CN104131210B

CN104131210B - 超低磷if钢的生产方法

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Publication number: CN104131210B
Application number: CN201410380527.1A
Authority: CN
Inventors: 曾建华; 徐涛; 龚洪君; 张敏; 杜利华; 吴国荣; 冉孟伦; 喻林; 杨晓东
Original assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: CN104131210A

Abstract

本发明属于钢铁冶金领域，具体地说是涉及一种超低磷IF钢的生产方法。超低磷IF钢的生产方法，全程采用无碳钢包，各工序中控制工艺参数：转炉终点控制为：[C]：0.04wt％～0.06wt％，[P]≤0.007wt％，出钢温度：1640-1660℃，终点氧活度0.05％～0.08％，终渣TFe？18～22wt％；钢包精炼结束后钢液顶渣中FeO重量含量为16％～20％，钢液[P]≤0.004％；真空精炼工序中：钢水的a[O]≥A时，真空精炼开始，其中，A＝1.3[C]+0.02％。本发明提出了转炉深脱磷和LF精炼脱磷相结合的一种超低磷钢生产方法，可实现成品[C]≤0.003％、[P]≤0.004％的稳定生产，脱磷率高达94％以上。

Description

超低磷IF钢的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体地说是涉及一种超低磷IF钢的生产方法。

背景技术

磷是钢中的长存元素之一，由于它在钢的晶界处产生偏析，会使钢产生“冷脆”及恶化钢的焊接性能和冷弯性能等，所以常被视为有害元素而需要在冶炼中脱除。对于汽车用IF钢，降低磷含量可以显著改善IF钢板抗二次加工脆化和热轧钢板低温冲击韧性等性能；因此在生产高品质的汽车面板钢时，稳定地将控制钢中的磷含量处于较低值，显得尤为重要。

关于钢中脱磷的报道如下：

对比文件1：“一种转炉生产低碳超低磷钢的冶炼工艺”，申请号201210100810.5：主要是采取转炉多次造渣并多次倒渣的工艺，实现了转炉终点钢水成分[C]≤0.045％、[P]≤0.005％。但该工艺操作复杂，转炉吹炼过程需要多次停止吹炼，并进行倒渣，造成工序时间延长，温度损失大，大生产下极易影响生产节奏，且转炉造渣材料及钢铁料消耗极大，不符合当前洁净钢低成本生产的需求。

对比文件2：“一种无间隙原子钢的转炉出钢脱磷方法”，申请号：201210087467.5：通过在转炉出钢过程加入脱磷剂来对钢水二次脱磷，可降低转炉压力，但该技术的不足在于该发明通过转炉的混冲或摇动钢包来脱磷，其脱磷率有限，难以满足成品[P]≤0.004％的要求，且生产中存在极大的安全隐患，也难以实现规模化生产。

对比文件3：“一种转炉冶炼终点钢液磷含量低于30ppm的控制方法”，申请号：201310071125.9：该发明可实现[P]低于30ppm的低磷钢生产，但该技术生产中的转炉造渣材料消耗极大，且需采用2次造渣，延长了工序时间和温度损失，较多的造渣材料也带走了过多的金属料。

对比文件4：“转炉低磷钢冶炼方法”，申请号201210051905.2：该发明提出了在转炉内分两部进行吹炼造渣的工艺，该工艺可实现[P]＜0.0055％的低磷钢生产，其技术存在的缺点与对比文件1、3类似。

对比文件5：“一种提高低磷无间隙原子钢洁净度的方法”，申请号：201310386010.9：该发明通过在LF、RH加入石灰和萤石的方法来降低钢中磷含量，可生产成品[P]0.007％～0.009％的低磷钢，但由于使用萤石对环保及钢包内衬的危害较大，同时由于将钢包顶渣的FeO控制在9％以下，未能利用钢包顶渣的氧化性促进脱磷，且其脱磷渣料均在LF和RH加入，致使成渣慢、脱磷低，仅能够满足钢中[P]0.007％～0.009％的需求，而无法实现成品[P]≤0.004％的生产需求。

