炼，所述RH真空装置中的真空度(绝对压力)可以为50-100帕，优选为60-70帕；真空精炼的时间可以为10-15分钟。

所述连铸的方法可以按照本领域常规的方法进行，例如，将钢水注入中间包并将钢水从中间包浇注到结晶器中，通过结晶器冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，得到连铸坯。

为了避免在浇铸过程中钢水与空气接触而导致钢水中Al易被氧化而在浇铸时堵塞下水口，一般情况下，通过钢包长水口将钢水浇铸进入中间包，且，在钢包长水口与钢包下水口连接处采用密封垫密封，并在连接处通氩气保护进一步防止钢水被氧化；并采用连铸中间包整体直孔水口，并通入微量氩气，以在将中间包钢水注入结晶器时，保证结晶器液面平稳。

该方法还包括在步骤(6)中，将钢水注入中间包之前或者同时加入中间包覆盖剂，所述向中间包的钢水液面加入的中间包覆盖剂可以为各种能够起到防止钢水液面氧化的中间包覆盖剂。优选情况下，所述中间包覆盖剂的碱度(所述碱度指覆盖剂中CaO与SiO₂的重量比)大于5，优选为6-8；SiO₂含量≤8重量％。优选情况下，所述中间包覆盖剂可以含有CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃和CaF₂，以该中间包覆盖剂的总重量为基准，所述CaO的含量为40-50重量％，所述SiO₂的含量为2-8重量％，所述Al₂O₃的含量为30-40重量％，所述MgO的含量为2-6重量％，所述CaF₂的含量为5-10重量％。优选情况下，所述中间包覆盖剂的用量可以为0.3-0.5千克/吨钢水。

所述结晶器保护渣有助于防止连铸过程的钢水卷渣并提高保护渣吸收夹杂的能力，因此，优选情况下，该方法还包括在步骤(6)中，将钢水从中间包浇注到结晶器的同时加入结晶器保护渣。所述结晶器保护渣可以为本领域常规的各种结晶器保护渣。优选情况下，本发明的发明人发现，采用二氧化硅含量较高，氧化钙含量较低即，碱度较低(如碱度可以为0.6-0.8)的结晶器保护渣，不容易产生由于保护渣中SiO₂与钢水中Al反应后碱度上升过快而导致在结晶器中生成大的渣条，同时也很好地避免了漏钢的问题。因此，优选情况下，所述结晶器保护渣含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MnO、Na₂O、CaF₂、C以及选择性含有的MgO，以所述结晶器保护渣的总重量为基准，CaO的含量为13-25重量％，SiO₂的含量为20-30重量％，所述Al₂O₃的含量为2-10重量％，所述MnO的含量为1-5重量％，所述Na₂O的含量为2-8重量％，所述CaF₂的含量为2-8重量％，所述C的含量为15-25重量％，所述MgO的含量为0-2重量％。

所述结晶器保护渣的熔点优选为900-1100℃，粘度优选为0.1-0.2Pa·S。所述结晶器保护渣的用量的可调节范围较宽，优选情况下，所述结晶器保护渣的用量可以为0.3-0.6千克/吨钢水。

所述结晶器保护渣的制备方法为本领域技术人员所公知，例如，可以是预熔渣或机械混合渣，其中：CaO可以来源于预熔渣、硅灰石、水泥熟料等含CaO的材料；SiO₂可以来源于预熔渣、硅灰石、水泥熟料、石英砂、长石等含SiO₂的材料；Al₂O₃可以来源于预熔渣、铝矾土、水泥熟料、白泥等含Al₂O₃的材料；Na₂O可以来源于预熔渣、Na₂CO₃等含Na₂O的材料；F^-可以来源于预熔渣、CaF₂(萤石)等含F^-的材料，C可以来源于炭黑、石墨和焦炭等含C的材料。

本发明通过利用转炉初炼，并严格控制各步骤中钢水的成分，一方面保证了对高铝钢钢种中各组分的含量要求，另一方面保证了在随后的浇铸过程的顺利进行，很好地避免了由于钢水中铝的氧化而堵塞注水口的问题。

按照本发明，通过结晶器冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，并使其在二次冷却区和拉矫区冷却而全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯的方法可以按照本领域常规的方法和条件进行。

例如，优选情况下，将结晶器宽面和窄面热流密度可以分别控制在700-1070千瓦/平方米和680-1050千瓦/平方米，结晶器窄面与宽面的热流密度比值为0.9-1.07，能够使结晶器内铸坯冷却均匀，使初生凝固坯壳均匀生长。在本发明中，所述结晶器宽面热流密度是指结晶器宽面的单位面积冷却水所带走的热量，窄面热流密度是指结晶器窄面的单位面积冷却水所带走的热量；所述热流密度比值为窄面热流密度与宽面热流密度的比值。

