CN102312054A - Lf炉低碱度渣精炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LF炉低碱度渣精炼工艺,即在炼钢出钢过程中,全程对钢包进行底吹氩,并依次向钢包中加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁,进行脱氧合金化,再在氩气流量为30~50NL/min的条件下,对钢水吹氩2~3分钟后,插入电极化渣并调渣,将钢水加热至1580~1600℃,控制渣碱度为0.8~1.3,将钢水在氩气流量为20~30NL/min条件下,底吹25~30分钟,并控制熔渣成份,使钢水中形成具有较低熔点和良好塑性变形的复合夹杂物颗粒,并迅速上浮,有利于钢水中夹杂物得到有效排除,显著改善钢水的洁净度,明显提高钢坯质量,使钢坯的疏松、裂纹、偏析、非金属夹杂物等缺陷大幅度降低,钢材的低倍夹杂物,特别是B类、D类氧化物夹杂显著降低,满足70高碳硬线钢、60Si2Mn弹簧钢的后序加工要求。

Description

LF炉低碱度渣精炼工艺
 
技术领域
本发明涉及一种LF炉精炼工艺,尤其是LF炉低碱度渣精炼工艺,属炼钢技术领域。
背景技术
随着用户对钢材质量要求的日益提高,钢包精炼炉( Ladle Furnace简称LF炉)作为改善钢水洁净度、提升钢材质量的手段得到迅速发展,目前已成为现代化钢铁生产短流程中不可缺少的一道工序。LF精炼炉除了采用还原气氛埋弧加热、真空脱气、透气砖吹氩搅拌等较为成熟的二次精炼技术外,还引入了合成渣精炼技术,以通过合理的造渣工艺来达到脱硫、脱氧甚至脱氮的目的,从而有效吸收钢中的夹杂物,控制夹杂物的形态,此外还可利用炼钢所形成的泡沫渣淹没电弧,提高热效率,减少耐火材料侵蚀。因而在LF炉精炼工艺中,采用合理的造渣工艺对钢水洁净度的改善起着至关重要的作用。
目前LF炉精炼渣的基础渣一般多选CaO.SiO2.Al2O3系三元相图的低熔点位置的渣系。基础渣最重要的作用就是控制渣的碱度,因为渣碱度对精炼过程中的脱氧、脱硫均有较大影响,提高渣的碱度可使钢中平衡氧降低,而且可提高硫在渣钢之间的分配比,有利于脱氧和脱硫。但是,精炼渣的碱度却不能过大,如果碱度过大,例如大于5时,就会造成精炼渣的粘度过大,熔化困难,流动性差,最终将影响钢水脱氧和脱硫效果。目前国内铝镇静钢等品种钢的生产,其碱度(CaO/SiO2)一般都大于2,属于高碱度渣精炼工艺,具有较好的脱硫及脱气效果,但该工艺不利于B类、D类等氧化物夹杂的有效控制,B类、D类等氧化物为高熔点且不变形的夹杂物,其与钢基的界面会生成微裂纹、空洞等质量缺陷,使钢材后序加工过程疲劳、拉拔等性能显著降低,不利于钢材性能的改善。由于LF炉高碱度渣精炼工艺难于有效控制钢中不变形球状氧化物的数量,因此在生产对夹杂物要求苛刻的高碳硬线钢、弹簧钢等钢种时,质量控制不稳定,难于满足后序加工使用要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种LF炉低碱度渣精炼工艺,使精炼后的钢水中,能够形成具有较低熔点和良好塑性变形的复合夹杂物颗粒,而迅速上浮,以利排除,从而显著改善钢水洁净度,保证铸坯质量,并能较好地满足高碳硬线钢、弹簧钢等品种钢的后序加工及使用性能。
本发明提供的是这样一种LF炉低碱度渣精炼工艺,其特征在于经过下列步骤:
A、将炼钢原料按常规用LD转炉进行顶底复合吹炼,并进行常规造渣,直至出钢;
B、出钢前向钢包底部加入4~5 kg/t钢 的石灰、0.2~0.4 kg/t钢 的萤石后出钢;
C、出钢过程中,全程对钢包进行底吹氩,控制氩气流量为50~70NL/min,当钢包钢水量达到或大于1/5时,向钢包中依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁,进行脱氧合金化,且各自的加入量为:
高碳锰铁                7.1~9.4 kg/t钢
硅钙钡                  2.0~2.5 kg/t钢
硅铁                    2.5~23.5 kg/t钢 ; 
D、出钢完毕,钢水送LF炉精炼,在氩气流量为30~50NL/min的条件下,对钢水吹氩2~3分钟后,插入电极化渣,并加入石灰2.0~3.0 kg/t钢、电石0.4~0.6 kg/t钢,进行调渣;
E、将D步骤的钢水加热至1580~1600℃后,加入石英砂3.6~5.6 kg/t钢,并使石英砂熔化,控制渣碱度为0.8~1.3,同时补加合金调整钢水成份至达标;
F、将E步骤的钢水在氩气流量为20~30NL/min条件下,底吹25~30分钟,其间控制熔渣成份,将钢水温度加热至1545~1550℃时,停止加热,之后加入钢水覆盖剂,加入量控制为0.8~1.0 kg/t钢,然后将钢水送浇铸工序,浇铸成钢坯。
所述步骤F的熔渣成份为:CaO:≥28 wt%,SiO2:≥30 wt%,Al2O3:≤9 wt%,MgO:≤8 wt%,MnO:≤1 wt%,FeO:≤1 wt%。
所述步骤C、步骤F的硅铁、硅钙钡、高碳锰铁、钢水覆盖剂均为市购产品。
本发明具有下列优点和效果:采用上述方案,使钢水中形成具有较低熔点和良好塑性变形的复合夹杂物颗粒,并迅速上浮,有利于钢水中夹杂物得到有效排除,使钢水中的B类、D类等高熔点不变形氧化物大幅度降低,显著改善钢水的洁净度,明显提高钢坯质量,使钢坯的疏松、裂纹、偏析、非金属夹杂物等缺陷大幅度降低,钢材的低倍夹杂物,特别是B类、D类氧化物夹杂显著降低,完全能满足70高碳硬线钢、60Si2Mn弹簧钢后序加工及使用性能要求。
用本发明工艺生产的70高碳硬线钢、60Si2Mn弹簧钢与现有的LF炉高碱度渣精炼工艺生产的产品相比,铸坯低倍质量显著改善,疏松、裂纹、偏析、非金属夹杂物等缺陷大幅度降低(见表1、表3所示);钢材低倍夹杂物,特别是B类、D类氧化物夹杂显著降低(见表2、表4所示)。 
本发明生产的70高碳硬线钢、60Si2Mn弹簧钢铸坯和钢材质量控制情况见表1、表2。
本发明生产的铸坯、钢材产品与现有技术生产的铸坯、钢材相比,其质量控制情况见表3、表4。 
表1
Figure 2011102667571100002DEST_PATH_IMAGE001
表2
Figure 962536DEST_PATH_IMAGE002
