CN103014221B

CN103014221B - 一种生产高铝钢板坯的方法

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Publication number: CN103014221B
Application number: CN201210548744.8A
Authority: CN
Inventors: 王博; 杨州; 张冠锋; 刘美; 刘洪银; 马琳
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN103014221A

Abstract

本发明提供了一种生产高铝钢板坯的方法，该方法包括：采用转炉进行初炼，过程中使用氩气作为底吹气体，控制终点碳含量不小于0.06wt%；出钢过程中严格控制下渣量，并对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业，然后进行造渣；然后，执行LF精炼，其中，将钢水送至LF工位，进行一次喂入铝线，并且在喂铝线的同时进行氩气弱搅拌；一次喂铝后用氩气搅拌，然后通电、补充渣料，进行调温处理，过程中加入Al粒扩散脱氧，保证白渣操作，并进行二次喂铝；对二次喂铝后的钢水进行RH真空处理和成分微调，将钢水中的Al含量调至1.5wt%以上，同时将其它合金成分调至要求范围；然后，将钢水注入中间包，并将钢水从中间包浇注到板坯连铸结晶器内，完成连铸生产，得到高铝钢板坯。

Description

一种生产高铝钢板坯的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体地讲，本发明涉及一种铝含量超过1.5wt%的高铝钢板坯的生产方法。

背景技术

通常，将钢中的[Al]含量大幅度提高到1.5%～2.5%，可保证钢材具有很高的强塑指标和良好的加工性能。然而，转炉-精炼-连铸工艺生产这种高铝钢会面临着许多技术难题，一是如何保证铝与初炼钢液和转炉下渣发生的脱氧反应生成的大量Al₂O₃夹杂物的吸附脱除，从而保证钢液的洁净度；二是在精炼和浇注过程中，如何避免钢水中的铝与所接触的炉渣（尤其是渣中的SiO₂组份）或者耐火材料发生还原反应，从而避免生成大量Al₂O₃夹杂物污染钢液和改变炉渣的物理化学属性，降低其冶金功能。经热力学计算表明，在连铸过程中，如果中间包覆盖渣和结晶器保护渣中的SiO₂含量大于2%，那么就会发生Al还原SiO₂的反应，这将导致钢水的Si成分超标和生成大量Al₂O₃夹杂物堵塞水口；更严重的是，结晶器保护渣一旦发生成分变化，其粘度、熔点、结晶化率等物理性能将发生改变，造成铸坯裂纹、夹渣和粘结漏钢等严重质量事故。

关于高铝钢的生产，公布号为CN102069157A的发明专利申请公开了一种高铝钢的生产方法。该生产方法采用转炉初炼-氩站-LF精炼-RH-连铸工艺路线生产，连浇炉数可达到5-8炉。所述生产方法在转炉出钢后在精炼位置采取分二次喂入铝的方式，可使铝含量达到0.7%～1.1%，其中，第一次喂铝量能使钢水中的铝含量超过0.4%但小于0.7%，第二次喂铝后能使钢水中铝含量至小于1.1%。

公布号为CN102051439A的中国专利公布了一种高铝钢的生产方法。该生产方法采用电弧炉冶炼LF精炼-真空处理连铸过程生产，在LF处理过程中要求先扒除90%～92%的钢渣，再向钢水中加入1%～1.3%的铝，再进一步处理。在该生产方法中，利用电弧炉作为初炼炉，生产效率低，成本较高，且精炼过程需扒渣处理，过程较为复杂。此外，公告号为CN102069157A的发明专利申请中描述的钢中的铝含量为0.7wt%～1.1wt%，难以达到1.5wt%以上，且该方法主要用于方坯生产，难以满足生产难度较大的板坯连铸生产的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种铝含量可达1.5wt%以上的板坯连铸用高铝钢的生产方法。

根据本发明，提供了一种生产高铝钢板坯的方法，所述方法包括下述步骤：采用转炉执行初炼工序，在初炼过程中使用氩气作为底吹气体，控制终点碳含量不小于0.06wt%；出钢过程中严格控制下渣量，并对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业，然后利用造渣材料进行造渣；出钢后执行LF精炼工序，其中，将钢水送至LF工位，进行一次喂入铝线，一次喂铝的量使得钢水中的Al含量增加0.25wt%～0.30wt%，并且在喂铝线的同时进行氩气弱搅拌；一次喂铝后用氩气搅拌，然后通电、补充渣料，进行调温处理，过程中加入Al粒扩散脱氧，保证白渣操作，并进行二次喂铝，二次喂铝的量使钢水中的Al含量增加1.1wt%～1.2wt%；对二次喂铝后的钢水进行RH真空处理和成分微调，将钢水中的Al含量调至1.5wt%以上的同时，将其它各种合金调至成分要求范围；将RH真空处理后的钢水注入中间包，并将钢水从中间包浇注到板坯连铸结晶器内，完成连铸生产，从而得到高铝钢板坯。

