CN106086593A - 一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺 - Google Patents

一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺为：转炉或电炉炼钢—LF钢包精炼—VD或RH真空精炼—连续铸钢，通过铁水不脱硫直接供转炉或电炉炼钢、LF钢包精炼后期向炉渣加入硫铁粉两种方式增加炉渣中硫元素含量，抑制真空处理过程中钢水与炉渣间的反应，减少了钢水中S元素的损失量，减少易导致水口结瘤的Al2O3夹杂物和CaS夹杂物的生成，可杜绝水口结瘤问题的发生，保证了生产顺行，降低了生产成本。

Description

一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺
技术领域
本发明涉及特殊钢冶金技术领域，具体地，涉及一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺。
背景技术
为了降低钢水氧含量，特殊钢企业一般向钢水添加铝元素来强化脱氧，其脱氧产物主要为Al2O3夹杂物，此类夹杂物是造成水口结瘤物的主要来源之一。钙处理是解决由Al2O3夹杂物造成的水口结瘤问题的主要方法，但对于某些对硫含量有要求的钢种，不合适的钙处理容易导致CaS夹杂物的生成，CaS夹杂物同样易于导致水口结瘤。
目前，生产含硫含铝钢一般采用真空精炼后再进行硫合金化的冶炼工艺，在真空精炼后通过喂入硫铁线的方式将钢水硫含量控制到目标范围。但该类工艺存在的主要问题为：1)硫合金化收得率低且不稳定；2)硫合金化过程中钢水剧烈翻腾，容易造成二次氧化，二次氧化产物没有充足时间上浮去除，影响钢水洁净度，对钢水浇注性能不利。若在真空处理前进行硫合金化，由于真空处理(特别是VD真空处理)过程中钢水与炉渣间的反应，钢水硫损失严重，无法保证成品硫含量的稳定性，且反应产物主要为Al2O3夹杂物和CaS夹杂物，容易造成水口结瘤。一些特殊钢企业通过在钢包精炼后期先降低炉渣碱度再进行硫合金化的方式，解决了真空处理过程中硫损失严重的问题。但钢包精炼后期降低炉渣碱度将导致钢水氧含量上升和氧化铝夹杂物数量增加，产生产品质量风险的同时水口结瘤的问题并未能完全解决。
发明内容
本发明提供了一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，通过增加炉渣硫含量抑制真空处理过程中钢水与炉渣间的反应，提高了硫元素的收得率和钢水洁净度，解决浇注含硫含铝钢水口结瘤的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，包括以下步骤：
(1)铁水不经过喷镁或KR脱硫直接供转炉或电炉冶炼；
(2)在转炉或电炉出钢过程中加入铝饼、硅铁进行脱氧合金化，加入石灰、预熔精炼渣进行造渣；
(3)出钢后对所述钢水进行钢包精炼，钢包精炼过程中不得加入石灰、萤石调整炉渣成分，通过向炉渣中加入铝粒、电石进行扩散脱氧，并在钢包精炼末期向炉渣加入硫铁粉调整炉渣硫含量，对钢水进行钙处理，之后调整钢水硫含量；
(4)对钢包精炼后的钢水，进行RH或VD真空精炼，RH或VD真空精炼时间为15-20min，其中真空度133Pa以上的精炼时间为10-15min；
(5)对所述钢水在钢包底部进行吹氩软搅拌，吹氩软搅拌氩气流量控制在40L/min以下，时间控制在5-20min；
(6)采用连续铸钢方式浇注所述钢水，连续铸钢浇注过热度控制在25-45℃之间，浸入式水口内径不小于30mm。
进一步，所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺步骤(1)中转炉或电炉冶炼结束时，钢水中硫含量为0.025％-0.040％。
进一步，所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺步骤(2)中转炉或电炉出钢过程铝饼加入量为钢水总重量的0.08-0.15％，硅铁加入量由钢种硅含量要求的目标成分确定，石灰加入量为钢水总重量的0.3％-0.5％，预熔精炼渣加入量为钢水总重量的0.1％-0.2％，预熔精炼渣含CaO为30％-50％，含Al2O3为40％-60％。
进一步，所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺步骤(3)中钢包精炼到站的顶渣成分为：CaO为50％-60％，MgO为4％-7％，SiO2为10％-14％，Al2O3为22％-28％，T.Fe含量小于1.5％，硫含量为0.2％-0.6％，在精炼后期调整炉渣中硫含量、对钢水进行钙处理，之后调整钢水硫含量，钢包精炼结束时顶渣成分为：CaO为50-65％，MgO为4-7％，SiO2为9-13％，Al2O3为24％-30％，T.Fe含量小于1.0％，硫含量为1.0％-2.4％。