对比文件6、7：文献“CaO基熔剂对钢液二次精炼脱磷的实验研究”，《钢铁》，2002年，第11期，37卷；以及“钢水炉外深脱磷实验研究”，硕士论文，史慧恩著：此两篇文献中阐述了精炼过程加入含Fe_tO的脱磷剂对钢水进行脱磷，并取得了较好的效果。由于采用了含高氧化剂的脱磷剂到钢包渣中，这样将大大提高钢包渣氧化性，虽然能脱出钢中的磷，但极易造成钢包渣回硫以及对钢质存在不良影响。

对比文件8：“炉外精炼生产超低磷钢工艺研究”，《第十七届全国炼钢学术会议文集》，报道了一种精炼过程生产超低磷钢的方法，该方法通过在LF以及RH加入石灰+萤石来对钢液脱磷，并取得了较好的效果，从该文献报道的数据看出，其钢包渣氧化性较高，基本上都在18％以上，且其脱磷效果随钢包渣氧化性的升高而增大。可见其脱磷效果主要由其氧化性决定，与上述文献类似。

对比文件9“一种IF钢包内脱磷方法”，该方法通过在LF工序加入大量石灰采用大渣量对钢液进行脱磷，能达到较好的脱磷效果，但是对于超低碳钢的生产，加入大量石灰将大大降低钢包渣氧化性，不利于真空脱碳。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种超低磷IF钢的生产方法，实现了成品[C]≤0.003％、[P]≤0.004％的超低磷IF钢的稳定生产。

本发明的技术方案：

本发明提供一种超低磷IF钢的生产方法，包括转炉冶炼工序-钢包精炼工序-真空精炼工序-连铸工序，全程采用无碳钢包，各工序中控制如下工艺参数：

转炉冶炼工序中：转炉终点控制为：[C]：0.04wt％～0.06wt％，[P]≤0.007wt％，出钢温度：1640-1660℃，终点氧活度0.05％～0.08％，终渣TFe18～22wt％；

钢包精炼工序中：精炼结束后钢液顶渣中FeO重量含量为16％～20％，钢液[P]≤0.004％；

真空精炼工序中：钢水的a[O]≥A时，真空精炼开始，其中，A＝1.3[C]+0.02％；真空精炼工序中，提升气体流量控制为：脱碳前期，提升气体流量在1600～1800NL/min；脱碳中后期，提升气体流量在2200～2600NL/min；脱碳结束后合金化阶段，提升气体流量在2000～2200NL/min。

优选的，上述转炉冶炼工序中，控制转炉终点的方式为：转炉吹炼过程采用全程底吹氩，流量控制在50NL/min～80NL/min；吹炼结束后加入稠渣材料，并将底吹氩流量提高至120～140NL/min，搅拌1～2min；所述稠渣材料为高镁石灰、白云石、钢水改质剂中的至少一种，稠渣材料的加入量为3-7kg/t_钢。

进一步，转炉冶炼工序中，控制转炉终点[P]≤0.007wt％的方式为：采用造渣材料对钢水进行脱磷，造渣材料的组分及其重量份数为：活性石灰25～30kg/t_钢、高镁石灰15～26kg/t_钢、钢水改质剂1～5kg/t_钢、石英砂2～5kg/t、造渣剂＜7kg/t_钢。

本发明钢水改质剂的成分中：MgO≥45.0％、CaO≥8.0％、SiO₂≤10.0％、C≥8.0％。

进一步，上述钢包精炼工序中，控制钢液[P]≤0.004％的方式包括：

出钢后渣态预控制：出钢过程加入活性白灰3-7kg/t_钢，铝矾土0.5～1.5kg/t_钢，出钢后将转炉下渣量控制在5～8kg/t_钢；钢水到达LF工位，加入活性石灰和铝矾土，其中，活性石灰加入量2～4kg/t_钢，铝矾土加入量0.5～1.5kg/t_钢；钢包底吹氩气流量控制在500～1000NL/min，加热升温搅拌10～20min。