根据本发明的一方面，在初炼工序中，使用红净钢包，并且钢包中无残钢、残渣，透气砖的透气效果良好。

根据本发明的一方面，在初炼工序中，当钢水出至1/4时开始进行合金化，并且在钢水出至3/4时加完进行合金化的材料，其中，对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业的步骤包括：加入重量为钢水总量的0.15%的Al进行合金化和脱氧，并且加入中锰进行合金化，同时加入增碳剂增碳。

根据本发明的一方面，造渣材料具有小于30mm的粒度，造渣材料的加入时机为在放钢1/2时开始加入，至3/4时加完。根据本发明，造渣材料为合成渣或者为活性石灰和萤石，其中，石灰与萤石的重量比在7:3至9:1的范围内，石灰中的SiO₂<1wt%，萤石中的SiO₂<2.5wt%。

根据本发明的一方面，在LF精炼工序的整个冶炼过程不得裸露钢水，处理终点不加覆盖剂，其中，在LF精炼工序中的造渣采用铝酸钙渣系，并且将CaO/Al₂O₃控制在1.2～1.5。

根据本发明的一方面，在连铸生产工序中，开浇时用氩气充满中间包后再开浇，中间包适当加入钙块；当中间包的液位上升至正常液位的2/3时开始拉坯，确保长水口插入液面。

根据本发明的一方面，在连铸生产工序中，当中间包的钢液与稳流器齐平时，开始添加多层覆盖剂，其中，添加到中间包的多层覆盖剂含有CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃和C，并且每吨钢水中添加到中间包的覆盖剂的量为0.6kg～1kg。

根据本发明的一方面，在连铸生产工序中，用于结晶器的保护渣包括低于7wt%的SiO₂、25wt%～45wt%的CaO、5wt%～10wt%的Al₂O₃、15wt%～2wt%的CaF₂、15wt%～25wt%的B₂O₃、0～5wt%的MgO、5wt%～10wt%的Na₂O、0～3wt%的Fe₂O₃以及余量的不可避免的杂质。

根据本发明的一方面，所述保护渣的熔点为900℃～1200℃，每吨钢水加入的保护渣的量为0.2kg～0.4kg。

根据本发明的一方面，在连铸生产工序中，浇注过程使用防堵水口，并且将浸入式水口板间氩封流量控制在6L/min～9L/min。

因此，采用本发明所提出的冶炼高铝钢的方法冶炼高铝钢，工序过程相对简单，易于控制，能够在板坯连铸机上实现多炉连浇，在连铸机拉速控制在1.1～1.3m/min时，连续三炉连浇后并没有出现水口结瘤的现象。而且，根据本发明的方法能够生产出铝含量高达1.5wt%以上的钢，并且钢水成分、铸坯质量均能满足高铝钢钢种的要求，铸坯无凹陷和裂纹，用火焰清理后未发现皮下裂纹。

具体实施方式

在本说明书中，除非另外明确地指出，否则这里描述的元素的含量均为重量百分比（wt%）。

本发明提供了一种生产铝含量超过1.5wt%的高铝钢板坯的方法，该方法采用转炉初炼-LF（Ladle furnace）精炼-RH真空处理-连铸生产工艺路线。下面将详细地描述根据本发明的生产铝含量超过1.5wt%的高铝钢板坯的方法。

根据本发明的生产铝含量超过1.5wt%的高铝钢板坯的方法，使用转炉作为初炼炉进行初炼，在初炼过程中底吹气体使用氩气，控制终点碳含量不小于0.06wt%；出钢过程中严格控制下渣量，并对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业，加入粒度小于30mm的造渣材料进行造渣。

然后，在出钢后执行LF精炼工序。具体地讲，将钢水送至LF工位，进行一次喂入铝线，一次喂铝的量使得钢水中的Al含量增加0.25wt%～0.30wt%，并且在喂铝线的同时进行氩气弱搅拌；一次喂铝后用氩气搅拌，然后通电、补充渣料，进行调温处理，过程中加入Al粒扩散脱氧，保证白渣操作，并进行二次喂铝，二次喂铝的量使钢水中的Al含量增加1.1wt%～1.2wt%。

接着，对二次喂铝后的钢水进行RH真空处理和成分微调，将钢水中的Al含量调至1.5wt%以上的同时，将其它各种合金调至成分要求范围。同时，为了避免钢水被氧化，整个RH真空处理过程要求渣面不结壳。

