CN106148820A - 一种冶炼高强度结构钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冶炼高强度结构钢的方法，包括步骤：铁水预处理、转炉炼钢、RH精炼、钙处理以及连铸；本发明将工艺路线设计为：KR→BOF→RH→CCM，取消传统高强度结构钢生产工艺中的LF精炼工序，同时对其他工序的操作进行适应性改进，在取消LF炉精炼的前提下，依然生产出质量合格的高强度结构钢，简化了生产流程，降低了生产成本，吨钢可降低40元，提高了钢企的经济效益。

Description

一种冶炼高强度结构钢的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种冶炼高强度结构钢的方法。
背景技术
在国内，炼钢厂生产高强度结构钢采用传统的冶炼组织模式，即KR-BOF-LF-RH-CCM。
2008年以来随着国内钢材市场价格急剧下跌，钢铁企业利润空间降低，特别是70kg及以上级别高强度结构钢系列，市场价格远低于原材物料和生产加工成本之和，严重影响了冶炼企业的经济效益。
因此，如何改进高强度结构钢生产工艺，降低其生产成本，提高钢企的经济效益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冶炼高强度结构钢的方法，该方法能够改进高强度结构钢生产工艺，降低其生产成本，提高钢企的经济效益。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种冶炼高强度结构钢的方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：通过KR铁水深脱硫技术脱除铁水中的S至铁水中S的重量百分比≤0.003％，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
2)转炉炼钢：将步骤1)所得铁水倒入转炉炼钢，出钢开始使用挡渣帽，出钢至3/4使用挡渣棒，出钢过程中全程打开钢包底吹氩气至吹开钢水液面直径为400mm～800mm；
3)RH精炼：将步骤2)所盛钢水的钢包运至RH真空精炼炉进行精炼，控制在真空度≤100pa条件下精炼时间不少于12min，纯脱气时间≥8min；
4)钙处理：将步骤3)所得钢水进行喂线钙处理；
5)连铸：将步骤4)所得钢水连铸产出高强度结构钢。
优选的，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.35％～1.60％，P：0～0.020％，S：0～0.050％，Cr：0.20％～0.35％，Ti：0.015％～0.030％，Bt：0.0010％～0.0025％，Alt：0.020％～0.050％。
优选的，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.16％，Si：0.30％，Mn：1.45％，P：0.010％，S：0.005％，Cr：0.25％，Ti：0.20％，Bt：0.0015％，Alt：0.035％。
优选的，在所述步骤4)中：在钢水中喂入钙铁线，要求钢水中Ca的重量百分比为5.98×10-4％～49.51×10-4％，使得使钢中固态Al2O3转变为液态CaO·Al2O3。
与现有技术相比，本发明提供了一种冶炼高强度结构钢的方法，包括步骤：铁水预处理、转炉炼钢、RH精炼、钙处理以及连铸；本发明通过制定合理的生产工艺流程，将工艺路线设计为：KR→BOF→RH→CCM，取消传统高强度结构钢生产工艺中的LF精炼工序，将其精确控制钢水温度、适当调整钢水成分、脱硫和去除夹杂的功能分摊至铁水预处理、转炉炼钢以及RH精炼进行，以简化生产流程降低生产成本；优化KR脱硫处理工艺，确保入炉铁水中[S]处于较低水平，减轻了后续工序脱硫负担；出钢、脱氧合金化及造渣制度：出钢过程采用双挡渣工艺，出钢过程中全程打开钢包底吹氩气至吹开钢水液面直径为400mm～800mm，确保出钢过程化好渣、化透渣；充分利用RH炉的真空环境和强大的搅拌能力，实现大量夹杂物上浮至钢包渣中；本方法通过取消LF炉精炼工序，同时对其他工序的操作进行适应性改进，在取消LF炉精炼的前提下，依然生产出质量合格的高强度结构钢，简化了生产流程，降低了生产成本，吨钢可降低40元，提高了钢企的经济效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种冶炼高强度结构钢的方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：通过KR铁水深脱硫技术脱除铁水中的S至铁水中S的重量百分比≤0.003％，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
