CN103160634A - 一种炼钢方法及其应用以及一种连铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢方法及其应用以及一种连铸方法，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，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤100ppm；并加入熔渣发泡剂以吸附钢水中的夹杂，所述熔渣发泡剂的发气量为大于或等于90升/千克；(3)在出钢后对钢包中的钢水进行吹送氩气将钢水进行调温处理，并根据钢水成分进行选择性喂铝和喂碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的中限。本发明提供的炼钢方法能够对钢水成分进行精确控制并对炼钢的节奏进行调控，且工艺时间短、温降小、能耗低。

Description

一种炼钢方法及其应用以及一种连铸方法

技术领域

本发明涉及一种炼钢方法及其应用以及一种连铸方法。

背景技术

传统的炼钢工艺通常包括转炉炼钢、氩站吹氩、LF炉精炼、RH真空精炼等步骤，而传统的炼钢生产工艺流程在生产高品质钢的质量控制上，有不可替代的优势，如利用LF炉进行造渣精炼、调温处理，利用RH真空精炼处理可以进一步去除夹杂和合金成份微调，具体可见如图1所示的传统炼钢工艺流程示意图。但是，在一些普通钢的冶炼上，则一般不需要利用RH真空精炼处理，也不需要利用LF炉进行造渣精炼，而只将LF炉作为加热的工具进行温度控制。因此，往往会因为受场地限制的原因，以及由于工艺线路复杂的原因，从上工序到下工序往往需要钢包运输车、回转台、吊车吊运等，因此存在炼钢工艺的工序时间较长，过程温降大，LF炉加热时间长而导致能耗增加等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺时间短、温降小、能够降低能耗并降低成本的新的炼钢方法。

本发明的发明人通过总结对现有技术中的部分钢种的传统工艺参数进行了统计，具体如下表1所示。

表1

由上表1中统计的数据可以看出，氩站出站温度要远远大于连铸中包需要的温度，但是由于工艺的需要，必须经过各种倒运到LF炉，造成平均节奏时间长达90.26min，如果过程温降按1℃/min计算，则必须对LF炉加热才能满足浇注的需要，LF炉加热升温速度一般为3-4℃/min，统计数据平均加热时间为13min。由此可见，现有的传统工艺耗时较长，因此，会在无形中增加能耗和炼钢成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种炼钢方法，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，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤100ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的下限和中限之间，其他成分调整为钢种要求的中限；并在出钢后，向钢水表面加入熔渣发泡剂以吸附钢水中的夹杂，所述熔渣发泡剂的发气量为大于或等于90升/千克；

(3)在出钢后对钢包中的钢水进行吹送氩气将钢水进行调温处理，并根据钢水成分进行选择性喂铝和喂碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的中限。

本发明还提供了上述炼钢方法在冶炼普通碳素钢或合金钢中的应用。

本发明还提供了一种连铸方法，该方法包括将冶炼得到的钢水注入中间包并从中间包浇注到结晶器中以被连续拉动和冷却，其中，所述冶炼得到的钢水为通过本发明所述的炼钢方法得到的钢水。

如上述分析可知，在一些普通钢的冶炼上，不需要进行RH真空处理，也不需要在LF炉进行造渣精炼，LF仅作为加热的工具进行节奏和温度的控制，因此，传统工艺的工艺路线太长，各种运输也会浪费大量的时间，LF炉加热也仅是补充了过程钢包的温降，会造成大量的能耗浪费。为此，本发明的发明人尝试采用一种全新的生产组织模式，即，不经过精炼工序，而是经转炉氩站对成分和温度直接进行控制，直接到后续的连铸浇铸。因此，本发明提供的炼钢方法不但能够对钢水成分进行精确控制，还能够对炼钢的节奏进行调控，是一种工艺时间短、温降小、并能够降低炼钢的能耗并实现低成本炼钢的新模式，且本发明的炼钢方法可以广泛应用于各种钢，特别是普通碳素钢或合金钢的冶炼。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是传统炼钢方法的工艺流程示意图；

图2是本发明提供的炼钢方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图2所示，本发明提供的炼钢方法包括下述步骤：

(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，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤100ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的下限和中限之间，其他成分调整为钢种要求的中限；并在出钢后，向钢水表面加入熔渣发泡剂以吸附钢水中的夹杂，所述熔渣发泡剂的发气量为大于或等于90升/千克；

(3)在出钢后对钢包中的钢水进行吹送氩气将钢水进行调温处理，并根据钢水成分进行选择性喂铝和喂碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的中限。