最后，将RH真空处理后的钢水注入中间包，并将钢水从中间包浇注到板坯连铸结晶器内，完成连铸生产，从而得到高铝钢板坯。

具体地讲，根据本发明的方法，在转炉初炼工序中，底吹气体应使用氩气，禁止使用含氮气体，并应仔细检查确保无氮气泄露，避免钢水增氮。这里，转炉吹炼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，入炉原料先进行铁水预处理脱硫，脱硫完毕扒净铁水表面的渣，采用一次拉碳，终点压枪时间不低于60s。

根据本发明，在转炉初炼工序中，为了降低钢水出钢过程中的温降和减少钢水被污染的机会，必须使用红净钢包，并且保证钢包中无残钢、残渣，为了方便后面的精炼操作，要求透气砖透气效果良好。

另外，在根据本发明的转炉初炼工序中，为了减少钢液的回硅，出钢过程要严格控制下渣量，必要时采取留钢操作。具体地讲，当钢水出至1/4时开始合金化，钢水出至3/4时加完；不加入硅铁或硅锰合金而是加入中锰（即，中碳锰铁）进行合金化；同时为了减少钢液增氮，出钢过程采用优质低氮增碳剂。

此外，根据本发明，在初炼工艺的出钢过程中，对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业的步骤包括：加入铝的含量为钢水总重的0.15%的铝锭进行合金化和脱氧，并且加入中锰进行合金化，同时加入增碳剂增碳，加入合成渣或者活性石灰和萤石进行造渣，其中，石灰与萤石的重量比为70%～90%：30%～10%，其中，石灰中的SiO₂<1wt%，萤石中的SiO₂<2.5wt%，加入时机为在放钢1/2时开始加入，至3/4时加完。

在根据本发明的生产高铝钢板坯的方法中，在LF精炼中，一次喂入铝线的同时进行氩气弱搅拌，严禁裸露钢液。在一次喂铝后，通电前进行小氩气搅拌，尽量使氩气充满钢液上方净空，大氩气搅拌时，应保证微正压操作，除尘风机抽气量应适当调小。通电后根据炉渣流动性补充适量活性石灰调渣，使用Al粒或Al屑作为脱氧剂，禁止使用含Si改质剂，需保证白渣时间>20min。

在根据本发明的LF精炼工序中，为了增加铝的收得率，整个冶炼过程不得裸露钢水；为了避免钢水回硅，处理终点不加覆盖剂。

另外，LF精炼造渣采用铝酸钙渣系，CaO/Al₂O₃控制在1.2～1.5，对于低碳钢而言，将CaO/Al₂O₃控制在1.6～1.8。

在根据本发明的生产高铝钢板坯的方法中，在RH真空处理工序中，在RH炉达到预定的真空度后进行铝合金化，将钢水中的铝含量调至1.5wt%以上，其中，铝合金化过程为了准确控制RH终点铝含量，采用分批添加，禁止一批次同时加入。将钢水中的合金元素调整至合格（即，达到钢水成分的要求范围）后，保证RH循环时间大于8min，处理终点不加覆盖剂。

在根据本发明的生产高铝钢板坯的方法中，在连铸生产工序中，开浇时要用氩气充满中间包后再开浇，中间包适当加入钙块；当中间包的液位上升至正常液位的2/3时开始拉坯，确保长水口插入液面。

此外，根据本发明，在连铸生产工序中，中间包的钢液与稳流器齐平时开始添加高铝钢专用多层覆盖剂，为了避免钢水中[Al]氧化要求而加入的覆盖剂中所含有的碳化稻壳不允许和钢水发生接触，和钢水接触的覆盖剂中的SiO₂含量低于5wt%。优选地，加入中间包的用于本发明的高铝钢板坯的覆盖剂可以含有CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃和C，中间包的覆盖剂加入量可以为0.6～1kg/t_钢。

根据本发明的方法，在连铸生产工序中，采用高铝钢专用连铸结晶器保护渣，为了减少[Al]被氧化，控制保护渣中的SiO₂含量低于7wt%，并且引入Fe₂O₃组份，使其比(SiO₂)优先与[Al]反应，而引入的替代组份因参与反应发生成分变化，但对保护渣的性能影响相对较小。保护渣具有良好的玻璃化性能在碱度、Al₂O₃及其它成分变化时，熔渣样断口均应为玻璃态或析出少量晶体，粘度随温度降低变化平缓，粘度-温度曲线转折点温度不宜过高。

