CN106319135B - 用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法 - Google Patents

用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法，在确认冶炼工艺得到的钢材C、Mn元素含量存在成分波动的前提下，分别对具有和不具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行工艺调整，防止成分波动的出现。采用本发明的技术方案，获得的方法，通过对冶炼工艺参数的控制及工艺条件的调整，有效防止钢材成分波动的出现，实现通过控制冶炼过程中成分的熔炼分析值，保证获得的钢材成品的成分分析值符合标准要求，从而从根本上提高钢材的质量，保证钢材使用的安全性。

Description

用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法
技术领域
本发明涉及冶炼工艺技术领域，尤其涉及一种用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法。
背景技术
钢材作为生产、生活各领域应用广泛的材料，其质量具有十分重要的影响，当前我国针对钢材检测具有相关的规范，最为常用的两种分析方法是成分分析法和熔炼分析法。熔炼分析是指在钢液浇注过程中采取样锭，然后进一步制成试样并对其进行化学分析，分析结果表示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分，GB/T699-1999《优质碳素结构钢》中规定的钢的化学成分是要求采用熔炼分析法得到的。成品分析是指在经过加工的成品钢材(包括钢坯)上采取试样，然后对其进行的化学分析。这两种方法的操作过程不同，且由于钢液在结晶过程中会产生元素的不均匀分布(或称偏析)，导致成品分析的数值往往与熔炼分析的数值不同，如成分分析法的数值在规定的范围内，而熔炼分析法的数值则可能会超出标准，针对这种情况，就在规定中设置了一个允许数值，称之为允许偏差，而超出允许偏差的范围时称为成分波动，成分波动的出现常常会造成钢材性能屈服强度的降低，影响钢材质量。
目前的炼钢在转炉冶炼到连铸浇铸直至轧钢的整个工艺过程中，存在有些炉次会出现成分波动的现象，造成影响钢材质量，带来经济损失和安全隐患的问题，通过抽样检测的方法控制质量，不仅工作量大，还存在分析片面的弊端，无法从根本上防止成分波动的出现，控制钢材的生产质量。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法，通过对冶炼工艺的控制与调整，从根本上防止成分波动的出现，提高获得的钢材质量。
为实现上述目的，本发明的用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法是，确认冶炼工艺得到的钢材C、Mn元素含量存在成分波动，对不具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行以下工艺调整：
A、控制转炉倾动达到-60℃时刻与合金料仓阀门开阀时刻差值小于45秒，并使出钢过程中底吹气源压力强度增加0.2Mpa；
B、控制吹氩站软吹吹氮时间达到8分钟；
C、控制中包高温温度＞1550℃，将中包液面低至600mm进行浇铸，防止出现拉漏现象；
D、控制中包低温温度＜1518℃，将中包换大水口或开新流，进行增加拉速操作；防止结瘤停机事故；
E、控制取样前的吹氩站软吹吹氮时间大于4分钟；
F、确认底吹不透气，使用顶吹棒杆设备，吹氮气3分钟以上，保持钢液面的渣层依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形；
对具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行步骤A～F的工艺调整，并在步骤A之前增加步骤a的工艺调整，所述步骤a包括将吹氩站软吹吹氮时间比工艺预定时间延长3分钟后，允许上连铸浇铸。
本发明根据由转炉冶炼到连铸浇铸直至轧钢的冶炼工艺得到的钢材，其成分波动的出现及相应冶炼工艺参数的系统分析结果得到的C、Mn元素成分波动与工艺参数的相关性，对不具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺进行包括合金加入时机、吹氮时间、中包高温、中包低温、取样时间和底吹不透气等工艺进行调整，对具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺进行包括补加碳、补加锰、合金加入时机、吹氮时间、中包高温、中包低温、取样时间和底吹不透气等工艺进行调整，从冶炼工艺入手，有效防止钢材成分波动的出现，实现通过控制冶炼过程中成分的熔炼分析值，保证获得的钢材成品的成分分析值符合标准要求，从而从根本上提高钢材的质量，保证钢材使用的安全性。
作为对上述技术方案的限定，所述C、Mn元素含量存在成分波动的判定采用如下方法：
根据冶炼工艺得到的第一炉钢C、Mn元素含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值，判定成分波动的存在；所述C含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值≥0.03％，或/和Mn含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值≥0.08％，证明存在成分波动。
作为对上述技术方案的限定，步骤F中所述底吹不透气的判定采用如下方法：
将底吹气体阀门开到最大，钢液面的渣层无法依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形，则为底吹不透气。
作为对上述技术方案的限定，对于同时开2台连铸机的双机非连续生产，在步骤F之后增设步骤G的工艺调整，所述步骤G包括增加连铸坯断面直径。
本发明进一步限定了成分波动及底吹不透气的判定方法，以及对双机生产工艺的调整，利于防止成分波动方法的操作，更好的提高钢材冶炼质量。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法，从冶炼工艺入手，通过对冶炼工艺参数的控制及工艺条件的调整，有效防止钢材成分波动的出现，实现通过控制冶炼过程中成分的熔炼分析值，保证获得的钢材成品的成分分析值符合标准要求，从而从根本上提高钢材的质量，保证钢材使用的安全性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例
