CN105603145A - 矩形连铸生产低碳低硅钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其包括转炉冶炼、LF精炼和矩形坯连铸工序；所述转炉冶炼工序中，采用低碳锰铁进行锰合金化，转炉终点碳含量控制在0.04%及以下；出钢过程采用铝锭进行脱氧；所述LF精炼工序中，采用低碳锰铁进行锰成分调整，采用铝基脱氧剂脱氧，使用铝线进行铝成分调整，采用钙铁线进行钢水钙处理，出站前软吹时间不小于10分钟；所述矩形坯连铸工序中，大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸第一包开浇初期加入无碳覆盖剂，控制中间包钢水过热度为20～40℃。本方法通过合理的控制钢水中铝含量，既避免了连铸坯气泡缺陷，又避免了铝含量较高钢水的可浇性不好，同时也降低了脱氧剂成本。

Description

矩形连铸生产低碳低硅钢的方法
技术领域
本发明涉及一种炼钢方法，尤其是一种矩形连铸生产低碳低硅电极扁钢的方法。
背景技术
电极扁钢亦称阴极扁钢，是用于制作电解铝阴极棒的专用钢材。电极扁钢一般为低碳低硅钢种。冶炼低碳低硅钢种，为了避免钢中硅含量超标，常采用铝质脱氧剂进行钢水脱氧。铝质脱氧剂的加入量是生产的难点，铝质脱氧剂加入量不足，钢中铝含量低，连铸坯易产生皮下气泡，轧制后造成轧材气泡缺陷；钢中铝含量较高，易发生连铸浸入式水口结瘤，影响连浇炉数和铸机生产率，同时水口内部沉积物会被钢流冲入结晶器液相穴不能上浮，成为铸坯中大颗粒夹杂物，但最终影响产品质量。同时钢中铝含量控制较高，也增加了脱氧剂的成本。
小方坯连铸浇注低碳低硅钢，如焊接用盘条H08A，常采用铝质脱氧剂脱氧，控制钢水中合适的氧活度来保证钢水的可浇性，同时又可以避免连铸坯皮下气泡。电极扁钢规格一般为130mm×180mm，采用250mm×360mm连铸坯轧制的压缩比为3.85，压缩比较150mm×150mm小方坯轧制成6.5mm盘条小太多。若采用焊接用盘条H08A控制钢水中一定的氧活度的生产工艺生产低碳低硅电极扁钢，由于钢水中氧含量较铝镇静钢工艺高，纯净度较低，加之压缩比小，轧制过程中连铸坯存在的缺陷很难轧合，从而造成缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种避免连铸坯产生气泡缺陷及保证连铸钢水可浇性的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括转炉冶炼、LF精炼和矩形坯连铸工序；
所述转炉冶炼工序中，转炉终点碳含量控制在0.04%及以下；出钢过程采用低碳锰铁进行锰合金化、采用铝锭进行脱氧；
所述LF精炼工序中，采用铝基脱氧剂、铝线脱氧，采用低碳锰铁进行锰成分调整，使用铝线进行铝成分调整，采用钙铁线进行钢水钙处理，出站前软吹时间不小于10分钟；
所述矩形坯连铸工序中，大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸第一包开浇初期加入无碳覆盖剂，控制中间包钢水过热度为20～40℃。
本发明所述转炉冶炼工序中，锰合金化至钢水中锰含量为0.20～0.30%。所述转炉冶炼工序中，转炉终点出钢温度控制在1620～1660℃。所述转炉冶炼工序中，脱氧时铝锭加入量为1.3～1.6kg/吨钢。
本发明所述LF精炼工序中，采用强搅拌化渣；控制LF出站钢水Als含量为0.010～0.020%、Ca/Al为0.08～1.2。
本发明所述转炉冶炼工序和LF精炼工序中，采用的低碳锰铁中Mn80～87wt%、C≤0.4wt%。所述的低碳锰铁最好为牌号FeMn84C0.4。
本发明所述低碳低硅钢为电极扁钢，其主要合金成分的重量配比为：C≤0.06%、Mn0.25%～0.50%、Si≤0.07%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过降低转炉终点碳含量（0.04%及以下），采用低碳锰铁进行锰合金化，连铸采用无碳覆盖剂，保证成品碳含量C≤0.06%。本发明避免使用硅质合金及硅质脱氧剂，保证成品硅含量Si≤0.07%。本发明采用铝质脱氧剂脱氧，并控制成品Als0.007～0.015%，既避免了连铸坯气泡缺陷，保证了钢水的可浇性，同时降低了铝质脱氧剂的用量，节约了成本。