根据本发明，优选地，保护渣可以含有SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、CaF₂、MgO、CaO、Al₂O₃、B₂O₃，以所述结晶器保护渣的总重量为基准，SiO₂的含量为0～7wt%，CaO的含量为25wt%～45wt%，Al₂O₃的含量为5wt%～10wt%，CaF₂的含量为15wt%～2wt%，B₂O₃的含量为15wt%～25wt%，MgO的含量为0～5wt%，Na₂O的含量为5wt%～10wt%，Fe₂O₃的含量为0～3wt%，其余为不可避免的杂质。

此外，根据本发明，用于高铝钢结晶器的保护渣的熔点优选地为900℃～1200℃。结晶器保护渣的用量可调节范围较宽，优选地，所述结晶器保护渣的用量可以为0.2～0.4kg/t_钢水。

另外，根据本发明，在连铸生产工序中，浇注过程使用防堵水口，并且为了防止保护渣液面翻腾塞棒和结晶器内不吹氩气，将浸入式水口板间氩封流量控制在6L/min～9L/min。

下面将结合具体的实施例来进一步详细地描述根据本发明的生产高铝钢板坯的方法。

实施例1

本实施例用于说明根据本发明的方法对TRIP600高铝钢板坯的制备。

（1）转炉初炼

在120吨转炉内加入120吨铁水和10吨废钢进行吹炼（这里，120吨转炉指的是转炉的出钢量为120吨），加入优质低硫活性石灰和优质造渣材料，渣料于终点前3min加完，采用单渣工艺冶炼，终渣碱度控制在3.5左右；采用一次拉碳，终点压枪时间不低于60s。22min后结束吹炼，终点[C]为0.10wt%，终点温度为1680℃；转炉出钢采用滑板挡渣出钢，挡渣使得进入钢包中的渣量为5kg/t_吨钢，钢水出至1/4时开始加入中锰进行合金化，钢水出至3/4时加完；在出钢过程中，加入优质低氮增碳剂增碳，加入200kg铝锭进行铝合金化和脱氧，同时加入20kg/t_钢的铝锰铁进行合金化；出钢过程加入粒度小于30mm的活性石灰720kg和萤石80kg，加入时机在放钢1/2时开始，至3/4时加完。

（2）LF精炼

钢水到位后，首先进行喂铝操作，用喂丝机喂入350kg铝线，喂入时间在6min完成，喂线同时以保证钢水不裸露为基准进行氩气弱搅拌；送电调渣前进行小氩气搅拌2min，然后补充650kg活性石灰，白渣冶炼20min，过程中加入Al粒脱氧，一次取样分析后，继续进行喂铝线造作，将钢中铝调整至1.5wt%以上。

（3）RH真空处理

RH精炼采用下述处理模式：待RH炉到达66.7Pa的真空度后，根据取样分析结果进行成分微调，合金元素调整合格后，循环操作10min，RH出站温度为1550℃～1580℃。

（4）连铸

RH真空处理合格后的钢水到达连铸平台进行浇注，铸坯板坯的断面为250mm×1800mm，拉速为1.2m/min～1.3m/min；通过钢包长水口将钢液注入中间包，钢包长水口与钢包下水口连接处采用密封垫密封，并通过氩气保护，中间包钢液与稳流器齐平时，开始添加高铝钢专用多层覆盖剂，加入量为0.9kg/t_钢；中间包温度为1525～1535℃；结晶器和中间包之间的浸入式水口使用防堵水口，塞棒和结晶器内不吹氩，浸入式水口板间氩封流量控制在8L/min；结晶器采用非正弦振动模式。

采用该实施例的方法生产出Al含量超过1.5wt%的TRIP600高铝钢，钢种成分标准及生产检测数据如表1所示。

实施例2

本实例用于说明根据本发明的方法对TRIP600高铝钢板坯的制备。

除了在该实施例中在转炉初炼结束后的出钢过程中加入800kg的合成渣之外，按照与实施例1的方法基本相同的方法制备TRIP600高铝钢板坯。

实施例3

除了在该实施例的连铸生产工序中，中间包覆盖剂的加入量为0.6kg/t_钢之外，按照与实施例1的方法基本相同的方法制备TRIP600高铝钢板坯。

表1实施例1至3的钢种成分(单位：wt％)及其性能

检测项目	C	Si	Mn	P	S	Alt	Ceq	T[O]	N
										标准	≤0.20	≤0.50	≤1.70	≤0.035	≤0.035	1.50-2.0	≤0.44		≤0.004
实施例1	0.15	0.18	1.49	0.017	0.002	1.52	0.41	0.0021	0.0031
										实施例2	0.15	0.08	1.48	0.015	0.003	1.58	0.41	0.0016	0.0032
实施例3	0.15	0.11	1.50	0.019	0.003	1.54	0.41	0.0019	0.0027