按照本发明，所述步骤(1)的转炉吹炼冶炼钢水的方法可以为本领域技术人员公知的各种方法，只是在采用本发明的工艺流程后，生产节奏时间缩短，理论上可以降低出钢温度，但在实际生产中，由于省略了LF炉对温度的补充，以及钢包温降的不确定性，所以优选在步骤(1)中，转炉出钢温度比传统工艺的出钢温度略高，以确保生产的稳定顺行，因此，所述转炉出钢温度优选为1660-1700℃，更优选为1670-1680℃。所述转炉吹炼时间通常可以为15-25分钟，吹炼终点碳含量通常可以为0.06-0.15重量％。

需要说明的是，所述的钢水的量均指的是以初炼得到的钢水为基准。所述“ppm”均指的是质量含量。

按照本发明，在步骤(2)中，增碳剂的加入量只要使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的下限和中限之间即可，合金化的目的是根据钢种需要使钢水中的其他成分调整为钢种要求的中限。在步骤(3)中，对钢水进行喂碳的目的使得钢水中的碳含量调整为钢种成分要求的中限。其中，所述“中限”和“下限”指的是以钢种所要求的各成分含量的“下限值与上限值范围之间的中间值”或“下限值”为基准上下波动10重量％的范围。

按照本发明，步骤(2)中，在出钢过程中，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧，是为了在合金化之前通过加入增碳剂，使增碳剂和钢水中的活度氧[O]发生反应，生成CO气泡，从而起到搅动钢包内的钢水，以强制增碳剂在钢包内的传质和熔化。因此，在步骤(2)中，只要调整对钢水进行增碳的顺序即可以满足即使减少了现有技术的精炼的步骤也同样能够达到出钢过程中对钢水的成分控制和质量要求。

按照本发明，可以根据出钢过程中钢水中的活度氧的含量来适当选择本发明所述步骤(2)中的增碳、选择性脱氧以及合金化的方法。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。优选情况下，按照本发明，步骤(2)中，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧的方法包括：

按照本发明的一种具体实施方式，若步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞100ppm且≤500ppm，先对钢水进行增碳，并在增碳后对钢水进行脱氧和合金化。

按照本发明的一种具体实施方式，若步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞500ppm，先向钢水中加入部分脱氧材料，并对钢水进行增碳，然后再加入部分脱氧材料，然后对钢水进行合金化。

在采用本发明的工艺流程后，钢水在钢包的停留时间大大缩短。

按照本发明，步骤(2)中，所述将钢水进行增碳的方法以及将钢水进行脱氧、合金化的方式可以采用本领域技术人员所公知的常规方式进行，例如，所述增碳的方法一般为在出钢过程中，向钢水中加入增碳剂；所述增碳剂可以为各种常规的增碳剂，例如，选自无烟煤、沥青焦和石油焦等中的一种或多种，以使得钢水中的碳含量满足不同钢种碳含量的要求。优选情况下，为了提高增碳剂的熔化性能，以使其快速进入钢液中，并使冶炼得到的钢水的成分均匀，所述增碳剂为碳锰合金球(所述碳锰合金球中的碳含量一般为35-45重量％，锰含量一般为30-40重量％，磷含量小于1重量％，S含量小于0.2重量％，N含量为0-0.1重量％)，所述碳锰合金球的颗粒直径可以为20-60毫米。在步骤(2)中，所述增碳剂的用量可以根据不同钢种碳含量需要而定，只要使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的下限和中限之间即可。所述脱氧的方法一般为在出钢过程中，向钢水中加入脱氧材料，步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞100ppm且≤500ppm，以每吨钢水的量计，脱氧所用脱氧材料的加入量为2-3千克；步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞500ppm，为了能够一次性脱氧到位，避免二次脱氧，优选情况下，以每吨钢水的量计，先加入的部分脱氧材料的量为0.3-1千克；以每吨钢水的量计，所述脱氧材料的总加入量为2-4.5千克。所述脱氧材料可以为本领域技术人员公知的各种脱氧材料，为了更加利于脱氧产物的上浮，并防止生成的A1₂O₃夹杂堵塞水口，并能够优选保证一次性脱氧到位，避免二次脱氧，所述脱氧材料优选为硅钙钡脱氧剂。所述合金化的方法一般为在出钢过程中，根据不同钢种对钢种成分的要求向钢水中加入合金(例如，铬铁、钼铁、锰铁、硅铁等合金)，以对钢水进行初步合金化，以满足钢水中各成分的含量要求。出钢过程中进行增碳、选择性脱氧以及合金化一般指的是将钢水出钢到钢包中的重量为1/10-1/3左右时，开始对钢水进行增碳、选择性脱氧和合金化。