本发明采用铝镇静钢生产路线生产压缩比较低的低碳低硅钢种，通过合理的控制钢水中铝含量，既避免了连铸坯气泡缺陷，又避免了铝含量较高钢水的可浇性不好，同时也降低了脱氧剂成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本矩形连铸生产低碳低硅钢的方法包括转炉冶炼工序、LF精炼工序、矩形坯连铸工序；各工序的工艺条件如下所述。
（1）转炉冶炼工序：终点碳含量控制在0.04wt%及以下，出钢温度控制在1620～1660℃；出钢过程中采用低碳锰铁进行锰合金化，至钢水中锰含量为0.20～0.30%，低碳锰铁中Mn80～87wt%、C≤0.4wt%，最好为牌号FeMn84C0.4；避免使用会使成品碳、硅含量超标的硅质合金或高碳合金；采用铝锭进行钢水脱氧，铝锭加入量为1.3～1.6kg/吨钢。
（2）LF精炼工序：采用强搅拌化渣；采用铝基脱氧剂脱除渣中的氧（深脱氧），采用铝线脱除钢水中的氧，避免加入硅质脱氧剂导致钢水增硅；采用低碳锰铁进行锰成分调整，低碳锰铁中Mn80～87wt%、C≤0.4wt%，最好为FeMn84C0.4；采用铝线进行铝成分调整，考虑到连铸过程钢水酸溶铝损失，为了保证成品Als含量0.007%～0.015%，控制出站钢水中Als含量为0.010～0.020wt%；采用钙铁线进行钢水钙处理，控制Ca/Al为0.08～1.2；出站前软吹时间不小于10分钟，利于夹杂物的上浮排除；这样既避免了连铸坯气泡缺陷，又保证了钢水的可浇性；出钢钢水中主要合金成分的重量配比为：C≤0.06%、Mn0.25～0.50%、Si≤0.07%。
上述强搅拌化渣：转炉出钢过程中会不可避免的会带渣，同时，转炉出钢过程中会加入石灰形成顶渣，因此钢包在由转炉炉后工位吊包至LF精炼工位时，由于顶部温降大于钢水内部温降，故顶部会形成渣壳。因此，需要在LF精炼进站时采用大氩气量强搅拌，冲破渣壳，并利用内部钢水高温熔化渣壳，同时，此过程中需加入石灰、萤石等渣料，低温块状渣料与高温钢水接触并迅速熔化，形成以CaO-Al2O3-SiO2-MgO为主的熔融液态层覆盖于钢水表面。
上述铝基脱氧剂深脱氧工艺为：将铝基脱氧剂通过LF精炼观察口加入钢包中，伴随着大流量底吹氩操作，通过蘸渣操作观察渣样颜色，渣样颜色变化依次为：亮黑→浅暗黑→蜡黄→浅黄→暗白→明白，必须保证渣样颜色至浅黄，此时，渣中氧化铁0.8%～1.5%。最好采用下述标准的铝基脱氧剂：粒度10～50mm，铝含量50wt%、三氧化二铝约25wt%、氧化钙约25wt%。
（3）矩形坯连铸工序：大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸第一包开浇初期加入无碳覆盖剂，以减少钢水的二次氧化，控制中间包钢水过热度为20～40℃，以改善钢水的可浇性。
实施例1：本矩形连铸生产低碳低硅钢的方法采用下述工艺步骤，其中成分配比均为质量分数。
（1）转炉冶炼工序：转炉吹炼终点：C0.04%、Mn0.06%，出钢温度1642℃。转炉出钢过程中加入2.44kg/吨钢的低碳锰铁FeMn84C0.4，加入脱氧剂铝锭1.4kg/吨钢。出钢后钢包温度为：1603℃；主要化学成分：C0.042%、Mn0.25%、Si0.02%。
（2）LF精炼工序：LF精炼进站加入石灰、萤石等渣料进行强搅拌化渣，使用铝基脱氧剂脱除渣中的氧、使用铝线脱除钢水中的氧；采用电极加热进行温度补偿；脱氧、脱硫合格后，加入低碳锰铁FeMn84C0.40.4kg/吨钢调整锰含量，喂入铝线0.7kg/吨钢（铝含量97wt%）调整铝含量；再次采用电极加热进行钢水升温，升温原则为保证喂钙线及静吹温降；温度、成分合格后，钢水喂入钙线进行钙处理，钙线（Ca30wt%，其余为Fe）1.3kg/吨钢。
出站前软吹时间10分钟；LF精炼钢水出站温度：1625℃；化学成分：C0.05%、Mn0.28%、Si0.03%、Als0.018%、Ca0.0019%；余量为铁和不可避免的杂质。
（3）矩形坯连铸工序：大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸坯断面250×360；浇注过程中，连铸第一包开浇初期中间包液面加入无碳覆盖剂，以黑渣面操作为准，以减少钢水的二次氧化；浇注过程中每隔10min进行中间包钢水测温一次，控制中间包钢水过热度为30～35℃。所得连铸坯的主要化学成分：C0.053%、Mn0.28%、Si0.03%、Als0.0143%。
实施例2：本矩形连铸生产低碳低硅钢的方法采用下述工艺步骤。
（1）转炉冶炼工序：转炉吹炼终点：C0.03%，Mn0.05%，出钢温度1620℃。转炉出钢过程中加入2.45kg/吨钢的低碳锰铁（C0.4wt%、Mn82wt%），加入脱氧剂铝锭1.3kg/吨钢。出钢后钢包温度为：1595℃；主要化学成分：C0.035%、Mn0.24%、Si0.025%。