本实施例涉及一种用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法。
由转炉冶炼到连铸浇铸直至轧钢的冶炼工艺，具体冶炼流程包括：
混铁炉：出铁水至铁水包→转炉：兑铁入转炉后，供氧吹炼→钢包：出钢、合金化→吹氩站：软吹氮气、微调成分(如有必要)→连铸：钢水浇注成钢坯→轧钢：轧机轧制成材。
根据某一时间段里出现成分波动的冶炼炉次及成分波动率，得出工艺参数与成分波动的相关性。
对于不具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，涉及的工艺参数包括：①合金加入时机(t＞45秒)；②吹氮时间(应大于5分钟)；③中包高温(中包温度＞1550℃)；④中包低温(中包温度＜1518℃)；⑤取样时间(t＞4分钟可以取样)；⑥底吹不透气(使用顶吹设备)；⑦双机生产(同时开2台连铸机)。
对于具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，涉及的工艺参数包括：①补加碳(出钢后补碳)；②补加锰(出钢后补锰)；③合金加入时机(t＞45秒)；④吹氮时间(应大于8分钟)；⑤中包高温(中包温度＞1550℃)；⑥中包低温(中包温度＜1518℃)；⑦取样时间(t＞4分钟后取样)；⑧底吹不透气(使用顶吹设备)；⑨双机生产(同时开2台连铸机)。相关性分析结果如下所示：
冶炼炉次及成分波动率：
总炉数 成分波动 碳单独波动 锰单独波动 碳锰同时波动
炉次数 75 9 1 7 1
百分率 100％ 12％ 1％ 9％ 1％
碳单独波动与工艺参数相关性：
锰单独波动与工艺参数相关性：
碳锰同时波动与工艺参数相关性：
出现成分波动与工艺参数相关性：
依据上述成分波动与工艺参数相关性结果，用于冶炼工艺的调整，防止C、Mn元素成分波动的出现。
根据冶炼工艺得到的第一炉钢C、Mn元素含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值，若C含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值≥0.03％，或/和Mn含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值≥0.08％，证明存在成分波动。对冶炼工艺的调整操作如下：
对不具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行以下工艺调整：
A、转炉倾动达到-60℃时刻，计时器开始计时，与合金料仓阀门开阀时刻差值小于45秒，报警器自动连锁报警，要求出钢过程中底吹气源压力强度增加0.2Mpa；
B、控制吹氩站软吹吹氮时间8分钟严格执行，如达不到，按废品处理；
C、测温仪表对中间包钢水测温判定，控制中包高温温度＞1550℃，将中包液面低至600mm进行浇铸，防止出现拉漏现象；
D、测温仪表对中间包钢水测温判定，控制中包低温温度＜1518℃，将中包换大水口或开新流，进行增加拉速操作；防止结瘤停机事故；
E、计时器计时，控制取样前的吹氩站软吹吹氮时间大于4分钟(t＞4分钟后取样)，达不到4分钟就取样的炉次，重新软吹4分钟后，再取样，以再次取样的化验成分为本炉次的成品成分；
F、将底吹气体阀门开到最大，钢液面的渣层无法依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形，则确认为底吹不透气，使用顶吹棒杆设备，吹氮气3分钟以上，保持钢液面的渣层依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形；
G、同时开2台连铸机的双机生产，只作为跟踪项目，必要时提交报告优化设备，增加连铸坯端面直径，而在连续生产中不采取上述措施；
对具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行以下工艺调整：
a、将吹氩站软吹吹氮时间比工艺预定时间延长3分钟后，允许上连铸浇注；
A、控制转炉倾动达到-60℃时刻，计时器开始计时，与合金料仓阀门开阀时刻差值小于45秒，报警器自动连锁报警，要求出钢过程中底吹气源压力强度增加0.2Mpa；
B、控制吹氩站软吹吹氮时间8分钟严格执行，如达不到，按废品处理；
C、测温仪表对中间包钢水测温判定，控制中包高温温度＞1550℃，将中包液面低至600mm进行浇铸，防止出现拉漏现象；
D、测温仪表对中间包钢水测温判定，控制中包低温温度＜1518℃，将中包换大水口或开新流，进行增加拉速操作；防止结瘤停机事故；
E、计时器计时，控制取样前的吹氩站软吹吹氮时间大于4分钟(t＞4分钟后取样)，达不到4分钟就取样的炉次，重新软吹4分钟后，再取样，以再次取样的化验成分为本炉次的成品成分；
F、将底吹气体阀门开到最大，钢液面的渣层无法依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形，则确认为底吹不透气，使用顶吹棒杆设备，吹氮气3分钟以上，保持钢液面的渣层依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形；
G、同时开2台连铸机的双机生产，只作为跟踪项目，必要时提交报告优化设备，增加连铸坯端面直径，而在连续生产中不采取上述措施。
在连铸坯成分不变的情况下，经过上述工艺调整后，得到的钢材C含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值<0.03％，且Mn含量的熔炼分析法测定值与成分分析法测定值的差值<0.08％；调整工艺实施前后获得的一轧钢材、二轧钢材性能如下表所示：
获得的钢材屈服性能统计如下表：
由以上结果可见，通过本发明的工艺调整，对提高钢材性能的稳定性具有十分显著的作用，标准HRB400E要求屈服强度大于400MPa，在连铸坯成分不变的情况下，得到的钢材屈服下限相对提高，钢材质量相对升高。
综上所述，本发明的方法，通过控制冶炼过程中成分的熔炼分析值，能保证获得的钢材成品的成分分析值符合标准要求，从而从根本上提高钢材的质量，保证钢材使用的安全性。

