CN105385811A

CN105385811A - 一种含铝钢的生产方法

Info

Publication number: CN105385811A
Application number: CN201510853834.1A
Authority: CN
Inventors: 杨晓清; 江永波; 赵友虎; 高龙永; 田桂茹; 刘聪; 尹卫平; 张贺全; 付庆林
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2016-03-09

Abstract

本发明公开了一种含铝钢的生产方法，通过采用与常规CAS工艺不同的吹氩制度，在不同的时间段内采用不同的吹氩压力，强吹氩与软吹氩相互配合，在实现了常规CAS吹氩工艺所能实现的均匀钢水成分、温度等功能的同时，实现了钢水中夹杂物的快速有效去除。本发明，进一步的，向含铝钢生产方法的上游和下游延伸，在铁水预处理过程中、在转炉冶炼中、在转炉出钢过程中以及在CAS精炼过程中，采取了一系列的改进措施，将原本不可以用于处理含铝钢水的CAS炉改变成可以用于处理含铝钢水，显著减少了含铝钢的精炼周期，精炼时间可缩短20分钟以上，降低了精炼成本，且产出了质量达标的含铝钢板坯。

Description

一种含铝钢的生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种含铝钢的生产方法。

背景技术

制备含铝钢时，在完成转炉冶炼后，需要对含铝钢水进行炉外精炼，然后再连铸成板坯。目前，含铝钢水的炉外精炼通常采用LF、VD和RH精炼工艺，精炼效果较好，不影响含铝钢水在连铸机的浇注效果，且能够保证铸坯质量。但是，采用LF、VD或RH精炼工艺处理含铝钢水，精炼处理时间一般均在30分钟以上，且同时需要进行提温、抽真空等协同配合措施，才能达到精炼处理效果，导致精炼成本较高，精炼周期较长，影响生产节奏。

其实，转炉钢水炉外精炼处理方式，除了上述的LF、VD、RH，还包括CAS，CAS-OB。

对于上述的CAS，CAS-OB炉外精炼工艺，虽然其精炼处理时间要比LF、VD或RH精炼工艺较短，但其却无法精炼处理含铝钢水，原因是：CAS或CAS-OB精炼工艺无法有效去除含铝钢水中的AL₂O₃，导致钢水在连铸机浇注过程中出现钢水粘现象，水口结瘤严重，严重时会使连铸机无法实现连续浇注导致停机；导致产出高AL₂O₃含量的铸坯，严重影响了铸坯质量，且不利于铸坯的后续轧制处理。

因此，如何利用CAS炉外精炼工艺实现含铝钢水的炉外精炼，减少精炼周期和降低精炼成本，且产出质量达标的含铝钢是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种含铝钢的生产方法，该方法能够利用CAS炉外精炼工艺实现含铝钢水的炉外精炼，减少精炼周期和降低精炼成本，且产出质量达标的含铝钢。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种含铝钢的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：铁水在铁水预处理进行脱硫处理，使铁水中S含量直接达到目标所生产的含铝钢中S含量要求的范围之内；

2)转炉冶炼：控制转炉出钢温度达到1680℃～1710℃以补偿后续钢水在CAS站处理过程中的温度损失；

通过将转炉炉渣碱度保持在3.0以上以及将炉渣中FeO含量控制在15％～20％，且通过使用低磷合金减少合金化过程中带入钢水中的P含量以控制出钢脱氧合金化后钢水中P的质量百分比为0.020％～0.025％；

控制转炉终点钢水中的[O]的含量在0.05％以内以降低钢水氧化性，减少转炉出钢脱氧合金化过程中产出的氧化物，减少CAS处理过程中的夹杂物去除量；

3)出钢：

脱氧合金化：控制在脱氧合金化过程的中后期加入Al元素，先利用合金化过程中的硅铁以及锰铁对钢水进行初步脱氧，然后再利用Al对钢水进行深脱氧处理，控制所需Al元素的用量满足出完钢后钢水中的Al含量相比于目标含铝钢要求的Al含量高出0.030％～0.050％；

