CN106566911A - 一种板坯连铸普碳钢钢水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶金领域，涉及到对钢水进行处理的方法，特别是一种板坯连铸普碳钢钢水处理方法，为了达到稳定控制钢水夹杂物状态，改善该类钢种连铸钢水的可浇性，保证连铸产品的质量的发明目的，本发明钢水处理方法采用的技术方案是：A、钢水出钢作业：经初炼炉熔炼的钢水，出钢时加入硅铁、硅锰合金，出钢时加入CaO含量>90％的渣料；B、氩站吹氩定氧，喂铝线；C、LF精炼：钢水在精炼炉中加入精炼渣、铝粒加热，定氧，喂铝线，出站定氧，控制钢水温度，即得板坯连铸普碳钢钢水。本发明通过改进出钢合金化方法、造渣控制工艺，解决了板坯连铸普碳钢钢水可浇性差的问题，提高了该类钢钢水的洁净度，保证了连铸生产稳定顺行、经济效益。

Description

一种板坯连铸普碳钢钢水处理方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及到对钢水进行处理的方法，特别涉及一种板坯连铸普碳钢钢水处理方法。

背景技术

板坯连铸普碳钢以其经济性、易加工性广泛应用于各领域，因此，在钢厂中的生产比重很大。该类钢种的普遍成分设计特点是低碳、低硅、低锰的镇静钢，一般基础成分范围为[C]：0.05％-0.20％、[Si]：0.10％-0.50％、[Mn]0.10％-0.65％。

目前，对于板坯连铸普碳钢，虽然该类钢生产量大，但由于钢中成分C低、Si低，钢水易二次氧化，存在连铸浇铸时钢水结瘤、钢水浇铸困难、可浇性差的问题，故问题也比较突出，这就是连铸时钢水的可浇性难以准确控制，连铸浇铸过程中易产生水口堵塞问题。钢中的Al含量难以准确控制，钢水易二次氧化，钢水的可浇性差。来自初炼炉钢水条件的差异，给钢水二次精炼带来难度，而连铸要求钢水精炼在既定时间内处理合格钢水则更加困难，如何在钢水冶炼、精炼环节采取有效技术措施提高该类钢种的纯净度，是钢铁冶金领域长期以来的重要课题。为满足最终用户的要求、提高钢厂自身质量控制水平、赢得市场的满意度，不允许该类钢在连铸时有可浇性问题，钢种的特点，给钢水处理提出了严苛的纯净度要求。目前，在炼钢冶炼精炼工序对钢水的纯净度进行控制，是业界的通行作法。在炼钢冶炼工序、精炼工序普遍采用的技术方法是出钢合金化方法、渣控制、钙处理方法，来改变及控制钢水中夹杂物的状态及数量。解决这类钢的可浇性难题的做法基本分两大类，一是渣处理，即顶渣改质，即渣面加入各类脱氧剂，加入CaO、Al₂O₃类物质，改变渣系，来解决钢种夹杂物排除等技术难题，但该类方法的问题是必须严格控制炼钢转炉初始下渣量，对钢包渣进行彻底改质，还要兼顾脱硫，一直都没有很好解决钢水的可浇性，且操作难度大，需要大量的精炼时间，这些对于板坯连铸流程来讲，在生产的柔韧性上难以匹配，难以为板材类钢生产流程厂所普遍接收；另一个大类方法是进行钙处理，出钢过程合金化时采用硅钙合金进行脱氧合金化，或者是在后续钢水罐内喂入钙线的方法，理论上该类钢采用钙处理是可行的，但同样存在钙量、铝量难以准确控制、可操作性难度大，并且硅钙合金、钙线处理成本高，不符合钢厂控制成本的基本要求，也很难为钢厂所普遍接受。这些传统方法普遍存在可操作性差，投入成本高，并且无法稳定有效解决该类钢的可浇性差的问题。