在传统的炼钢工艺中，出完钢后通常需要向钢水中加入石灰和萤石进行钢包覆盖，然后在后续的LF炉加热过程中经过石灰熔化进行造渣精炼。在采用本发明的炼钢工艺流程后，不经过LF工序，所以石灰在钢包不易于熔化，因此石灰不易起到精炼和吸附夹杂的作用。因此，在步骤(2)中，在出钢后，向钢水表面加入熔渣发泡剂进行钢包覆盖，以吸附钢水中的夹杂，在钢包进入氩站时熔渣发泡剂已经熔化，从而可以在后续的吹氩过程中进行渣精炼和夹杂的吸附。为了便于熔渣发泡剂的快速熔化，所述熔渣发泡剂的发气量为大于或等于90升/千克。本发明对所述熔渣发泡剂没有特别限定，可以选自本领域公知的各种熔渣发泡剂，只要满足其发气量大于或等于90升/千克即可有效实现其快速熔化。优选情况下，所述熔渣发泡剂含有CaO和CaF₂，以该熔渣发泡剂的总重量为基准，所述CaO的含量为≥50重量％，所述CaF₂的含量为5-10重量％；所述熔渣发泡剂的粒度通常小于15毫米，优选为5-10毫米；水分含量通常≤0.5重量％。其中，所述熔渣发泡剂的“粒度”指的是：通常球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的颗粒，可将与所述不规则的颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。以每吨钢水的量计，所述熔渣发泡剂的用量可以为1-3千克。

按照本发明，步骤(3)中，所述吹送氩气的方法可以采用本领域常规的吹氩方式，优选情况下，所述吹送氩气的方法包括先进行强吹氩，再进行软吹氩，所述强吹氩的目的一方面可以促进夹杂的上浮，净化钢液，另一方面还可以调节钢水温度；所述软吹氩的目的是进一步调节钢液的温度使其满足后续连铸工序的温度要求。

按照本发明的一种优选的实施方式，步骤(3)中，在出钢后，可以通过氩站对钢包中的钢水进行强吹氩气以将钢水进行调温处理同时促进夹杂的上浮，并根据钢水成分进行选择性喂铝并进行喂碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的中限；然后再进行软吹氩进一步调整钢水的温度，使其适合于后续的连铸工艺的温度要求。所述强吹氩指钢包内钢水液面要能翻腾，但不能翻出钢包；软吹氩指钢包内钢水液面不能翻腾，即，不能将钢包内覆盖钢水液面的液渣层吹开，钢水液面只有波动。例如，强吹氩的强度可以按照每1分钟使钢水的温度降低2-3℃，强吹氩的氩气吹送时间可以为1-3分钟；所述软吹氩的强度可以按照每1分钟使钢水的温度降低0.5-1.5℃，软吹氩的氩气吹送时间可以为6-8分钟。

按照本发明，优选情况下，通常在进行强吹氩后，对钢水进行取样，测温、定氧，并根据钢水中活度氧的含量判断是否需要进行喂铝以及喂铝的量，并进行温度调整。因此，按照本发明，所述选择性喂铝的方法包括：步骤(3)中，选择性喂铝的方法包括：以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，不进行喂铝；钢水的活度氧含量为＞50ppm，对钢水进行喂铝，喂铝的量使得钢水中活度氧含量为≤50ppm。所述喂铝的方法为本领域技术人员所公知，且喂铝的量只要满足喂铝后钢水中活度氧含量要求即可，例如，向钢水中加入的铝可以为铝线和/或铝丸。以铝线为例，优选地，活度氧含量为大于50ppm至60ppm，喂铝的量可以为40-60米铝线/炉(120-140吨钢水)；活度氧含量为61-70ppm，喂铝的量可以为90-110米铝线/炉(120-140吨钢水)；活度氧含量为71-80ppm，喂铝的量可以为140-160米铝线/炉(120-140吨钢水)；活度氧含量为大于80ppm，可以先喂150米铝线/炉(120-140吨钢水)，然后二次定氧，根据氧活度，按照上述要求进行二次喂铝线，通常喂铝的量可以为170-200米铝线/炉(120-140吨钢水)。