出钢渣洗造渣：采用石灰和萤石的混合造渣料在出钢过程中对钢水进行渣洗造渣处理，控制混合造渣料的用量为2.5Kg/t钢～4.5Kg/t钢；

出钢吹氩：出钢过程中，钢包全程吹氩；

4)CAS炉外精炼：处理前期保证3min～5min的强吹氩处理，控制强吹氩处理过程中吹氩压力为0.5Mpa～1.0Mpa以保证钢水液面处于大翻强搅拌的状态；

强吹氩处理结束后根据目标钢种对Al含量的具体要求，喂入Ca线进行Ca处理，控制Ca的质量百分比为24％的Ca线喂入量为2m/t钢～3.5m/t钢，且同时控制Ca处理过程中的吹氩压力为0.4Mpa～0.6Mpa以避免Ca处理过程中钢水翻滚溢出钢包；

Ca处理结束后再进行至少3min的软吹氩处理，控制软吹氩处理过程中吹氩压力为0.2Mpa～0.4Mpa以保证钢水液面微动且钢水不裸露；

在强吹氩处理结束时对钢水进行取样化验，确保达到目标含铝钢的成分要求，如果AL含量低于目标值，在喂入Ca线前通过喂入AL线进行调整补Al，在喂入AL线调整后需适应性提高Ca线喂入量；

控制CAS炉外精炼的总吹氩处理时间为8min～11min，后续软吹氩处理时间可根据前面转炉冶炼以及后续铸机浇注节奏进行适应性延长以进一步提高钢水的纯净度；

最终得到Alt含量为0.030％～0.070％的含铝钢水；

5)连铸：采用全程保护浇铸技术和中间包冶金技术，杜绝钢水二次氧化，减少外来夹杂AL₂O₃的产生，最终得到Als含量为0.015％～0.040％的含铝钢板坯。

优选的，当目标含铝钢钢种的Als含量要求为0.015％以上时，控制CAS炉外精炼处理结束后的钢水中的Als含量为0.040％～0.060％，控制板坯中Als含量为0.015％～0.040％。

与现有技术相比，本发明通过采用与常规CAS工艺不同的吹氩制度，在不同的时间段内采用不同的吹氩压力，强吹氩与软吹氩相互配合，在实现了常规CAS吹氩工艺所能实现的均匀钢水成分、温度等功能的同时，实现了新的功能——实现了钢水中夹杂物的快速有效去除。本发明，进一步的，向含铝钢生产方法的上游和下游延伸，在铁水预处理过程中直接一步到位地将铁水中的S含量降至目标含铝钢中的含S量，以防止在后续的Ca处理过程中，生成CaS难熔物，影响CAS的精炼效果；在转炉冶炼中，通过控制转炉出钢温度、采用新式的低磷钢生产工艺产出低磷钢水以及尽可能地降低转炉终点钢水的氧化性，从而配合CAS精炼过程进一步提高了CAS的精炼效果；在转炉出钢过程中，通过控制Al元素与其它合金元素的加入顺序以及控制Al元素的加入量，通过较常规的CAS吹氩处理增加了出钢造渣渣洗和钙处理环节，出钢造渣渣洗使钢包顶渣具备了较好的吸附夹杂物的能力，钙处理通过球化夹杂物，进一步去除了夹杂物，显著提高了钢水可浇性和铸坯质量；采用出钢吹氩，将深脱氧和去除夹杂物的处理前移，在出钢过程中就开始进行夹杂物的去除。本发明经过上述一系列的改进措施，将原本不可以用于处理含铝钢水的CAS炉改变成可以用于处理含铝钢水，且充分发挥了CAS精炼工艺的精炼处理时间比较短的优势，显著减少了含铝钢的精炼周期，能够实现最短8min的含铝钢水在钢包内的精炼处理，比采用LF、VD或RH精炼工艺，精炼时间可缩短20分钟以上，降低了精炼成本，且产出质量达标的含铝钢板坯。且本发明工艺实施简单，不额外增加炼钢过程成本投入。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种含铝钢的生产方法，包括以下步骤：