优选的，真空精炼时，生产IF钢前，用[P]＜0.010％、[C]＜0.06％、温度为1550-1620℃的钢水对真空装置进行洗炉。

IF钢指无间隙原子钢，又称超低碳钢。

本发明的有益效果：

现有技术中脱磷工艺均是单工序的，而本发明从流程顺行，降低低磷钢生产成本、对环境危害小及易于操作和规模化生产角度出发，提出了转炉深脱磷和LF精炼脱磷相结合的一种超低磷钢生产方法，可实现成品[C]≤0.003％、[P]≤0.004％的稳定生产。本发明中充分利用了转炉冶炼后期的底吹强搅，出钢过程的渣态预控制，确保一定量的钢中氧活度和钢包顶渣氧化性，通过转炉与LF工序的合理组合，实现了转炉少渣、单渣，无需二次造渣以及延长工序时间，精炼脱磷无需加入萤石做化渣剂的高效环保低成本脱磷方法。生产流程顺畅，钢铁料消耗低，脱磷率高达94％以上。本发明提供的超低磷IF钢的生产方法所得超低磷IF钢，可用于高品质汽车面板钢的生产。

具体实施方式

本发明提供一种超低磷IF钢的生产方法，采用工艺路线：转炉冶炼-钢包精炼-真空精炼-连铸，全程采用无碳钢包；在各工序中控制如下工艺参数：

(1)转炉冶炼：

转炉吹炼过程采用全程底吹氩，流量控制在50NL/min～80NL/min；吹炼结束后加入稠渣材料，并将底吹氩流量提高至120～140NL/min，搅拌1～2min；所述稠渣材料为高镁石灰、白云石以及改质剂中的至少一种；

流量之所以控制在50-80NL/min，因为流量过大容易引起喷溅以及增大钢铁料消耗，过小不利于转炉内钢渣反应的进行；加入稠渣材料并将底吹氩流量提高至120～140NL/min的原因在于，采用大氩气对钢水进行强搅拌，目的是促进钢渣快速反应，利用稠渣剂中的碱金属以及碳等成分对钢水进行脱氧，并可降低钢包渣中的带铁量；

转炉终点工艺条件控制为：[C]：0.04wt％～0.06wt％，[P]≤0.007wt％，出钢温度：1640-1660℃，终点氧活度0.05％～0.08％，终渣TFe18wt％～22wt％；

(2)钢包精炼：

出钢后渣态预控制：出钢过程加入活性白灰3-7kg/t_钢，铝矾土0.5～1.5kg/t_钢，出钢后将转炉下渣量控制在5～8kg/t；下渣量的控制，有利于精炼过程对钢包渣成分的掌握，便于对其成分的调整；

钢水到达LF工位，加入活性石灰和铝矾土，其中，活性石灰加入量2～4kg/t_钢，铝矾土加入量0.5～1.5kg/t_钢；

钢包底吹氩气流量控制在500～1000NL/min，加热升温搅拌10～20min；此范围有利于LF的加热以及钢渣反应；

精炼结束后钢液顶渣中FeO重量含量为16％～20％，钢液[P]≤0.004％；

(3)真空精炼：

钢水的a[O](氧活度)≥A时，真空精炼处理开始，其中，A＝1.3[C]+0.02％，

真空精炼工序中，提升气体流量控制为：脱碳前期，提升气体流量在1600～1800NL/min；脱碳中后期，提升气体流量在2200～2600NL/min；脱碳结束后合金化阶段，提升气体流量在2000～2200NL/min；脱碳前期反应剧烈，为防止喷溅，采用低流量控制；

本发明真空精炼工序中，提升气体流量分段控制，这主要在于，脱碳前期反应剧烈，故采用低流量，中后期主要靠碳氧的传质决定反应的进度，故采用稍大流量，但不是越大越好，合金化时，为防止钢水对真空室残钢的洗刷，故采用低流量。

优选的，上述超低磷IF钢的生产方法中，转炉冶炼工序中，采用造渣材料对钢水进行脱磷，造渣材料为石英砂、造渣剂、活性石灰、高镁石灰或钢水改质剂中的至少一种，加入量为：活性石灰25～30kg/t_钢、高镁石灰15～26kg/t_钢、钢水改质剂1～5kg/t_钢、石英砂2～5kg/t、造渣剂＜7kg/t_钢.