表3 
Figure 2011102667571100002DEST_PATH_IMAGE003
表4
Figure 630409DEST_PATH_IMAGE004
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
以精炼70高碳硬线钢为例,经过下列步骤:
A、将炼钢原料按常规用LD转炉进行顶底复合吹炼,并进行常规造渣,直至出钢;
B、出钢前向钢包底部加入5 kg/t钢的石灰、0.4 kg/t钢的萤石后出钢;
C、出钢过程中,全程对钢包进行底吹氩,控制氩气流量为50NL/min,当钢包钢水量达到或大于1/5时,向钢包中依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁,进行脱氧合金化,且各自的加入量为:
高碳锰铁                7.1 kg/t钢
硅钙钡                  2.0 kg/t钢
硅铁                    2.5 kg/t钢 ; 
D、出钢完毕,钢水吊至LF炉精炼工位,在氩气流量为50NL/min条件下,对钢水吹氩2分钟,之后插入电极通电化渣,加入石灰3.0 kg/t钢、电石0.6 kg/t钢进行调渣处理;
E、将D步骤的钢水通电加热至1585℃,之后加入石英砂,加入量控制为3.6 kg/t钢,并使石英砂熔化,控制渣碱度为1.3,同时补加合金调整钢水成份至达标;
F、将E步骤的钢水进行小氩气量底吹处理,氩气流量控制为20 NL/min,底吹时间为25分钟,其间控制熔渣成份如下:CaO:39 wt%,SiO2:30wt%,Al2O3:9.0wt%,MgO:8.0wt%,MnO:1.0wt%,FeO:1.0wt%,将钢水温度加热至1550℃时停止加热,之后加入钢水覆盖剂,加入量为0.8 kg/t钢,然后将钢水吊送至浇铸工序,浇铸成150mm×150mm小方坯。
用实施例1制得的70高碳硬线钢,熔样后的化学成分及铸坯低部检验情况见表5、表6。
表5
Figure 2011102667571100002DEST_PATH_IMAGE005
表6 
Figure 341970DEST_PATH_IMAGE006
实施例2
以精炼70高碳硬线钢为例,经过下列步骤:
A、将炼钢原料按常规用LD转炉进行顶底复合吹炼,并进行常规造渣,直至出钢;
B、出钢前向钢包底部加入5 kg/t钢的石灰、0.4 kg/t钢的萤石后出钢;
C、出钢过程中,全程对钢包进行底吹氩,控制氩气流量为60NL/min,当钢包钢水量达到或大于1/5时,向钢包中依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁,进行脱氧合金化,且各自的加入量为:
高碳锰铁                8.2 kg/t钢
硅钙钡                  2.2 kg/t钢
硅铁                    12.5 kg/t钢 ; 
D、出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位,在氩气流量为40NL/min条件下,对钢水吹氩2分钟,之后插入电极通电化渣,加入石灰3.0 kg/t钢、电石0.6 kg/t钢进行调渣处理;
E、将D步骤的钢水通电加热至1600℃,之后加入石英砂,加入量控制为4.0 kg/t钢,并使石英砂熔化,控制渣碱度为1.2,同时补加合金调整钢水成份至达标;
F、将E步骤的钢水进行小氩气量底吹处理,氩气流量控制为25NL/min,底吹时间为25分钟,其间控制熔渣成份如下:CaO:40 wt%,SiO2:33 wt%,Al2O3 7.5wt%,MgO 6.3wt%,MnO 0.7wt%,FeO 0.6wt%,将钢水温度加热至1547℃时停止加热,之后加入钢水覆盖剂,加入量控制为1.0 kg/t钢,然后将钢水吊送至浇铸工序,浇铸成150mm×150mm小方坯。
用实施例2 制得的70高碳硬线钢,熔样后的化学成分及铸坯低部检验情况见表7、表8。
表7
Figure 2011102667571100002DEST_PATH_IMAGE007
表8 
Figure 425595DEST_PATH_IMAGE008
实施例3
以精炼60Si2Mn弹簧钢为例,经过下列步骤:
A、将炼钢原料按常规用LD转炉进行顶底复合吹炼,并进行常规造渣,直至出钢;
B、出钢前向钢包底部加入4 kg/t钢的石灰、0.2 kg/t钢的萤石后出钢;
C、出钢过程中,全程对钢包进行底吹氩,控制氩气流量为70NL/min,当钢包钢水量达到或大于1/5时,向钢包中依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁,进行脱氧合金化,且各自的加入量为:
高碳锰铁                9.4  kg/t钢
硅钙钡                  2.5  kg/t钢
硅铁                    23.5 kg/t钢 ; 
D、出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位,在氩气流量为30NL/min条件下,对钢水吹氩3分钟,之后下电极通电化渣,加入石灰2.0kg/t钢、电石0.4 kg/t钢进行调渣处理;
E、将D步骤的钢水通电加热至1595℃,之后加入石英砂,加入量控制为5.6 kg/t钢,并使石英砂熔化,控制渣碱度为0.8,同时补加合金调整钢水成份至达标;
F、将E步骤的钢水进行小氩气量底吹处理,氩气流量控制为30NL/min,底吹时间为30分钟,其间控制熔渣成份如下:CaO:28 wt%,SiO2:35 wt%,Al2O3 6.7wt%,MgO 5.9wt%,MnO 0.5wt%,FeO 0.7wt%,将钢水温度加热至1545℃时停止加热,之后加入钢水覆盖剂,加入量控制为0.9 kg/t钢,然后将钢水吊送至浇铸工序,浇铸成150mm×150mm小方坯。
用实施例3制得的60Si2Mn弹簧钢,熔样后的化学成分及铸坯低部检验情况见表9、表10。
表9 
Figure 2011102667571100002DEST_PATH_IMAGE009
表10
Figure 990699DEST_PATH_IMAGE010