按照本发明，所述冷却结晶器的方法可以为用20-40℃的冷却水冷却结晶器，并可以按照下述公式进行计算结晶器宽面/窄面的热流密度：

宽面/窄面热流密度＝单位面积上宽面/窄面冷却水流量(升/分钟·平方米)×冷却水温差(℃)×水的比热容(4.183kJ/(L·℃))/60(s/min)

其中，所述冷却水的温差指进入结晶器的冷却水与出结晶器的冷却水的温度差，所述冷却水的温差与拉速的快慢有关，冷却水的流量和冷却水的温差均可以在线实时测定，结晶器铜板面积，即结晶器单面(宽面/窄面)面积也可在结晶器上线使用时测定，测定方法为本领域技术人员所公知。

优选情况下，单位面积上，结晶器的宽面冷却水量可以为2050-4400升/分钟·平方米，结晶器的窄面冷却水量可以为1800-4800升/分钟·平方米；更优选情况下，单位面积上，结晶器的宽面冷却水量可以为2500-2800升/分钟·平方米，结晶器的窄面冷却水量可以为2600-2900升/分钟·平方米。

按照本发明，将所述具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出的拉速可以为0.4-0.6米/分钟可以有效减少浇注过程结晶器内的液位波动，从而控制结晶器内钢水质量。

按照本发明，将所述具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出后，使其在二次冷却区和拉矫区冷却至全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯的方法也可以按照本领域公知的各种方法进行，在这里不再赘述。

当铸坯断面及拉速确定后，二次冷却总水量的大小由二次冷却的冷却强度(比水量)δ决定，所述比水量δ取决于钢种。按照本发明，所述二次冷却比水量可以为每公斤铸坯0.4-0.5升水。

需要说明的是，本发明的方法可以用于各种高铝合金钢，例如，以钢水的总重量为基准，所述高铝钢中C含量为0.35-0.42重量％，Si含量为0.20-0.45重量％，Mn含量为0.30-0.60重量％，P含量为≤0.035重量％，S含量为≤0.035重量％，Cr含量为1.35-1.65重量％，Al含量为0.70-1.10重量％，Mo含量为0.15-0.25重量％；余量为铁。

下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1-3中所用的高碱度渣料含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO和Al，以该高碱度渣料的总重量为基准，所述CaO的含量为65重量％，所述SiO₂的含量为8重量％，所述Al₂O₃的含量为8重量％，所述MgO的含量为3重量％，所述CaF₂的含量为16重量％(碱度大于7，SiO₂含量≤20重量％)。

实施例4中所用的高碱度渣料含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO和Al，以该高碱度兆帕的总重量为基准，所述CaO的含量为70重量％，所述SiO₂的含量为6重量％，所述Al₂O₃的含量为5重量％，所述MgO的含量为4重量％，所述Al的含量为15重量％(碱度大于7，SiO₂含量≤20重量％)。

实施例1-2所用的结晶器保护渣含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、MnO、Na₂O、CaF₂、C，其中，以所述结晶器保护渣的总重量为基准，CaO的含量为18重量％，SiO₂的含量为30重量％，所述Al₂O₃的含量为10重量％、所述MgO的含量为1重量％，MnO的含量为2重量％、Na₂O的含量为7重量％、CaF₂的含量为7重量％，C的含量为25重量％。所述结晶器保护渣的碱度为0.6，熔点为980-1020℃，粘度为0.1-0.2Pa·S。

实施例4所用的结晶器保护渣含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、MnO、Na₂O、CaF₂、C，其中，以所述结晶器保护渣的总重量为基准，CaO的含量为22重量％，SiO₂的含量为28重量％，所述Al₂O₃的含量为9重量％、所述MgO的含量为2重量％，MnO的含量为4重量％、Na₂O的含量为6重量％、CaF₂的含量为6重量％，C的含量为23重量％。所述结晶器保护渣的碱度为0.78，熔点为980-1020℃，粘度为0.1-0.2Pa·S。

下述实施例1-4中所用的中间包覆盖剂含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO和CaF₂，以该中间包覆盖剂的总重量为基准，所述CaO的含量为45重量％，所述SiO₂的含量为6重量％，所述Al₂O₃的含量为37重量％，所述MgO的含量为5重量％，所述CaF₂的含量为7重量％。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的38CrMoAl高铝钢的制备。