改质剂的的主要成分MgO≥45.0％、CaO≥8.0％、SiO₂≤10.0％、C≥8.0％。

另外，现有技术中的炼钢用造渣剂均适用于本发明。

本发明通过限制转炉加入清洁废钢(或者不加)、转炉吹炼过程全程底吹氩，采用石英砂造渣+复合造渣剂造渣相结合的造渣方法，并确保一次拉碳，转炉处理过程不使用增碳剂提温；转炉吹炼冶炼过程采用全程底吹氩，流量控制在50NL/min～80NL/min，吹炼结束后加入高镁石灰或白云石以及改质剂中的一种，并将炉底吹氩流量提高至120NL/min，强烈搅拌1～2min；转炉终点成分控制在[C]：0.04％～0.06％，[P]≤0.007％；出钢目标温度：1640-1660℃，终点氧活度0.05％～0.08％，终渣TFe控制在18％～22％；出钢过程加入活性白灰3-7kg/t钢，和铝矾土0.5～1.5kg/t钢，出钢后将转炉下渣量控制在5～8kg/t。

在LF再次加入活性石灰2～4kg/t钢，铝矾土0.5～1.5kg/t钢，将钢包底吹氩气流量控制在500～1000NL/min，加热升温搅拌10～20min，利用钢中氧活度及加入的活性石灰，进行精炼脱磷，精炼结束后[P]≤0.0040％。

RH真空精炼通过在不同阶段控制不同的提升气体流量，以及脱碳结束后的氧活度有效保证了RH深脱碳。

同时为防止连铸过程增碳全程采用无碳钢包。

通过本发明的综合应用，实现了成品[C]≤0.003％、[P]≤0.004％的超低磷IF钢生产。IF钢指无间隙原子钢，又称超低碳钢。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1-4

(1)转炉冶炼：

转炉入炉条件如表1所示；

转炉冶炼脱磷：转炉造渣材料为石英砂、造渣剂、活性石灰、高镁石灰、改质剂中的一种或几种；其中，加入量为：活性石灰25～30kg/t_钢、高镁石灰15～26kg/t_钢、改质剂1～5kg/t_钢、石英砂2～5kg/t、造渣剂＜7kg/t_钢，具体使用的造渣材料及其重量如表2所示；其中，钢水改质剂的的成分中：MgO≥45.0％、CaO≥8.0％、SiO₂≤10.0％、C≥8.0％。

转炉吹炼冶炼过程采用全程底吹氩，流量控制在50NL/min～80NL/min，具体流量参见表2；

吹炼结束后加入高镁石灰或白云石以及改质剂中的一种稠渣材料，并将炉底吹氩流量提高至120～140NL/min，强烈搅拌1～2min；转炉终点使用的稠渣材料及其用量以及吹氩流量参数控制如表3所示；

转炉终点控制效果如表4所示；

(2)LF精炼：

转炉出钢后罐内渣改质要求：转炉出钢过程辅料加入及参数控制如表5所示。

钢水到达LF工位，加入活性石灰、铝矾土，活性石灰2～4kg/t_钢，铝矾土0.5～1.5kg/t_钢。钢包底吹氩气流量控制在500～1000NL/min，加热升温搅拌10～20min；LF精炼过程控制如表6所示；

利用钢中氧活度及钢包渣中的CaO等成分对钢液进行精炼脱磷，精炼结束后[P]≤0.0040％，LF处理结束控制效果如表7所示。

(3)RH真空精炼：

生产IF钢前，用[P]＜0.010％、[C]＜0.06％的高温钢水对真空室进行洗炉；

RH处理开始钢水条件：a[O]＝1.3[C]+0.02％，若a[O]偏低则采用吹氧脱碳，吹氧量为：控制脱碳结束a[O]在0.02％～0.03％。

提升气体流量控制：脱碳前期反应剧烈，为防止喷溅，采用低流量控制1600～1800NL/min；脱碳中后期，采用大流量2200～2600NL/min；脱碳结束后合金化阶段为2000～2200NL/min；具体RH控制条件如表8所示。

本发明中，转炉处理过程不使用增碳剂提温，吹炼过程全程底吹氩。

表1转炉入炉条件

实施例	钢种	装入量/t	温度/℃	加入废钢/t	[C]/％
						1	Ti-IF	247	1261	0	3.50
2	Ti-IF	237	1285	3.1	3.92
						3	Ti-IF	220	1247	7.4	3.65
4	Ti-IF	258	1218	0	3.81

表2转炉造渣材料加入量及底吹控制

表3转炉终点稠渣材料加入及控制参数

表4转炉终点控制效果

实施例	[C]/％	[P]/％	a[O]/％	温度/℃	终渣TFe/％
						1	0.04	0.006	0.08	1650	22
2	0.05	0.007	0.07	1645	19
						3	0.04	0.006	0.08	1660	21
4	0.06	0.006	0.05	1640	18