Claims (3)

1.一种LF炉低碱度渣精炼工艺,其特征在于经过下列步骤:
A、将炼钢原料按常规用LD转炉进行顶底复合吹炼,并进行常规造渣,直至出钢;
B、出钢前向钢包底部加入4~5 kg/t钢 的石灰、0.2~0.4 kg/t钢 的萤石后出钢;
C、出钢过程中,全程对钢包进行底吹氩,控制氩气流量为50~70NL/min,当钢包钢水量达到或大于1/5时,向钢包中依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁,进行脱氧合金化,且各自的加入量为:
高碳锰铁                7.1~9.4 kg/t钢
硅钙钡                  2.0~2.5 kg/t钢
硅铁                    2.5~23.5 kg/t钢 ; 
D、出钢完毕,钢水送LF炉精炼,在氩气流量为30~50NL/min的条件下,对钢水吹氩2~3分钟后,插入电极化渣,并加入石灰2.0~3.0 kg/t钢、电石0.4~0.6 kg/t钢,进行调渣;
E、将D步骤的钢水加热至1580~1600℃后,加入石英砂3.6~5.6 kg/t钢,并使石英砂熔化,控制渣碱度为0.8~1.3,同时补加合金调整钢水成份至达标;
F、将E步骤的钢水在氩气流量为20~30NL/min条件下,底吹25~30分钟,其间控制熔渣成份,将钢水温度加热至1545~1550℃时,停止加热,之后加入钢水覆盖剂,加入量控制为0.8~1.0 kg/t钢,然后将钢水送浇铸工序,浇铸成钢坯。
2.如权利要求1所述的LF炉低碱度渣精炼工艺,其特征在于所述步骤F的熔渣成份为:CaO:≥28 wt%,SiO2:≥30 wt%,Al2O3:≤9 wt%,MgO:≤8 wt%,MnO:≤1 wt%,FeO:≤1 wt%。
3.如权利要求1所述的LF炉低碱度渣精炼工艺,其特征在于所述步骤C、步骤F的硅铁、硅钙钡、高碳锰铁、钢水覆盖剂均为市购产品。
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