（2）LF精炼工序：LF精炼进站加入石灰、萤石等渣料进行强搅拌化渣，使用铝基脱氧剂脱除渣中的氧、使用铝线脱除钢水中的氧；采用电极加热进行温度补偿；脱氧、脱硫合格后，加入低碳锰铁（C0.4wt%、Mn82wt%）0.8kg/吨钢调整锰含量，喂入铝线0.6kg/吨钢（铝含量97wt%）调整铝含量；再次采用电极加热进行钢水升温，升温原则为保证喂钙线及静吹温降；温度、成分合格后，钢水喂入钙线进行钙处理，钙线（Ca30wt%，其余为Fe）1.1kg/吨钢。
出站前软吹时间10分钟；LF精炼钢水出站温度：1624℃；主要化学成分：C0.045%、Mn0.29%、Si0.03%、Als0.0155%、Ca0.0016%。
（3）矩形坯连铸工序：大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸坯断面250×360；浇注过程中，连铸第一包开浇初期中间包液面加入无碳覆盖剂，以黑渣面操作为准，以减少钢水的二次氧化；浇注过程中每隔10min进行中间包钢水测温一次，控制中间包钢水过热度为25～30℃。所得连铸坯的主要化学成分：C0.050%、Mn0.28%、Si0.03%、Als0.012%。
实施例3：本矩形连铸生产低碳低硅钢的方法采用下述工艺步骤。
（1）转炉冶炼工序：转炉吹炼终点：C0.03%，Mn0.06%，出钢温度1638℃。转炉出钢过程中加入2.4kg/吨钢的低碳锰铁（C0.4wt%、Mn82wt%），加入脱氧剂铝锭1.3kg/吨钢。出钢后钢包温度为：1604℃；主要化学成分：C0.03%，Mn0.26%，Si0.02%。
（2）LF精炼工序：LF精炼进站加入石灰、萤石等渣料进行强搅拌化渣，使用铝基脱氧剂脱除渣中的氧、使用铝线脱除钢水中的氧；采用电极加热进行温度补偿；脱氧、脱硫合格后，加入低碳锰铁（C0.4wt%、Mn82wt%）0.4kg/吨钢调整锰含量，喂入铝线0.5kg/吨钢（铝含量97wt%）调整铝含量；再次采用电极加热进行钢水升温，升温原则为保证喂钙线及静吹温降；温度、成分合格后，钢水喂入钙线进行钙处理，钙线（Ca30wt%，其余为Fe）1.0kg/吨钢。
出站前软吹时间10分钟；LF精炼钢水出站温度：1630℃；主要化学成分：C0.042%，Mn0.29%，Als0.010%，Ca0.0012%。
（3）矩形坯连铸工序：大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸坯断面250×360；浇注过程中，连铸第一包开浇初期中间包液面加入无碳覆盖剂，以黑渣面操作为准，以减少钢水的二次氧化；浇注过程中每隔10min进行中间包钢水测温一次，控制中间包钢水过热度为35～40℃。所得连铸坯的主要化学成分：C0.048%，Mn0.30%，Si0.035%，Als0.008%。
实施例4：本矩形连铸生产低碳低硅钢的方法采用下述工艺步骤。
（1）转炉冶炼工序：转炉吹炼终点：C0.025%，Mn0.05%，出钢温度1650℃。转炉出钢过程中加入低碳锰铁（C0.4wt%、Mn80wt%），加入脱氧剂铝锭1.3kg/吨钢。出钢后钢包温度为：1605℃；主要化学成分：C0.028%，Mn0.20%，Si0.02%。
（2）LF精炼工序：LF精炼进站加入石灰、萤石等渣料进行强搅拌化渣，使用铝基脱氧剂脱除渣中的氧、使用铝线脱除钢水中的氧；采用电极加热进行温度补偿；脱氧、脱硫合格后，加入低碳锰铁（C0.4wt%、Mn80wt%）调整锰含量，喂入铝线0.65kg/吨钢（铝含量97wt%）调整铝含量；再次采用电极加热进行钢水升温，升温原则为保证喂钙线及静吹温降；温度、成分合格后，钢水喂入钙线进行钙处理，钙线（Ca30wt%，其余为Fe）1.2kg/吨钢。
出站前软吹时间10分钟；LF精炼钢水出站温度：1628℃；主要化学成分：C0.04%，Mn0.29%，Si0.035%，Als0.020%，Ca0.0016%。
（3）矩形坯连铸工序：大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸坯断面250×360；浇注过程中，连铸第一包开浇初期中间包液面加入无碳覆盖剂，以黑渣面操作为准，以减少钢水的二次氧化；浇注过程中每隔10min进行中间包钢水测温一次，控制中间包钢水过热度为30～40℃。所得连铸坯的主要化学成分：C0.050%，Mn0.29%，Si0.04%，Als0.015%。