(1)转炉初炼

在120吨转炉内加入[C]含量＞3.9重量％的铁水140吨进行吹炼，15分钟后结束吹炼，终点[C]为0.09重量％，终点温度1700℃；在转炉挡渣出钢，挡渣使得进入钢包的FeO、CaO、SiO₂、MnO和MgO的总含量为进入钢包中的钢水的量的0.5-1重量％；出钢到40吨时(为钢水总重量1/3左右)先加入1.5吨铝铁对钢液进行脱氧和铝的初步合金化，随后加入增碳剂无烟煤、铬铁、钼铁、锰铁合金，进行C、Cr、Mo、Mn元素的合金化，合金加入量以控制C、Cr、Mo、Mn在标准要求的范围的中限附近(各组分含量分别为C 0.32重量％、Al 0.28重量％、Cr1.40重量％、Mo 0.18重量％、Mn 0.40重量％)，钢水中活度氧含量为0.00025重量％；各铁合金中的Si元素总量使钢液中Si含量为0.05-0.1重量％；在合金化后向钢包内加入6千克/吨钢水高碱度渣料，使基于钢包顶渣总重量，渣中SiO₂含量小于8重量％；出钢毕将钢包运至炉后吹氩站，以0.05Nm³/吨钢·小时的强度对钢水吹氩搅拌10分钟，吹氩过程向钢包内喂入1000-1500米铝线，使得钢液中Al含量为0.4-0.55重量％；

(2)LF钢包炉精炼

当装有钢水的钢包运到130吨LF钢包炉后接通底吹氩，分两批加入总共5千克/吨钢水的高碱度渣料，并采用0.8公斤/吨钢的铝丸对钢包顶渣脱氧，造白渣，使得钢包顶渣中FeO、SiO₂和MnO的总含量≤8重量％；同时钢包底部吹入氩气，强度为0.08Nm³/吨钢·小时，精炼20分钟，随后降低强度至0.06Nm³/吨钢·小时，继续通电升温精炼8分钟，当温度达到1620-1640℃后取样分析钢中Al，通过第二次喂铝线将钢液中铝含量调整至0.7-0.8重量％；

(3)RH真空炉精炼

钢包到达130吨RH真空炉后，取样分析钢中各元素成分，抽真空，将真空度控制在66.7Pa以下，在此真空度下处理12分钟。在真空处理5分钟后，根据取样分析结果，通过真空合金料仓加入所需合金，将钢中各元素含量调整至钢种要求中限，加入合金后的钢液循环时间应不小于5分钟，使钢中夹杂物能够充分上浮，RH出站温度为1560-1580℃；

(4)连铸

将真空处理和合金微调后的钢水在4机4流大方坯连铸机上浇铸，铸坯断面为360毫米(厚度)×450毫米(宽度)，铸机拉速0.5米/分钟；通过钢包长水口将钢液浇进中间包，钢包长水口与钢包下水口连接处采用密封垫密封，并通氩气保护；连铸中间包整体直孔水口，并通入微量氩气，保证结晶器液面平稳；中间包温度为1520-1530℃，中间包钢液加入高碱度覆盖剂(加入量为0.3千克/吨钢)，加入结晶器保护渣(加入量为0.4千克/吨钢)；结晶器电磁搅拌电流为600A，单位面积上，结晶器的宽面冷却水量可以为2650-2700升/分钟·平方米，结晶器的窄面冷却水量可以为2750-2800升/分钟·平方米；二次冷却比水量为每公斤铸坯0.4-0.5升水。

采用本发明实施例1的方法连续生产7炉Al含量0.7-1.1重量％的38CrMoAl高铝钢，钢种成分标准以及生产检测数据如表1所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的38CrMoAl高铝钢的制备。

按照实施例1的方法制备高铝钢，不同的是，在转炉初炼结束后，向钢水中加入镁含量为36重量％的高镁石灰；该高镁石灰的加入量为6千克/吨钢水。

采用本发明实施例2的方法连续生产7炉Al含量0.7-1.1重量％的38CrMoAl高铝钢，钢种成分标准以及生产检测数据如表1所示。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的38CrMoAl高铝钢的制备。

按照实施例1的方法制备高铝钢，不同的是，所述结晶器保护渣含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、MnO、Na₂O、CaF₂、C，其中，以所述结晶器保护渣的总重量为基准，CaO的含量为32重量％，SiO₂的含量为30重量％，所述Al₂O₃的含量为1重量％、所述MgO的含量为3重量％，MnO的含量为5重量％、Na₂O的含量为8重量％、CaF₂的含量为12重量％，C的含量为11重量％。

采用本发明实施例3的方法连续生产5炉Al含量0.7-1.1重量％的38CrMoAl高铝钢，钢种成分标准以及生产检测数据如表1所示。

实施例4

本实施例用于说明本发明提供的38CrMoAl高铝钢的制备。

按照实施例1的方法制备高铝钢，不同的是，所用结晶器保护渣和高碱度渣料的组成和用量不同于实施例1，且，步骤(1)中高碱度保护渣的用量为8千克/吨钢水；步骤(2)中高碱度保护渣的用量为3.5千克/吨钢水；步骤(4)中高碱度覆盖剂的加入量为0.5千克/吨钢，结晶器保护渣用量为0.5千克/吨钢水。