3)出钢：

出钢吹氩：出钢过程中，钢包全程吹氩；

最终得到Alt含量为0.030％～0.070％的含铝钢水；

5)连铸：采用全程保护浇铸技术和中间包冶金技术，杜绝钢水二次氧化，减少外来夹杂AL₂O₃的产生，等等，最终得到Als含量为0.015％～0.040％的含铝钢板坯。

本发明提供的含铝钢的生产方法整体流程为：铁水预处理→转炉冶炼→出钢→CAS炉外精炼→连铸。

本发明中，铁水在铁水预处理进行脱硫处理，使铁水中S含量直接达到目标所生产的含铝钢中S含量要求的范围之内。本发明采用CAS精炼生产含铝钢，需确保在铁水预处理后铁水S含量能够满足目标钢种对S含量的要求，在CAS站精炼处理过程中不再进行脱硫处理，以防止在后续的Ca处理过程中，生成CaS难熔物。且从成本控制角度考虑，目前炼钢环节中，铁水预处理、转炉冶炼和钢水炉外精炼脱硫中，铁水预处理的脱硫成本为最低，转炉冶炼次之(但转炉脱硫效率低和总量有限)，最高的为钢水炉外精炼脱硫。

本发明中，在转炉冶炼过程中，需要重点控制以下三个方面：

1)转炉出钢温度：控制转炉出钢温度达到1680℃～1710℃以补偿后续钢水在CAS站处理过程中的温度损失，避免后续钢水在CAS站处理过程中的温降过大。

2)高温出钢条件下的低磷钢冶炼工艺：目前，为了转炉冶炼产出低磷钢水，采用低温出钢工艺对降低转炉终点钢水P含量非常有效，但根据上述，控制转炉出钢温度达到1680℃～1710℃，低温出钢工艺不能采用，不能再降低P含量。为此，本发明通过将转炉炉渣碱度保持在3.0以上以及将炉渣中FeO含量控制在15％～20％，且通过使用低磷合金减少合金化过程中带入钢水中的P含量以控制出钢脱氧合金化后钢水中P的质量百分比为0.020％～0.025％。

3)转炉终点钢水的控制方面，重点是尽可能的降低钢水氧化性，用以减少转炉出钢脱氧合金化过过程中生产的氧化物，减少CAS处理过程中的夹杂物去除量。为此，本发明中，控制转炉终点钢水中的[O]的含量在0.05％以内以降低钢水氧化性，减少转炉出钢脱氧合金化过程中产出的氧化物，减少CAS处理过程中的夹杂物去除量。

转炉冶炼结束后，向钢包内出钢。

脱氧合金化：控制在脱氧合金化过程的中后期加入Al元素，先利用合金化过程中的硅铁以及锰铁对钢水进行初步脱氧，然后再利用Al对钢水进行深脱氧处理，这样既能保证生产含铝钢时的钢水脱氧效果，又能减少Al在钢水中的氧化产物。Al元素的加入量除满足脱氧用Al量和目标所生产含铝钢合金化对Al量的要求之外，还需考虑浇注过程中的Al元素的损失量，为此，控制所需Al元素的用量满足出完钢后钢水中的Al含量相比于目标含铝钢要求的Al含量高出0.030％～0.050％。

出钢渣洗造渣：采用石灰和萤石的混合造渣料在出钢过程中对钢水进行渣洗造渣处理，控制混合造渣料的用量为2.5Kg/t钢～4.5Kg/t钢以避免CAS炉外精炼处理时大量渣料造成钢水温降过大。

出钢过程中，钢包全程吹氩。通过出钢吹氩强化脱氧合金化过程中的的合金融化和均匀效果，以及通过渣洗和强化钢水搅拌效果提高出钢过程中的脱氧和夹杂物去除效果。

根据前述，虽然CAS的精炼处理时间要比LF、VD和RH精炼工艺较短，但其却无法精炼处理含铝钢水，但是本发明中CAS精炼工艺不同于常规的CAS精炼工艺，二者之间的关键区别在于：