通过改进炼钢出钢、精炼处理工艺，控制钢水中夹杂物状态，提高精炼钢水的纯净度，有效控制板坯连铸普碳钢连铸时的可浇性具有重要意义。针对传统解决板坯连铸普碳钢连铸时可浇性改善不足的问题，本发明提供的对该类钢在冶炼、精炼过程中适当控制合金化、控制造渣、控制钢水中适度氧活度、采用钢水中喂入铝线的工艺，能有效控制钢水中夹杂物水平及状态，在冶炼精炼作业现场操作简单、易控制，能稳定控制钢水夹杂物状态，改善该类钢种连铸钢水的可浇性，保证连铸产品的质量，到目前为止，还没有关于本发明提出的对板坯连铸普碳钢钢水处理过程中采用适当渣处理、合理选择脱氧材料、准确控制氧活度(按Al-Si-O关系控制[O])的工艺方法。

发明内容

为了达到稳定控制钢水夹杂物状态，改善该类钢种连铸钢水的可浇性，保证连铸产品的质量的发明目的，本发明板坯连铸普碳钢钢水处理方法采用的技术方案是：

A、钢水出钢作业：经初炼炉熔炼的钢水，出钢时加入硅铁、硅锰合金，出钢时加入CaO含量>90％的渣料；

B、氩站吹氩定氧，喂铝线；

C、LF精炼：钢水在精炼炉中加入精炼渣、铝粒加热，定氧，喂铝线，出站定氧，控制钢水温度，即得板坯连铸普碳钢钢水。

上述技术方案中，步骤A所述出钢时加入硅铁合金、硅锰合金的用量为：硅铁合金加入量为每吨钢水加入2.0Kg-13.0Kg硅铁合金，硅锰合金加入量为每吨钢水加入1.5Kg-10.5Kg硅锰合金；

其中，硅铁合金，硅锰合金在炼钢转炉出钢量1/3-1/2时加入；优选的，硅铁合金，硅锰合金在炼钢转炉出钢量1/3时加入。

上述技术方案中，步骤A所述CaO含量>90％的渣料为石灰。

上述技术方案中，步骤A所述石灰在炼钢转炉出钢量1/3-12时加入，优选的，石灰在炼钢转炉出钢量1/3时加入；石灰的加入量每吨钢水加入1.0-3.0kg石灰。

上述技术方案中，步骤B所述氩站吹氩定氧控制氧值为11ppm-100ppm。

上述技术方案中，步骤B所述喂铝线作业前先进行定氧，按照定氧值[O]确定铝线喂入量，铝线喂入量Y(g/t钢)＝2.6*[O](ppm)-30。

上述技术方案中，步骤C所述LF精炼的精炼渣为CaO含量>70％、CaF2>10％，SiO₂＜5％，Al₂O₃＜7％。

上述技术方案中，步骤C所述LF精炼的精炼渣加入量为每吨钢水加入0.0-2.0kg精炼渣。

上述技术方案中，步骤C所述铝粒的加入量为0-0.2Kg/t钢。上述技术方案中，步骤C所述加入精炼渣、铝粒加热后的定氧控制氧值为11ppm-50ppm。

上述技术方案中，步骤C所述加入精炼渣、铝粒加热后的喂铝线,作业前先进行定氧，按照定氧值[O]确定铝线喂入量，铝线喂入量Y(g/t钢)＝2.6*[O](ppm)-30。

上述技术方案中，步骤C所述出站定氧控制氧值为11ppm-30ppm。

上述技术方案中，步骤C所述出站控制钢水温度为1580-1605℃。

本发明板坯连铸普碳钢钢水处理方法的关键改进在于：

1、钢水出钢作业：经初炼炉熔炼的钢水，出钢过程采用硅铁进行脱氧合金化，同时加入锰铁合金化。而且在氩站吹氩5分钟后，取样化验来钢成分，测量钢水温度，测量钢水的氧含量，以判断钢水出钢作业终点。

2、造渣：改变渣型。初炼炉出钢时钢包加入含CaO的渣料为1.0-3.0Kg/t钢(渣料CaO含量>90％。即石灰)。LF处理站，判断来钢渣面情况，结合定氧值，加入铝粒(0-0.2Kg/t钢)，加入含CaO的渣料(加入0.0-2.0Kg/t钢，CaO含量>70％)；若温度不够(出站控制钢水温度为1580-1605℃)，进行补偿温度作业。