按照本发明，步骤(3)中，所述选择性喂碳的量根据不同钢种碳含量而定，并只要使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的中限即可。所述喂碳的方法为本领域技术人员所公知，例如，向钢水中加入的碳可以为碳线或者碳丸。

按照本发明，如图2所示，在转炉吹炼之前，将铁水进行脱硫以及转炉提钒的方法可以采用本领域技术人员公知的方法进行，在此不再赘述。

本发明提供的上述炼钢方法可以广泛应用于各种钢，特别是普通碳素钢或合金钢的冶炼。

本发明还提供了一种连铸方法，该方法包括将冶炼得到的钢水注入中间包并从中间包浇注到结晶器中以被连续拉动和冷却，其中，所述冶炼得到的钢水为通过本发明所述的炼钢方法得到的钢水。

由于本发明的改进只是对钢水冶炼方法的改进，因此，对于连铸过程中的连铸步骤、条件均没有特别限定，可以采用本领域常规的连铸方法进行。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。

优选情况下，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本领域技术人员所公知的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％。以每吨钢水的量计，所述中间包覆盖剂的用量可以为0.3-0.5千克。

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，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％。以每吨钢水的量计，所述结晶器保护渣的用量可以为0.3-0.6千克。

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。

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均可以按照本领域常规的方法和条件进行，在这里不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。

下述实施例按照GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准对得到的钢坯进行非金属夹杂物含量测定。

实施例1-2中所用的熔渣发泡剂含有CaO和CaF₂，以该熔渣发泡剂的总重量为基准，所述CaO的含量为≥50重量％，CaF₂的含量为10重量％(发气量为95升/千克，水分含量小于0.5重量％，粒度为5-10毫米)。

实施例1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1-2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20型碳素钢的制备。

(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1680℃；

(2)出钢

将步骤(1)得到的钢水出钢到钢包中(钢水中活度氧含量为＞100ppm且＜500ppm)，出钢到10吨时(为钢水总重量1/10左右)先加入增碳剂碳锰合金球进行增碳(增碳剂加入量为2.7千克/吨钢水，使得C含量为钢种标准要求要求的下限和中限之间)，然后再加入硅钙钡脱氧剂(脱氧剂加入量为2.5-3千克/吨钢水)，并加入锰硅合金、硅铁合金，进行Si、Mn元素的合金化，合金加入量以控制Si、Mn等含量在钢种标准要求的中限附近，钢水中活度氧含量为＜100ppm；在合金化后向钢包内加入1-2千克/吨钢水熔渣发泡剂；

(3)吹送氩气

出钢毕将钢包运至炉后吹氩站，在氩气吹送压力为2MPa条件下对钢水进行强吹氩搅拌2分钟(钢水液面翻腾；强吹氩的强度每1分钟使钢水的温度降低3℃)，取样，定氧，钢水中活度氧含量为60ppm(质量含量)，碳含量为0.20重量％；吹氩过程向钢包内喂入60米铝线，无需喂碳线，使得钢液中活度氧含量为25ppm(质量含量)，使钢液中碳含量为钢种要求的中限；然后在氩气吹送压力为0.4MPa条件下对钢水进行软吹氩搅拌8分钟(钢水液面不翻腾，只有波动；软吹氩的强度每1分钟使钢水的温度降低1℃)，出站钢水温度为1595℃；

(4)连铸

将吹氩后的钢水在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；将钢液浇进中间包，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/吨钢水)，加入结晶器保护渣(加入量为0.4千克/吨钢水)；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20钢，钢种成分标准以及生产检测数据如表2所示，生产1炉20钢，从开始出钢到开浇耗时为30分钟。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的20型碳素钢的制备。

(1)转炉初炼

在120吨转炉内加入[C]含量＜3.6重量％的铁水140吨进行吹炼，15分钟后结束吹炼，终点[C]为0.04重量％，终点温度1680℃；

(2)出钢

将步骤(1)得到的钢水出钢到钢包中(钢水中活度氧含量为＞500ppm重量％)，出钢到10吨时(为钢水总重量1/10左右)先加入硅钙钡脱氧剂(脱氧剂加入量为0.3-1千克/吨钢水)，并加入增碳剂碳锰合金球进行增碳(增碳剂加入量为4.33千克/吨铁水，使得C含量为钢种标准要求的下限和中限之间)，然后再加入硅钙钡脱氧剂(脱氧剂加入量为2.5-3千克/吨铁水)并加入锰硅合金、硅铁合金，进行Si、Mn元素的合金化，合金加入量以控制Si、Mn等含量在钢种标准要求的中限附近，钢水中活度氧含量为＜100ppm；在合金化后向钢包内加入1-2千克/吨钢水熔渣发泡剂；