表5转炉出钢过程辅料加入及参数控制

实施例	活性白灰/kg	铝矾土/kg	转炉下渣控制/kg
				1	1100	350	1284
2	1200	300	1300
				3	800	250	1300
4	900	150	1320

表6LF过程控制

实施例	活性石灰/kg	铝矾土/kg	钢包底吹流量NL/min	搅拌时间/min
					1	500	350	500	20
2	600	250	700	17
					3	700	200	800	13
4	800	250	1000	10

表7LF处理结束控制效果

实施例	钢包渣TFe/％	钢中[P]/％
			1	16	0.0033
2	17	0.0032
			3	18	0.0030
4	20	0.0028

表8RH控制

Claims

1.超低磷IF钢的生产方法，包括转炉冶炼工序-钢包精炼工序-真空精炼工序-连铸工序，其特征在于，全程采用无碳钢包，各工序中控制如下工艺参数：

转炉冶炼工序中：

转炉终点控制为：[C]：0.04wt％～0.06wt％，[P]≤0.007wt％，出钢温度：1640-1660℃，终点氧活度0.05％～0.08％，终渣TFe18～22wt％；

钢包精炼工序中：

真空精炼工序中：

钢水的a[O]≥A时，真空精炼开始，其中，A＝1.3[C]+0.02％；真空精炼工序中，提升气体流量控制为：脱碳前期，提升气体流量在1600～1800NL/min；脱碳中后期，提升气体流量在2200～2600NL/min；脱碳结束后合金化阶段，提升气体流量在2000～2200NL/min。

2.根据权利要求1所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，转炉冶炼工序中，控制转炉终点的方式为：转炉吹炼过程采用全程底吹氩，流量控制在50NL/min～80NL/min；吹炼结束后加入稠渣材料，并将底吹氩流量提高至120～140NL/min，搅拌1～2min；所述稠渣材料为高镁石灰、白云石、钢水改质剂中的至少一种，稠渣材料的加入量为3-7kg/t_钢。

3.根据权利要求1或2所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，转炉冶炼工序中，控制转炉终点[P]≤0.007wt％的方式为：采用造渣材料对钢水进行脱磷，造渣材料的组分及其重量份数为：活性石灰25～30kg/t_钢、高镁石灰15～26kg/t_钢、钢水改质剂1～5kg/t_钢、石英砂2～5kg/t、造渣剂＜7kg/t_钢。

4.根据权利要求2所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，钢水改质剂的成分中：MgO≥45.0％、CaO≥8.0％、SiO₂≤10.0％、C≥8.0％。

5.根据权利要求3所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，钢水改质剂的成分中：MgO≥45.0％、CaO≥8.0％、SiO₂≤10.0％、C≥8.0％。

6.根据权利要求1或2所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，钢包精炼工序中，控制钢液[P]≤0.004％的方式包括：

出钢后渣态预控制：出钢过程加入活性白灰3-7kg/t_钢，铝矾土0.5～1.5kg/t_钢，出钢后将转炉下渣量控制在5～8kg/t_钢；

钢包底吹氩气流量控制在500～1000NL/min，加热升温搅拌10～20min。

7.根据权利要求3所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，钢包精炼工序中，控制钢液[P]≤0.004％的方式包括：

8.根据权利要求4所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，钢包精炼工序中，控制钢液[P]≤0.004％的方式包括：

9.根据权利要求1或2所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，真空精炼前，用[P]＜0.010％、[C]＜0.06％、温度为1550-1620℃的钢水对真空装置进行洗炉。

10.根据权利要求3所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，真空精炼前，用[P]＜0.010％、[C]＜0.06％、温度为1550-1620℃的钢水对真空装置进行洗炉。

11.根据权利要求4所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，真空精炼前，用[P]＜0.010％、[C]＜0.06％、温度为1550-1620℃的钢水对真空装置进行洗炉。

12.根据权利要求6所述的超低磷IF钢的生产方法，其特征在于，真空精炼前，用[P]＜0.010％、[C]＜0.06％、温度为1550-1620℃的钢水对真空装置进行洗炉。