3、[Al]、[O]控制：为控制钢水可浇性，该钢种Al控制在0.003％—0.006％，这样数量级别的控铝采用一般的出钢过程用铝脱氧很难控制准确，本发明采用的出钢过程脱氧材料为普通的硅铁、出钢后在钢包内进行铝的控制。钢包采用的增铝材料可以是加入铝铁或者喂入铝线，但是由于铝铁稳定性不够，因此本发明采用喂入铝线增铝，辅助的作业是定氧仪表测量[O]值，依据定氧数值及取样来决定喂铝线量。在炉后氩站和LF出站，采用定氧喂铝线作业，按照定氧值[O]确定铝线喂入量，铝线喂入量Y(g/t钢)＝2.6*[O](ppm)-30。

本发明的有益效果：本发明钢水处理方法针对板坯连铸普碳钢钢水可浇性难以有效控制的难题，通过分析该类钢种特点，找到Al-Si-O成分的关联度，钢水冶炼、精炼过程中采用适当控制合金化、控制造渣、控制钢水中适度氧活度、钢水中喂入铝线的工艺，操作易控，能稳定控制钢水夹杂物状态，改善该类钢种连铸钢水的可浇性，保证连铸产品的质量，通过改进出钢合金化方法、造渣控制工艺，解决了板坯连铸普碳钢钢水可浇性差的问题，提高了该类钢钢水的洁净度，保证了连铸生产稳定顺行、经济效益。本发明可广泛的应用于钢铁冶炼领域，具有较好的推广应用前景。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1：处理钢种Q235(G)

针对处理钢种Q235(G)，钢种成分级别要求为：0.13％-0.18％C、0.15％-0.35％Mn、0.10％-0.25％Si。

板坯连铸普碳钢钢水处理方法的实施如下：

钢水量133.5吨，出钢时加入硅铁345Kg、硅锰合金347Kg，出钢过程中加入石灰202Kg石灰(CaO含量>90％)。炉后氩站定氧128ppm，喂入铝线303g/t钢，钢水到精炼炉时，测温1580℃，进站取样化验成分0.14％C、0.19％Mn、0.12％Si、0.003％Al，加入精炼渣(CaO含量>70％、CaF2>10％，SiO₂＜5％，Al₂O₃＜7％)151Kg、铝粒15Kg，加热时间4分钟，定氧48ppm，喂入铝线95g/t钢，出站定氧18ppm、测温为1584℃，出站取样化验成分0.14％C、0.19％Mn、0.12％Si、0.005％Al，连铸浇铸时塞棒开口度本炉增加2％，结晶器液面波动控制在±2mm内，连铸可浇性良。。

实施例2：处理钢种Q235-DG

针对处理钢种Q235-DG，钢种成分基本要求：0.13％-0.20％C、0.10％-0.20％Mn、0.10％-0.20％Si。

板坯连铸普碳钢钢水处理方法的实施如下：

钢水量129.31吨，出钢时加入硅铁283Kg、硅锰合金237Kg，出钢过程中加入石灰211Kg(CaO含量>90％)。炉后氩站定氧142ppm，喂入铝线339g/t钢，钢水到精炼炉时，测温1578℃，进站取样化验成分0.15％C、0.15％Mn、0.11％Si、0.003％Al，加入精炼渣(CaO含量>70％、CaF2>10％，SiO₂＜5％，Al₂O₃＜7％)102Kg、铝粒17Kg、硅铁71Kg，加热时间6分钟，定氧72ppm，喂入铝线157g/t钢，出站定氧22ppm、测温为1585℃，出站取样化验成分0.15％C、0.15％Mn、0.15％Si、0.004％Al，连铸浇铸时塞棒开口度本炉增加1％，结晶器液面波动控制在±2mm内，连铸可浇性良。

对比例：采用以往工艺处理钢种Q235(G)