(3)吹送氩气

出钢毕将钢包运至炉后吹氩站，在氩气吹送压力为1.5MPa条件下对钢水进行强吹氩搅拌3分钟(钢水液面翻腾；强吹氩的强度每1分钟使钢水的温度降低2℃)，取样，定氧，钢水中活度氧含量为80ppm(质量含量)，碳含量为0.19重量％；吹氩过程向钢包内喂入150米铝线，100米碳线，使得钢液中活度氧含量为30ppm(质量含量)，使钢液中碳含量为钢种要求的中限；然后在氩气吹送压力为0.4MPa条件下对钢水进行软吹氩搅拌6分钟(钢水液面不翻腾，只有波动；软吹氩的强度每1分钟使钢水的温度降低0.5℃)，出站钢水温度为1595℃；

(4)连铸

将吹氩后的钢水在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；将钢液浇进中间包，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/吨钢水)，加入结晶器保护渣(加入量为0.4千克/吨钢水)；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2的方法连续生产7炉20钢，钢种成分标准以及生产检测数据如表2所示，生产1炉20钢，从开始出钢到开浇耗时为30分钟。

表2

根据实施例1和实施例2的结果以及上表1的结果可以看出，采用本发明的炼钢方法能够得到的铸坯中各成分含量均满足钢种标准中各成分含量的要求，且由于不经过精炼工序，而是经转炉氩站对成分和温度直接进行控制，能够大大缩短工艺时间、且温降小、能耗低。

Claims (11)

1.一种炼钢方法，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，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤100ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的下限和中限之间，其他成分调整为钢种要求的中限；并在出钢后，向钢水表面加入熔渣发泡剂以吸附钢水中的夹杂，所述熔渣发泡剂的发气量为大于或等于90升/千克；

(3)在出钢后对钢包中的钢水进行吹送氩气将钢水进行调温处理，并根据钢水成分进行选择性喂铝和喂碳，使以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，使得钢水中碳含量调整为钢种成分要求的中限。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述转炉出钢温度为1660-1700℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，在进行合金化之前对钢水进行增碳并进行选择性脱氧的方法包括：

步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞100ppm且≤500ppm，先对钢水进行增碳，并在增碳后对钢水进行脱氧和合金化；

步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞500ppm，先向钢水中加入部分脱氧材料，并对钢水进行增碳，然后再加入部分脱氧材料，然后对钢水进行合金化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(2)中，步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞100ppm且≤500ppm，以每吨钢水的量计，脱氧所用脱氧材料的加入量为2-3千克；步骤(1)的转炉终点钢水的活度氧含量＞500ppm，以每吨钢水的量计，先加入的部分脱氧材料的量为0.3-1千克；以每吨钢水的量计，所述脱氧材料的总加入量为2-4.5千克。

5.根据权利要求1、3或4所述的方法，其中，所述增碳剂为碳锰合金球，所述碳锰合金球的颗粒直径为20-60毫米。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述脱氧材料为硅钙钡脱氧剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，所述熔渣发泡剂含有CaO和CaF₂，以该熔渣发泡剂的总重量为基准，所述CaO的含量为≥50重量％，所述CaF₂的含量为5-10重量％；所述熔渣发泡剂的粒度小于15毫米，水分含量≤0.5重量％；以每吨钢水的量计，所述熔渣发泡剂的用量为1-3千克。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，所述吹送氩气的方法包括先进行强吹氩，再进行软吹氩，强吹氩的氩气吹送压力为大于1MPa，强吹氩的氩气吹送时间为1-3分钟；软吹氩的氩气吹送压力为0.2-0.5MPa，软吹氩的氩气吹送时间为6-8分钟。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，选择性喂铝的方法包括：以钢水的总重量为基准，钢水的活度氧含量为≤50ppm，不进行喂铝；钢水的活度氧含量为＞50ppm，对钢水进行喂铝，喂铝的量使得钢水中活度氧含量为≤50ppm。

10.权利要求1-9中任意一项所述的方法在冶炼普通碳素钢或合金钢中的应用。

11.一种连铸方法，该方法包括将冶炼得到的钢水注入中间包并从中间包浇注到结晶器中以被连续拉动和冷却，其特征在于，所述冶炼得到的钢水为通过根据权利要求1-9中任意一项所述的炼钢方法得到的钢水。

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