由上面的表1可以看出，按照本发明提供的方法生产的实施例1至实施例3的TRIP600高铝钢符合标准，各实施例的高铝钢中的Al含量均超过1.5wt％，而且板坯的成分稳定，浇注过程顺行。而且，钢中非金属夹杂物级别低，各项性能指标均可满足标准要求。

因此，采用本发明的方法生产出的钢中的铝含量高达1.5wt％以上，钢水成分、铸坯质量均能满足高铝钢钢种的要求，铸坯无凹陷和裂纹，用火焰清理后未发现皮下裂纹。铸坯内部质量合格，中心疏松为0.5-1.0级，中心偏析在C类0.5级-B类1.0级之间。

经实际生产证明，在连铸机拉速控制在1.1m/min～1.3m/min时，连续三炉连浇后并没有出现水口结瘤的现象。因此，采用本发明所提出的冶炼高铝钢的方法冶炼高铝钢，工序过程相对简单，易于控制，能够在板坯连铸机上实现多炉连浇。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出各种形式和细节上的改变。

Claims

1.一种生产高铝钢板坯的方法，其特征在于所述方法包括下述步骤：

采用转炉执行初炼工序，在初炼过程中使用氩气作为底吹气体，控制终点碳含量不小于0.06wt％；出钢过程中严格控制下渣量，并对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业，然后利用造渣材料进行造渣；

出钢后执行LF精炼工序，其中，将钢水送至LF工位，进行一次喂入铝线，一次喂铝的量使得钢水中的Al含量增加0.25wt％～0.30wt％，并且在喂铝线的同时进行氩气弱搅拌；一次喂铝后用氩气搅拌，然后通电、补充渣料，进行调温处理，过程中加入Al粒扩散脱氧，保证白渣操作，并进行二次喂铝，二次喂铝的量使钢水中的Al含量增加1.1wt％～1.2wt％，其中，在LF精炼工序的整个冶炼过程不得裸露钢水，处理终点不加覆盖剂，在LF精炼工序中的造渣采用铝酸钙渣系，并且将CaO/Al₂O₃控制在1.2～1.5；

对二次喂铝后的钢水进行RH真空处理和成分微调，将钢水中的Al含量调至1.5wt％以上的同时，将其它各种合金调至成分要求范围；

将RH真空处理后的钢水注入中间包，并将钢水从中间包浇注到板坯连铸结晶器内，完成连铸生产，从而得到高铝钢板坯，

其中，在连铸生产工序中，当中间包的钢液与稳流器齐平时，开始添加多层覆盖剂，

在连铸生产工序中，用于结晶器的保护渣包括低于7wt％的SiO₂、25wt％～45wt％的CaO、5wt％～10wt％的Al₂O₃、15wt％～2wt％的CaF₂、15wt％～25wt％的B₂O₃、0～5wt％的MgO、5wt％～10wt％的Na₂O、0～3wt％的Fe₂O₃以及余量的不可避免的杂质，其中，所述保护渣的熔点为900℃～1200℃。

2.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于在初炼工序中，使用红净钢包，并且钢包中无残钢、残渣，透气砖的透气效果良好。

3.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于在初炼工序中，当钢水出至1/4时开始进行合金化，并且在钢水出至3/4时加完进行合金化的材料，

其中，对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业的步骤包括：加入重量为钢水总量的0.15％的Al进行合金化和脱氧，并且加入中锰进行合金化，同时加入增碳剂增碳。

4.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于造渣材料具有小于30mm的粒度，造渣材料的加入时机为在放钢1/2时开始加入，至3/4时加完，

其中，造渣材料为合成渣或者为活性石灰和萤石，其中，石灰与萤石的重量比在7:3至9:1的范围内，石灰中的SiO₂<1wt％，萤石中的SiO₂<2.5wt％。

5.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于在连铸生产工序中，开浇时用氩气充满中间包后再开浇，中间包适当加入钙块；当中间包的液位上升至正常液位的2/3时开始拉坯，确保长水口插入液面。

6.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于

其中，添加到中间包的多层覆盖剂含有CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃和C，并且每吨钢水中添加到中间包的覆盖剂的量为0.6kg～1kg。

7.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于每吨钢水加入的保护渣的量为0.2kg～0.4kg。

8.根据权利要求1所述的生产高铝钢板坯的方法，其特征在于在连铸生产工序中，浇注过程使用防堵水口，并且将浸入式水口板间氩封流量控制在6L/min～9L/min。