在于对吹氩处理工艺的系统细化，常规CAS精炼吹氩的目的为通过吹氩实现均匀成分和均匀温度以及去除夹杂物，对去除夹杂物的目标不明确，也无硬性要求，因此对吹氩过程中的细节控制不做系统性和细化要求。而本发明中的CAS处理工艺通过借鉴LF炉处理工艺，对吹氩过程进行了系统化处理和进一步细化，通过前后不同时间段内不同吹氩压力的控制，在实现了均匀钢水成分、温度的同时，实现了钢水中夹杂物的快速有效去除。控制CAS炉外精炼的总吹氩处理时间为8min～11min，此处的总吹氩时间为强吹氩和软吹氩时间之和。

首先，采用出钢吹氩，将深脱氧和去除夹杂物的处理前移，在出钢过程中就开始进行夹杂物的去除。

其次，较常规的CAS吹氩处理增加了出钢造渣渣洗和钙处理环节，出钢造渣渣洗使钢包顶渣具备了较好的吸附夹杂物的能力，常规的CAS精炼吹氩工艺不进行出钢造渣工艺处理，其钢包顶渣主要为转炉出钢下渣和脱氧合金化过程中的氧化产物。钙处理通过球化夹杂物和进一步去除夹杂物，显著提高了钢水可浇性和铸坯质量。

然后，本发明中，先强后弱的吹氩工艺，提高了吹氩过程中夹杂物的去除效果，通过前期强吹氩使钢水中较大的夹杂物(特别是Al₂O₃)进行了有效的聚集和上浮去除。后期钙处理后的软吹氩处理，对钢水中的微型夹杂物的进一步去除提供了较好的动力学条件。而常规的CAS吹氩处理工艺，对吹氩强弱无明确要求，主要根据温度情况进行适当控制，特别是对软吹氩不进行重视和强调，若仅使用原CAS吹氩处理工艺进行含铝钢的生产，会因钢种细小夹杂物未能得到有效上浮去除导致在铸机浇注过程中在铸机中包水口中逐渐聚集结瘤，进而影响钢水浇注效果，出现钢水粘现象。

本发明中，CAS精炼工艺处理后含铝钢水中的Al含量可以满足目标含铝钢钢种对Al的要求量，其Alt含量为0.030％～0.070％。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种含铝钢的生产方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种含铝钢的生产方法，目标含铝钢钢种的Als含量要求为0.020％，包括以下步骤：

2)转炉冶炼：控制转炉出钢温度达到1680℃以补偿后续钢水在CAS站处理过程中的温度损失；

通过将转炉炉渣碱度保持在3.3以及将炉渣中FeO含量控制在15％，且通过使用低磷合金减少合金化过程中带入钢水中的P含量，使得出钢脱氧合金化后钢水中P的质量百分比为0.020％；

控制转炉终点钢水中的[O]的含量在0.045％以降低钢水氧化性，减少转炉出钢脱氧合金化过程中产出的氧化物，减少CAS处理过程中的夹杂物去除量；

3)出钢：

脱氧合金化：控制在脱氧合金化过程的中后期加入Al元素，先利用合金化过程中的硅铁以及锰铁对钢水进行初步脱氧，然后再利用Al对钢水进行深脱氧处理，控制所需Al元素的用量满足出完钢后钢水中的Al含量相比于目标含铝钢要求的Al含量高出0.030％；

出钢渣洗造渣：采用石灰和萤石的混合造渣料在出钢过程中对钢水进行渣洗造渣处理，控制混合造渣料的用量为2.5Kg/t钢；

出钢吹氩：出钢过程中，钢包全程吹氩；

4)CAS炉外精炼：处理前期保证3min的强吹氩处理，控制强吹氩处理过程中吹氩压力为1.0Mpa以保证钢水液面处于大翻强搅拌的状态；

强吹氩处理结束后根据目标钢种对Al含量的具体要求，喂入Ca线进行Ca处理，控制Ca的质量百分比为24％的Ca线喂入量为2m/t钢，且同时控制Ca处理过程中的吹氩压力为0.4Mpa以避免Ca处理过程中钢水翻滚溢出钢包；