2)转炉炼钢：将步骤1)所得铁水倒入转炉炼钢，出钢开始使用挡渣帽，出钢至3/4使用挡渣棒，出钢过程中全程打开钢包底吹氩气至吹开钢水液面直径为400mm～800mm；
3)RH精炼：将步骤2)所盛钢水的钢包运至RH真空精炼炉进行精炼，控制在真空度≤100pa条件下精炼时间不少于12min，纯脱气时间≥8min；
4)钙处理：将步骤3)所得钢水进行喂线钙处理；
5)连铸：将步骤4)所得钢水连铸产出高强度结构钢。
为适应本发明提供的冶炼高强度结构钢的方法，实现大批量稳定化连铸生产高强度结构钢，在本发明的一个实施例中，优选的，设计所得高强度结构钢的重量百分比为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.35％～1.60％，P：0～0.020％，S：0～0.050％，Cr：0.20％～0.35％，Ti：0.015％～0.030％，Bt：0.0010％～0.0025％，Alt：0.020％～0.050％。更优选的，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.16％，Si：0.30％，Mn：1.45％，P：0.010％，S：0.005％，Cr：0.25％，Ti：0.20％，Bt：0.0015％，Alt：0.035％。其中，Bt意指全硼量。
由于RH精炼无脱硫功能，为保证产出的高强度结构钢S含量达标，入炉铁水需深脱硫。在铁水预处理过程中，采用KR铁水深脱硫技术脱除铁水中的S，至铁水中S的重量百分比≤0.003％，然后扒渣干净，至铁水裸露面积≥90％，以降低后续工序的脱硫负担，减少因脱硫产生的Al2O3夹杂物总量。本发明对KR铁水深脱硫技术的具体操作和工艺参数，没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的操作步骤及工艺参数即可。
为了减少出钢过程下渣量，防止大量氧化性渣流至钢包内给钢水引入大量夹杂物，在本发明的一个实施例中，出钢过程采用双挡渣工艺，优选的，出钢开始使用挡渣帽，出钢至3/4使用挡渣棒。出钢过程全程打开钢包底吹氩气，底吹开度以吹开钢液面直径为标准，以400mm～800mm为宜，确保出钢过程化好渣、化透渣，同时减少钢水中夹杂物的种类、含量及性质，使得内部质量满足国标一级探伤要求。
在RH精炼过程中，控制在真空度≤100pa条件下精炼时间不少于12min，纯脱气时间≥8min；充分利用RH炉的真空环境和强大的搅拌能力，实现大量夹杂物上浮至钢包渣中。
RH精炼后，在钢水中喂入钙铁线，优化钢水中Ca含量与Als的比例，控制钢水中Ca的重量百分比为5.98×10-4％～49.51×10-4％，使得使钢中固态Al2O3转变为液态CaO·Al2O3，实现Al2O3在浇铸时液态和球化，降低了连铸过程中出现水口絮流、塞棒上涨、保护渣变性、结晶器粘结引起漏钢等生产事故可能性，实现连铸机多炉次顺利浇铸。
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冶炼高强度结构钢的方法进行详细描述。
实施例1：
本实施例中高强度结构钢的成分设计：重量百分比为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.35％～1.60％，P：0～0.020％，S：0～0.050％，Cr：0.20％～0.35％，Ti：0.015％～0.030％，Bt：0.0010％～0.0025％，Alt：0.020％～0.050％；
具体冶炼方法包括以下步骤：
1)铁水预处理：通过机械搅拌脱硫技术脱除铁水中的S至铁水中S的重量百分比≤0.003％，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
2)转炉炼钢：将步骤1)所得铁水倒入转炉炼钢，出钢前期使用挡渣帽，出钢至3/4使用挡渣棒，出钢过程中全程打开钢包底吹氩气至吹开钢水液面直径为400mm，出钢过程化好渣、化透渣；
3)RH真空炉外精炼：将步骤3)所得钢水倒入RH真空精炼炉内进行精炼，控制在真空度≤100pa条件下精炼时间为14min，纯脱气时间为8min；
5)钢水钙处理：钢水中Ca的重量百分比为38.22×10-4％，使得使钢中固态Al2O3转变为液态CaO·Al2O3；
