CN102925626A - 一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法：铁水脱硫；转炉冶炼；在LF炉中进行精炼；按照常规浇注成坯。本发明通过对炼钢精炼工序控制S含量，控制熔渣氧化性，使得钛系含铝镇静钢可浇注性能的提高，即在浇铸过程中温度、过程液位波动减小，流动稳定，至少可连续浇注炉数由原来的不到3炉提高到至少5炉，铸坯性能得到良好改观，铸坯内部质量满足客户要求。
Description
技术领域
本发明涉及工程用钢的冶炼方法，属于含Ti钢的冶炼方法，确切地指提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法。
背景技术
随着汽车工业、高层建筑、大型桥梁、管道工程、工程机械的发展，用户对洁净钢(clean steel)和低合金高强度钢(HSLA steel)的需求量与日俱增，同时对其质量要求也越来越苛刻。金属钛均具有良好的脱氧效果，一直以来都是冶金中重要的脱氧剂。
对于含钛钢，由于Ti与氧的亲和力较强，易产生钛化物即TiOx夹杂物，这种TiOx夹杂物也极易导致在水口与耐材结合形成结瘤物并迅速长大，严重影响钢水的浇注性能。因此，采取将LF精炼炉的精炼时间控制为至少45分钟，认为精炼时间越长，对清除钢水中的TiOx夹杂物越干净，钢水的洁净度越高，浇注性能越好。
对于钛系含铝镇静钢，属于Ti脱氧钢。由于钢中Ti含量较高，大罐内侧罐壁渣中含Al残余熔渣，通过Ti脱氧后渣中Al2O3被还原至钢水，造成钢水增Al，间接的形成了钢中Ti与Al同时存在的格局，随着LF炉精炼过程，钢中形成部分Al2O3夹杂物，研究表明在[Ti]/[Al]>10时．钢中TiOx夹杂物比Al2O3稳定。所以钢中部分含量Al与钢中大量的TiOx形成A1-Ti-O系夹杂物。这种夹杂物表层为还原产物A1203的环状结构，内核为尚未被还原的 TiOx。该类夹杂物被烧结在一起，类似一种“钢筋混凝土”结构。由于该类夹杂物比重大，其流经水口时容易在水口壁的停滞区滞留，与水口耐材结合形成结瘤物并迅速长大，因其坚固、致密，危害也更大。这种空隙型Al2O3-TiOx夹杂形成的原因是，Ti脱氧产物被钢中[AI]还原。Al2O3首先在钛脱氧产物表面形成，其内部的钛氧化物随时间增加被逐渐还原，还原过程产生的体积变化导致了微观空隙的形成。这是目前相关文献钛系含铝镇静钢水口结瘤倾向大于普通铝镇静钢的新解释。
经初步检索，刊登于2011年第4期名称为《工业加热》文献，其指出，采用先Al后Ti脱氧工艺时，当[Ti]/[Al]>10时，钢中TiOx夹杂物比Al2O3稳定；采用Ti、Al同时脱氧工艺时，随着[Ti]/[Al]比增加，夹杂物中的TiOx含量明显增加，随着反应时间的延长，则 Al2O3夹杂物又逐渐占据优势，即TiOx夹杂物重新被Al还原。另外随着反应时间的延长，夹杂物形貌发生一定程度的改变。该文献只说明了夹杂物的形成机理和夹杂物的含量变化，未能直接说明如何控制该类夹杂物的去除。同时含钛钢的生产在工艺控制上并没有外部加Al，而是钢中Ti元素的强还原性将Al还原至钢水，造成钢水增Al，而非同时脱氧或先后脱氧工艺。
发明内容
本发明的目的在于解决Ti系含铝镇静钢浇注中由于TiOx夹杂物，尤其A1-Ti-O系夹杂物对浇注产生的波动及连浇炉数低的不足，提供一种通过对TiOx夹杂物的改性，使该钢系在浇注中流动稳定、至少可连续浇注5炉的Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法。
实现上述目的的技术措施：
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，并控制铁水中的S的重量百分比含量≤0.002%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水重量百分比的20～25%时，开始一次性按照3.3～4.17公斤/吨钢加入石灰；
b、控制进入钢水中的炉渣≤2.5公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、控制精炼时间在30～40分钟；
b、按照0.8～1.7公斤/吨钢加入石灰，并控制炉渣的二元碱度在3～8；
c、在精炼结束前的5分钟内，开始按照0.38～0.52公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、控制最终钢水中O的重量百分比含量≤25PPm；
4)按照常规浇注成坯。
其特征在于：在精炼时，按照0.8～1.7公斤/吨钢加入萤石。
本发明中主要工序的参数控制理由：
本发明之所以将精炼时间控制在30～40分钟，是因为随着精炼时间的延长，钢水在吹氩过程中接触空气的几率增加，加剧了钢水的二次氧化，造成钢中Al2O3-TiOx复合夹杂增加，夹杂物非但没有减少，反而增加了夹杂物的数量，夹杂物的形貌也发生了变化。
本发明之所以在精炼结束前的5分钟内，开始按照0.38～0.52公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线，是因为Ca—Fe线加入量少，导致钢种残余的Al2O3和浇注过程由于二次氧化新生产的Al2O3夹杂不能完全生成12CaO-7 Al2O3，在浇注过程中会形成水口结瘤；Ca—Fe线加入量多，则在钢中如上述所说形成部分12CaO-7 Al2O3后，同时残余的钢水游离Ca元素会形成较多的含钙复合夹杂，主要有：CaO- Al2O3，Al2O3-TiOx- CaO，同时含钙复合夹杂的数量随着钙含量的增加成比例的增加，夹杂物反而增多。
本发明与现有技术相比，通过对炼钢精炼工序控制S含量，控制熔渣氧化性，使得钛系含铝镇静钢可浇注性能的提高，即在浇铸过程中温度、过程液位波动减小，流动稳定，至少可连续浇注炉数由原来的不到3炉提高到至少5炉，铸坯性能得到良好改观，铸坯内部质量满足客户要求。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，铁水中的S的重量百分比含量0.001%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水总量的20%时，开始一次性按照3.33公斤/吨钢加入石灰；