更进一步，所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺步骤(3)中硫铁粉加入量为炉渣总量的3.0％-6.0％。
进一步，所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺步骤(3)中钙处理采用硅钙线，硅钙线喂入量为100-200m。
进一步，所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺步骤(3)中钢包精炼后期按钢种成分要求中上限调整钢水S含量。
与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：
1)通过铁水不脱硫直接供转炉或电炉炼钢、LF钢包精炼后期向炉渣加入硫铁粉两种方式增加炉渣中硫元素含量，抑制真空处理过程中钢水与炉渣间的反应，减少了钢水中硫元素的损失量，减少易导致水口结瘤的Al2O3夹杂物和CaS夹杂物的生产，杜绝水口结瘤问题的发生，保证了生产顺行，降低了生产成本；
2)解决了硫元素收得率低且不稳定的问题；
3)通过真空处理前硫合金化，避免真空处理后硫合金化造成的二次氧化，提高了钢水洁净度；
4)避免了采用钢包精炼后期先降低炉渣碱度之后硫合金化工艺导致的钢水氧含量过高的风险。
附图说明
图1为生产42CrMoS时中间包塞棒的趋势曲线。
图2为生产F45MnVS时中间包塞棒的趋势曲线。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例采用LD转炉冶炼-LF精炼-VD真空精炼-连铸成坯工艺路线生产42CrMoS含硫钢，42CrMoS含硫钢的各种成分质量百分比为：C：0.40％-0.43％，Si：0.24％-0.30％，Mn：0.77％-0.83％，P＜0.015％，S：0.020％-0.32％，Cr：1.0％-1.1％，Mo：0.21％-25％，Al：0.020％-0.32％。
铁水未经脱硫直接入转炉冶炼，转炉终点样经光谱分析，硫含量为0.026％-0.035％。转炉出钢量为85.8t，出钢过程中加入铝饼100kg-120kg、硅铁360kg进行脱氧合金化，加入395kg-412kg石灰、97kg-103kg预熔精炼渣进行造渣，预熔精炼渣CaO含量为37.6％，Al2O3含量为49.2％。
LF精炼到站炉渣总重量约为1000kg，炉渣成分为：CaO为50.3％-56.2％，MgO为4.6％-6.8％，SiO2为10.3-13.6％，Al2O3为24.3-27.8％，T.Fe含量为0.83-1.39％，S含量为0.31-0.57％。
精炼初期向炉渣加入20kg铝粒进行渣面扩散脱氧，此后分多批次加入电石进行渣面扩散脱氧，电石用量为80kg-100kg，精炼过程中不使用石灰和萤石。
在取精炼第三样之后，向渣面加入45kg硫铁粉，调整炉渣成分，之后喂入120m硅钙线进行钙处理。
LF精炼结束前，根据精炼第三样硫含量，喂入220m-280m硫线调整钢水硫含量，再次取样分析钢水化学成分，钢水硫含量由0.008％-0.013％增加至0.0283-0.0311％。
LF精炼结束前，取LF精炼炉渣样，分析化学成分结果为：CaO为52.5-57.8％，MgO为4.8％-6.8％，SiO2为9.7％-12.8％，Al2O3为23.7％-26.5％，T.Fe含量为0.66％-0.92％，S含量为1.43％-1.92％。
LF精炼结束后，钢水吊至VD进行真空处理，处理时间为16-18min，其中真空度133Pa以上时间为12-13min，真空处理结束后取样分析钢水化学成分，钢水S含量为0.0239-0.0272％，硫损失仅为0.0032-0.0057％。
钢水在底吹氩流量为18L/min-32L/min条件下软搅拌8-13min后，吊包至连铸进行浇注，浇注过热度为30℃-39℃，浸入式水口直径为45mm。
图1为生产42CrMoS时中间包塞棒的趋势曲线，该中包共浇注8炉钢水，未发生水口结瘤现象。
实施例2
本实施例采用LD转炉冶炼-LF精炼-RH真空精炼-连铸成坯工艺路线生产F45MnVS含硫钢，F45MnVS含硫钢的各种成分质量百分比为：C：0.43％-0.46％，Si：0.35％-0.45％，Mn：1.30％-1.48％，P＜0.025％，S：0.035％-0.055％，Cr：0.15％-0.025％，V：0.09％-0.012％，Al：0.010％-0.025％，N：0.009％-0.013％。
铁水未经脱硫直接入转炉冶炼，转炉终点样经光谱分析，硫含量为0.025％-0.033％。转炉出钢量为86.9t，出钢过程中加入铝饼80kg-110kg、硅铁540kg进行脱氧合金化，加入346kg-453kg石灰、98kg-103kg预熔精炼渣进行造渣，预熔精炼渣中CaO含量为41.6％，Al2O3含量为53.1％。