6)连铸产出高强度结构钢，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.14％，Si：0.40％，Mn：1.35％，P：0.015％，S：0.030％，Cr：0.35％，Ti：0.015％，Bt：0.0025％，Alt：0.020％；
所得铸坯的力学性能检测数据见表1。
实施例2：
本实施例中高强度结构钢的成分设计：重量百分比为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.35％～1.60％，P：0～0.020％，S：0～0.050％，Cr：0.20％～0.35％，Ti：0.015％～0.030％，Bt：0.0010％～0.0025％，Alt：0.020％～0.050％；
具体冶炼方法包括以下步骤：
1)铁水预处理：通过机械搅拌脱硫技术脱除铁水中的S至铁水中S的重量百分比≤0.003％，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
2)转炉炼钢：将步骤1)所得铁水倒入转炉炼钢，出钢前期使用挡渣帽，出钢至3/4使用挡渣棒，出钢过程中全程打开钢包底吹氩气至吹开钢水液面直径为800mm，出钢过程化好渣、化透渣；
3)RH真空炉外精炼：将步骤3)所得钢水倒入RH真空精炼炉内进行精炼，控制在真空度≤100pa条件下精炼时间为16min，脱气时间为10min；
5)钢水钙处理：钢水中Ca的重量百分比为36.29×10-4％，使得使钢中固态Al2O3转变为液态CaO·Al2O3；
6)连铸产出高强度结构钢，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.18％，Si：0.20％，Mn：1.60％，P：0.020％，S：0.040％，Cr：0.20％，Ti：0.030％，Bt：0.0010％，Alt：0.050％；
所得铸坯的力学性能检测数据见表1。
表1实施例所得铸坯的力学性能检测数据
由表1可得，实施例1与实施例2得到的高强度结构钢的主要力学性能指标均达到标准要求，本发明在取消LF炉精炼后，并未影响所产结构钢的质量，但却简化了生产流程，节省了生产成本。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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。

Claims (4)

1.一种冶炼高强度结构钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)铁水预处理：通过KR铁水深脱硫技术脱除铁水中的S至铁水中S的重量百分比≤0.003％，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
2)转炉炼钢：将步骤1)所得铁水倒入转炉炼钢，出钢开始使用挡渣帽，出钢至3/4使用挡渣棒，出钢过程中全程打开钢包底吹氩气至吹开钢水液面直径为400mm～800mm；
3)RH精炼：将步骤2)所盛钢水的钢包运至RH真空精炼炉进行精炼，控制在真空度≤100pa条件下精炼时间不少于12min，纯脱气时间≥8min；
4)钙处理：将步骤3)所得钢水进行喂线钙处理；
5)连铸：将步骤4)所得钢水连铸产出高强度结构钢。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.14％～0.18％，Si：0.20％～0.40％，Mn：1.35％～1.60％，P：0～0.020％，S：0～0.050％，Cr：0.20％～0.35％，Ti：0.015％～0.030％，Bt：0.0010％～0.0025％，Alt：0.020％～0.050％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高强度结构钢的重量百分比为：C：0.16％，Si：0.30％，Mn：1.45％，P：0.010％，S：0.005％，Cr：0.25％，Ti：0.20％，Bt：0.0015％，Alt：0.035％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤4)中：在钢水中喂入钙铁线，要求钢水中Ca的重量百分比为5.98×10-4％～49.51×10-4％，使得使钢中固态Al2O3转变为液态CaO·Al2O3。
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