实施例5：本矩形连铸生产低碳低硅钢的方法采用下述工艺步骤。
（1）转炉冶炼工序：转炉吹炼终点：C0.03%，Mn0.06%，出钢温度1660℃。转炉出钢过程中加入低碳锰铁（C0.2wt%、Mn87wt%），加入脱氧剂铝锭1.6kg/吨钢。出钢后钢包温度为：1605℃；主要化学成分：C0.03%，Mn0.30%，Si0.02%。
（2）LF精炼工序：LF精炼进站加入石灰、萤石等渣料进行强搅拌化渣，使用铝基脱氧剂脱除渣中的氧、使用铝线脱除钢水中的氧；采用电极加热进行温度补偿；脱氧、脱硫合格后，加入低碳锰铁（C0.2wt%、Mn87wt%）调整锰含量，喂入铝线0.55kg/吨钢（铝含量97wt%）调整铝含量；再次采用电极加热进行钢水升温，升温原则为保证喂钙线及静吹温降；温度、成分合格后，钢水喂入钙线进行钙处理，钙线（Ca30wt%，其余为Fe）1.1kg/吨钢。
出站前软吹时间10分钟；LF精炼钢水出站温度：1621℃；主要化学成分：C0.048%，Mn0.29%，Si0.033%，Als0.0145%，Ca0.0015%。
（3）矩形坯连铸工序：大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸坯断面250×360；浇注过程中，连铸第一包开浇初期中间包液面加入无碳覆盖剂，以黑渣面操作为准，以减少钢水的二次氧化；浇注过程中每隔10min进行中间包钢水测温一次，控制中间包钢水过热度为20～30℃。所得连铸坯的主要化学成分：C0.055%，Mn0.29%，Si0.035%，Als0.011%。
某钢厂于2014年12月～2015年1月采用常规工艺生产（成品Als0.002%～0.005%）SAE1006电极扁钢29炉，连铸坯经轧制后，因连铸坯皮下气泡导致的电极扁钢角部开裂共9炉。2015年1月底～2015年4月，通过调整生产工艺采用本方法共生产SAE1006电极扁钢28炉，连铸坯轧制后，未发生因连铸坯气泡造成的电极扁钢角部开裂缺陷，电极扁钢表面质量良好。

Claims (8)

1.一种矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：其包括转炉冶炼、LF精炼和矩形坯连铸工序；
所述转炉冶炼工序中，转炉终点碳含量控制在0.04%及以下；出钢过程采用低碳锰铁进行锰合金化、采用铝锭进行脱氧；
所述LF精炼工序中，采用铝基脱氧剂、铝线脱氧，采用低碳锰铁进行锰成分调整，使用铝线进行铝成分调整，采用钙铁线进行钢水钙处理，出站前软吹时间不小于10分钟；
所述矩形坯连铸工序中，大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸第一包开浇初期加入无碳覆盖剂，控制中间包钢水过热度为20～40℃。
2.根据权利要求1所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，锰合金化至钢水中锰含量为0.20～0.30%。
3.根据权利要求1所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，转炉终点出钢温度控制在1620～1660℃。
4.根据权利要求1所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，脱氧时铝锭加入量为1.3～1.6kg/吨钢。
5.根据权利要求1所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述LF精炼工序中，采用强搅拌化渣；控制LF出站钢水Als含量为0.010～0.020%、Ca/Al为0.08～1.2。
6.根据权利要求1所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序和LF精炼工序中，采用的低碳锰铁中Mn80～87wt%、C≤0.4wt%。
7.根据权利要求6所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述低碳锰铁的牌号为FeMn84C0.4。
8.根据权利要求1－7任意一项所述的矩形连铸生产低碳低硅钢的方法，其特征在于：所述低碳低硅钢为电极扁钢，其主要合金成分的重量配比为：C≤0.06%、Mn0.25%～0.50%、Si≤0.07%。
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