针对处理钢种Q235(G)，钢种成分级别要求为：0.13％-0.18％C、0.15％-0.35％Mn、0.10％-0.25％Si。

采用硅钙系列合金等工艺对板坯连铸普碳钢钢水进行处理的实施如下：

钢水量132.2吨，出钢时加入硅钙钡合金398Kg、锰铁合金367Kg，出钢过程中加入石灰201Kg石灰(CaO含量>90％)。炉后喂入铝线302g/t钢，钢水到LF精炼炉时，测温1591℃，进站取样化验成分0.15％C、0.19％Mn、0.13％Si、0.011％Al，加入精炼渣(CaO含量>70％、CaF2>10％，SiO₂＜5％，Al₂O₃＜7％)179Kg、铝粒21Kg，加热时间3分钟，测温为1581℃，出站取样化验成分0.15％C、0.19％Mn、0.12％Si、0.008％Al，由于Al成分较高，连铸浇铸时塞棒开口度本炉增加3％，结晶器液面波动控制在±4mm内，连铸可浇性不够好。这种处理钢水的工艺方法，虽然转炉出钢时采用硅钙合金进行脱氧，但由于无法解决铝的控制难题，钢水连铸时可浇性问题解决不够好，并且投入了价格更为昂贵的硅钙合金(增加同一规格的Si量，硅钙钡合金消耗价值是硅铁的1.4倍)，这不为钢厂接受，也是这一工艺方法改进的理由。

综上，本发明钢水处理方法针对板坯连铸普碳钢钢水可浇性难以有效控制的难题，能稳定控制钢水夹杂物状态，改善该类钢种连铸钢水的可浇性，保证连铸产品的质量，提高了该类钢钢水的洁净度，保证了连铸生产稳定顺行、经济效益。本发明可广泛的应用于钢铁冶炼领域，具有较好的推广应用前景。

Claims (10)

1.板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、钢水出钢作业：经初炼炉熔炼的钢水，出钢时加入硅铁、硅锰合金，出钢时加入CaO含量>90％的渣料；

B、氩站吹氩定氧，喂铝线；

C、LF精炼：钢水在精炼炉中加入精炼渣、铝粒加热，定氧，喂铝线，控制钢水温度，即得板坯连铸普碳钢钢水。

2.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤A所述出钢时加入硅铁合金、硅锰合金的用量为：硅铁合金加入量为每吨钢水加入2.0Kg-13.0Kg硅铁合金，硅锰铁合金加入量为每吨钢水加入1.5Kg-10.5Kg硅锰合金；

优选的，硅铁合金、硅锰合金在炼钢转炉出钢量1/3-1/2时开始加入；

进一步优选的，硅铁合金、硅锰合金在炼钢转炉出钢量1/3时加入。

3.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：至少满足以下任一项：

步骤A所述CaO含量>90％的渣料为石灰；

步骤A所述石灰在炼钢转炉出钢量1/3-1/2时加入；

优选的，步骤A所述石灰在炼钢转炉出钢量1/3时加入；

步骤A石灰的加入量每吨钢水加入1.0-3.0kg石灰。

4.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤B所述氩站吹氩定氧控制氧值为11ppm-100ppm。

5.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤B所述喂铝线作业前先进行定氧，按照定氧值[O]确定铝线喂入量，铝线喂入量Y(g/t钢)＝2.6*[O](ppm)-30。

6.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：至少满足以下任一项：

步骤C所述LF精炼的精炼渣为CaO含量>70％、CaF2>10％，SiO₂＜5％，Al₂O₃＜7％；

步骤C所述LF精炼的精炼渣加入量为每吨钢水加入0.0-2.0kg精炼渣；

步骤C所述铝粒的加入量为0-0.2Kg/t钢。

7.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤C所述加入精炼渣、铝粒加热后的定氧控制氧值为11ppm-50ppm。

8.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤C所述加入精炼渣、铝粒加热后的喂铝线,喂铝线作业前先进行定氧，按照定氧值[O]确定铝线喂入量，铝线喂入量Y(g/t钢)＝2.6*[O](ppm)-30。

9.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤C所述出站定氧控制氧值为11ppm-30ppm。

10.根据权利要求1所述的板坯连铸普碳钢钢水处理方法，其特征在于：步骤C所述出站控制钢水温度为1580-1605℃。