Ca处理结束后再进行5min的软吹氩处理，控制软吹氩处理过程中吹氩压力为0.2Mpa以保证钢水液面微动且钢水不裸露；

最终得到Alt含量为0.030％的含铝钢水；

5)连铸：采用全程保护浇铸技术和中间包冶金技术，杜绝钢水二次氧化，减少外来夹杂AL₂O₃的产生，最终得到Als含量为0.020％的含铝钢板坯。

本实施例中，相较于LF、VD或RH精炼工艺处理含铝钢水的30分钟以上的精炼处理时间，CAS炉外精炼时间在11分钟以内，精炼时间得到显著缩短；且可使钢水中90％以上的AL₂O₃夹杂物实现上浮，钢水在连铸机浇注过程中没有出现钢水粘现象，水口基本没有结瘤，连铸机运转正常；产出的铸坯中B类氧化铝非金属夹杂物的级别能够控制在2.0级以内，铸坯质量良好，不会影响铸坯的后续轧制处理。

实施例2

一种含铝钢的生产方法，目标含铝钢钢种的Als含量要求为0.025％，包括以下步骤：

2)转炉冶炼：控制转炉出钢温度达到1710℃以补偿后续钢水在CAS站处理过程中的温度损失；

通过将转炉炉渣碱度保持在3.3以及将炉渣中FeO含量控制在20％，且通过使用低磷合金减少合金化过程中带入钢水中的P含量，使得出钢脱氧合金化后钢水中P的质量百分比为0.025％；

控制转炉终点钢水中的[O]的含量在0.040％以降低钢水氧化性，减少转炉出钢脱氧合金化过程中产出的氧化物，减少CAS处理过程中的夹杂物去除量；

3)出钢：

脱氧合金化：控制在脱氧合金化过程的中后期加入Al元素，先利用合金化过程中的硅铁以及锰铁对钢水进行初步脱氧，然后再利用Al对钢水进行深脱氧处理，控制所需Al元素的用量满足出完钢后钢水中的Al含量相比于目标含铝钢要求的Al含量高出0.050％；

出钢渣洗造渣：采用石灰和萤石的混合造渣料在出钢过程中对钢水进行渣洗造渣处理，控制混合造渣料的用量为4.5Kg/t钢；

出钢吹氩：出钢过程中，钢包全程吹氩；

4)CAS炉外精炼：处理前期保证5min的强吹氩处理，控制强吹氩处理过程中吹氩压力为0.5Mpa以保证钢水液面处于大翻强搅拌的状态；

强吹氩处理结束后根据目标钢种对Al含量的具体要求，喂入Ca线进行Ca处理，控制Ca的质量百分比为24％的Ca线喂入量为3.5m/t钢，且同时控制Ca处理过程中的吹氩压力为0.6Mpa以避免Ca处理过程中钢水翻滚溢出钢包；

Ca处理结束后再进行6min的软吹氩处理，控制软吹氩处理过程中吹氩压力为0.4Mpa以保证钢水液面微动且钢水不裸露；

最终得到Alt含量为0.040％的含铝钢水；

5)连铸：采用全程保护浇铸技术和中间包冶金技术，杜绝钢水二次氧化，减少外来夹杂AL₂O₃的产生，最终得到Als含量为0.025％的含铝钢板坯。

本实施例中，相较于LF、VD或RH精炼工艺处理含铝钢水的30分钟以上的精炼处理时间，CAS炉外精炼时间在12分钟以内，精炼时间得到显著缩短；且可使钢水中90％以上的AL₂O₃夹杂物实现上浮，钢水在连铸机浇注过程中没有出现钢水粘现象，水口基本没有结瘤，连铸机运转正常；产出的铸坯中B类氧化铝非金属夹杂物的级别能够控制在2.0级以内，铸坯质量良好，不会影响铸坯的后续轧制处理。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims

1.一种含铝钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

3)出钢：

出钢吹氩：出钢过程中，钢包全程吹氩；

最终得到Alt含量为0.030％～0.070％的含铝钢水；

2.根据权利要求1所述的含铝钢的生产方法，其特征在于，当目标含铝钢钢种的Als含量要求为0.015％以上时，控制CAS炉外精炼处理结束后的钢水中的Als含量为0.040％～0.060％，控制板坯中Als含量为0.015％～0.040％。