LF精炼到站炉渣总重量约为1000kg，炉渣成分为：CaO为50.8％-55.4％，MgO为4.3％-6.4％，SiO2为11.2-14.5％，Al2O3为24.8-27.7％，T.Fe含量为0.72-1.25％，S含量为0.39-0.58％。
精炼初期向炉渣加入20kg铝粒进行渣面扩散脱氧，此后分多批次加入电石进行渣面扩散脱氧，电石用量为80kg-100kg，精炼过程中不使用石灰和萤石。
在取精炼第三样之后，向渣面加入50kg硫铁粉，调整炉渣成分，之后喂入100m硅钙线进行钙处理。
LF精炼结束前，根据精炼第三样硫含量，喂入390m-440m硫线调整钢水硫含量，再次取样分析钢水化学成分，钢水硫含量由0.0091％-0.0145％增加至0.0452-0.0527％。
LF精炼结束前，取LF精炼炉渣样，分析化学成分结果为：CaO为51.8-56.7％，MgO为4.7％-7.0％，SiO2为10.9％-12.9％，Al2O3为23.3％-26.0％，T.Fe含量为0.58％-0.97％，S含量为1.53％-2.11％。
LF精炼结束后，钢水吊至RH进行真空处理，处理时间为16-18min，其中真空度100Pa以上时间为12-13min，真空处理结束后取样分析钢水化学成分，钢水S含量为0.0427-0.0498％，硫损失仅为0.0024-0.0036％。
钢水在底吹氩流量为20L/min-36L/min条件下软搅拌8-13min后，吊包至连铸进行浇注，浇注过热度为26℃-43℃，浸入式水口直径为30mm。
图2为生产F45MnVS时中间包塞棒的趋势曲线，该中包共浇注10炉钢水，未发生水口结瘤现象。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)铁水不经过喷镁或KR脱硫直接供转炉或电炉冶炼；
(2)在转炉或电炉出钢过程中加入铝饼、硅铁进行脱氧合金化，加入石灰、预熔精炼渣进行造渣；
(3)出钢后对所述钢水进行钢包精炼，钢包精炼过程中不得加入石灰、萤石调整炉渣成分，通过向炉渣中加入铝粒、电石进行扩散脱氧，并在钢包精炼末期向炉渣加入硫铁粉调整炉渣硫含量，对钢水进行钙处理，之后调整钢水硫含量；
(4)对钢包精炼后的钢水，进行RH或VD真空精炼，RH或VD真空精炼时间为15-20min，其中真空度133Pa以上的精炼时间为10-15min；
(5)对所述钢水在钢包底部进行吹氩软搅拌，吹氩软搅拌氩气流量控制在40L/min以下，时间控制在5-20min；
(6)采用连续铸钢方式浇注所述钢水，连续铸钢浇注过热度控制在25-45℃之间，浸入式水口内径不小于30mm。
2.根据权利要求1所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特点在于：所述的步骤(1)中转炉或电炉冶炼结束时，钢水中硫含量为0.025％-0.040％。
3.根据权利要求1所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特点在于：所述步骤(2)中转炉或电炉出钢过程铝饼加入量为钢水总重量的0.08％-0.15％，硅铁加入量由钢种硅含量要求的目标成分确定，石灰加入量为钢水总重量的0.3％-0.5％，预熔精炼渣加入量为钢水总重量的0.1％-0.2％，预熔精炼渣含CaO为30％-50％，含Al2O3为40％-60％。
4.根据权利要求1所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特点在于：所述的步骤(3)中钢包精炼到站的顶渣成分为：CaO为50％-60％，MgO为4％-7％，SiO2为10％-14％，Al2O3为22％-28％，T.Fe含量小于1.5％，硫含量为0.2％-0.6％，在精炼后期调整炉渣中硫含量、对钢水进行钙处理，之后调整钢水硫含量，钢包精炼结束时顶渣成分为：CaO为50-65％，MgO为4-7％， SiO2为9-13％，Al2O3为24％-30％，T.Fe含量小于1.0％，硫含量为1.0％-2.4％。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特点在于：所述的步骤(3)中硫铁粉加入量为炉渣总重量的3.0％-6.0％。
6.根据权利要求1所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特点在于：所述的步骤(3)中钙处理采用硅钙线，硅钙线喂入量为100-200m。
7.根据权利要求1所述的防止含硫含铝钢浇注过程中水口结瘤的钢水冶炼工艺，其特点在于：所述的步骤(3)中钢包精炼后期按钢种成分要求中上限调整钢水S含量。
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