采用本发明实施例4的方法连续生产8炉Al含量0.7-1.1重量％的38CrMoAl高铝钢，钢种成分标准以及生产检测数据如表1所示。

表1

按照本发明提供的方法生产的38CrMoAl高铝钢，具有Al、Si成分稳定、浇铸过程顺行，工艺适用性强的优点。钢中氧、氢、氮等气体含量低，非金属夹杂物级别低，各项技术数据均满足标准的要求，同时解决了高铝钢连浇炉数低的难题，连浇炉数可达到5-8炉。与传统的电炉模铸工艺相比，生产成本大大降低。

Claims (12)

1.一种高铝钢的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

(1)使用转炉进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；

(2)在出钢过程中进行挡渣，并对钢水进行预脱氧合金化和增碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤0.0005重量％，Al含量为0.2-0.3重量％，Si含量为0.05-0.1重量％、C含量为0.27-0.35重量％；并加入碱度大于7，SiO₂含量≤20重量％的高碱度渣料，使得钢水顶渣中的SiO₂含量≤8重量％；

(3)在出钢后对钢包中的钢水进行一次喂铝，一次喂铝的量使得钢水中Al含量为0.4至小于0.7重量％；

(4)对所述一次喂铝后的钢水进行调温处理，并进行二次喂铝，二次喂铝的量使钢水中Al含量为0.7-0.8重量％；

(5)对二次喂铝后的钢水进行真空精炼和合金微调，将各成分调整至钢种成分中限；

(6)将真空精炼和合金微调后的钢水注入中间包并将钢水从中间包浇注到结晶器中，进行连铸，得到连铸坯。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在将经过步骤(1)初炼后的钢水出钢到钢包中之前，向转炉内加入镁含量为30-40重量％的高镁石灰；该高镁石灰的加入量为0.5-1千克/吨钢水。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述挡渣使得进入钢包的FeO、CaO、SiO₂、MnO和MgO的总含量为进入钢包中的钢水的量的0.5-2重量％；每吨钢水加入的高碱度渣料为6-9千克。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在步骤(3)中，在出钢后对钢包中的钢水进行一次喂铝的同时吹送氩气，吹送氩气的强度为0.03-0.1Nm³/吨钢·小时，吹送时间为5-15分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(4)中，所述调温处理的温度为1620-1640℃；该方法还包括在对钢水进行一次喂铝之后，调温处理之前或者调温处理的同时向钢水中加入碱度大于7，SiO₂含量≤20重量％的高碱度渣料以及铝丸并在钢包底部吹送氩气，使基于钢包顶渣的总重量，顶渣中FeO、SiO₂和MnO的总含量≤8重量％；吹送氩气的强度为0.03-0.1Nm³/吨钢·小时，吹送时间为5-15分钟。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，每吨钢水加入的高碱度渣料为3-5千克；加入的铝丸为0.5-1千克。

7.根据权利要求1、3、5或6所述的方法，其中，所述高碱度渣料含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO和CaF₂，以该高碱度渣料的总重量为基准，所述CaO的含量为60-70重量％，所述SiO₂的含量为5-20重量％，所述Al₂O₃的含量为5-10重量％，所述MgO的含量为2-4重量％，所述CaF₂的含量为8-20重量％。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(5)中，对二次喂铝后的钢水进行真空精炼的条件包括真空度为50-100Pa，真空精炼的时间为10-15分钟，真空精炼终点温度为1565-1580℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在步骤(6)中，将钢水注入中间包之前或者同时加入中间包覆盖剂，所述中间包覆盖剂的碱度大于5，SiO₂含量≤8重量％。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述中间包覆盖剂含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO和CaF₂，以该中间包覆盖剂的总重量为基准，所述CaO的含量为40-50重量％，所述SiO₂的含量为2-8重量％，所述Al₂O₃的含量为30-40重量％，所述MgO的含量为2-6重量％，所述CaF₂的含量为5-10重量％；所述中间包覆盖剂的用量为0.3-0.5千克/吨钢水。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在步骤(6)中，将钢水从中间包浇注到结晶器的同时加入结晶器保护渣，所述结晶器保护渣的碱度为0.6-0.8，熔点为900-1100℃，粘度为0.1-0.2Pa·S。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述结晶器保护渣含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MnO、Na₂O、CaF₂、C以及选择性含有的MgO，以所述结晶器保护渣的总重量为基准，CaO的含量为13-25重量％，SiO₂的含量为20-30重量％，所述Al₂O₃的含量为2-10重量％，所述MnO的含量为1-5重量％，所述Na₂O的含量为2-8重量％，所述CaF₂的含量为2-8重量％，所述C的含量为15-25重量％，所述MgO的含量为0-2重量％；所述结晶器保护渣的用量为0.3-0.6千克/吨钢水。