Claims (2)

1.一种用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法，其特征在于，确认冶炼工艺得到的钢材C、Mn元素含量存在成分波动，对不具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行以下工艺调整：
A、控制转炉倾动达到-60℃时刻与合金料仓阀门开阀时刻差值小于45秒，并使出钢过程中底吹气源压力强度增加0.2MPa ；
B、控制吹氩站软吹吹氮时间达到8分钟；
C、控制中包高温温度＞1550℃，将中包液面低至600mm进行浇铸，防止出现拉漏现象；
D、控制中包低温温度＜1518℃，将中包换大水口或开新流，进行增加拉速操作；防止结瘤停机事故；
E、控制取样前的吹氩站软吹吹氮时间大于4分钟；
F、确认底吹不透气，使用顶吹棒杆设备，吹氮气3分钟以上，保持钢液面的渣层依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形；所述底吹不透气的判定采用如下方法：将底吹气体阀门开到最大，钢液面的渣层无法依靠气体动力学条件破开直径300mm以上的圆形，则为底吹不透气；
对具有补加合金或增碳剂工序的冶炼工艺，进行步骤A～F的工艺调整，并在步骤A之前增加步骤a的工艺调整，所述步骤a包括将吹氩站软吹吹氮时间比工艺预定时间延长3分钟后，允许上连铸浇注；
所述C、Mn元素含量存在成分波动的判定采用如下方法：根据冶炼工艺得到的第一炉钢C、Mn元素含量的熔炼分析法测定值与成品分析法测定值的差值，判定成分波动的存在；所述C含量的熔炼分析法测定值与成品分析法测定值的差值≥0.03％，或/和Mn含量的熔炼分析法测定值与成品分析法测定值的差值≥0.08％，证明存在成分波动。
2.根据权利要求1所述的用于冶炼工艺防止C、Mn元素成分波动的方法，其特征在于：对于同时开2台连铸机的双机非连续生产，在步骤F之后增设步骤G的工艺调整，所述步骤G包括增加连铸坯断面直径。
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