b、进入钢水中的炉渣为2.2公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、精炼时间为35分钟；
b、按照1.2公斤/吨钢加入石灰，炉渣的二元碱度为4；
c、在精炼结束前的5分钟，开始按照0.52公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、最终钢水中O的重量百分比含量为20PPm；
4)按照常规浇注成坯。
本实施例在浇注中钢水流动稳定，共连续浇注了5炉。
实施例2
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，铁水中的S的重量百分比含量0.001%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水总量的22%时，开始一次性按照3.6公斤/吨钢加入石灰；
b、进入钢水中的炉渣2.0公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、精炼时间为33分钟；
b、按照0.8公斤/吨钢加入石灰，并控制炉渣的二元碱度在4.5；
c、在精炼结束前的4.0分钟，开始按照0.45公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、最终钢水中O的重量百分比含量为18PPm；
4)按照常规浇注成坯。
本实施例在浇注中钢水流动稳定，共连续浇注了6炉。
实施例3
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，铁水中的S的重量百分比含量0.001%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水总量的25%时，开始一次性按照4.1公斤/吨钢加入石灰；
b、进入钢水中的炉渣为2.1公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、控制精炼时间在35分钟；
b、按照1.2公斤/吨钢加入石灰，炉渣的二元碱度为5；
c、在精炼结束前的3.5分钟，开始按照0.42公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、最终钢水中O的重量百分比含量19PPm；
4)按照常规浇注成坯。
本实施例在浇注中钢水流动稳定，共连续浇注了7炉。
实施例4
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，铁水中的S的重量百分比含量为0.001%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水总量的23.5%时，开始一次性按照4.17公斤/吨钢加入石灰；
b、进入钢水中的炉渣为1.83公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、精炼时间为38分钟；
b、按照1.7公斤/吨钢加入石灰，炉渣的二元碱度为5.2；
c、在精炼结束前的2.5分钟，开始按照0.5公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、控制最终钢水中O的重量百分比含量22PPm；
4)按照常规浇注成坯。
本实施例在浇注中钢水流动稳定，共连续浇注了6炉。
实施例5
一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，并控制铁水中的S的重量百分比含量0.00085%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水总量的24%时，开始一次性按照4.13公斤/吨钢加入石灰；
b、控制进入钢水中的炉渣1.83公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、控制精炼时间在38分钟；
b、按照1.7公斤/吨钢加入石灰，并控制炉渣的二元碱度在5.5；由于炉渣的粘度较高，故按照0.9公斤/吨钢加入了萤石；
c、在精炼结束前的1.5分钟，开始按照0.38公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、控制最终钢水中O的重量百分比含量22PPm；
4)按照常规浇注成坯。
本实施例在浇注中钢水流动稳定，共连续浇注了6炉。
当在精炼时，可根据炉渣的粘度在0.8～1.7公斤/吨钢范围内合理加入萤石。
通过表1与本发明各实施例结果的分析对比情况，可看出，本发明实现了其目的要有的钢水流动稳定，连续浇注炉次至少为5炉，大大提高了作业效率，同时还可提高浇注坯的质量；钢水在浇注过程中能实现恒拉速浇钢；塞棒能够实现快速自动控制，开浇后可快速进入自动浇钢，避免了手动浇钢带来的铸坯接痕，同时钢种夹杂物数量减少，夹杂物形态得到控制。同时根据生产现场实际生产情况观察，浇注6炉刚后，塞棒侵蚀较少，结瘤物几乎没有，仍有潜力继续浇注。此方法使钢水内部质量和铸坯质量均得到较好控制。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
Claims (2)
1.一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，并控制铁水中的S的重量百分比含量≤0.002%；
2）进行转炉冶炼：
a、在出钢到钢水重量百分比的20～25%时，开始一次性按照3.3～4.17公斤/吨钢加入石灰；
b、控制进入钢水中的炉渣≤2.5公斤/吨钢；
3）在LF炉中进行精炼：
a、控制精炼时间在30～40分钟；
b、按照0.8～1.7公斤/吨钢加入石灰，并控制炉渣的二元碱度在3～8；
c、在精炼结束前的5分钟内，开始按照0.38～0.52公斤/吨钢一次性加入Ca—Fe线；
d、控制最终钢水中O的重量百分比含量≤25PPm；
4)按照常规浇注成坯。
2.如权利要求1所述的一种提高Ti系含铝镇静钢浇注性能的方法，其特征在于：在精炼时，按照0.8～1.7公斤/吨钢加入萤石。
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