CN106811573A

CN106811573A - 提高钢水浇铸性能的钢的制造方法

Info

Publication number: CN106811573A
Application number: CN201510847240.XA
Authority: CN
Inventors: 赵敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-06-09

Abstract

本发明提供了一种提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，该方法包括以下步骤：初炼钢水；在出钢至钢包的过程中向钢包加入预脱氧剂；在LF炉中精炼钢水，其中，在LF炉中精炼钢水的过程中，将铝加入钢水中进行沉淀脱氧，然后将合成渣料加入到钢包内，之后进行加热，待合成渣料熔化后，向钢包内加入扩散脱氧剂进行强化脱氧。根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，可净化钢液，有效地防止水口的结瘤，提高了钢水的浇铸性能。本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法简便易操作，具有很好的应用前景。

Description

提高钢水浇铸性能的钢的制造方法

技术领域

本发明涉及一种提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，更具体地讲，涉及一种提高钢水浇铸性能的制造方法。

背景技术

控制钢中的夹杂物是炼钢工艺研究的重要内容。非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性和疲劳性能，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。同时，非金属夹杂物对钢水的浇铸性能有较大影响。

铝是强脱氧元素，能有效地将钢水中的氧含量降到较低水平，所以在炼钢工艺中作为脱氧剂被广泛应用。常规工艺不仅在初炼钢水过程中采用铝脱氧，而且在LF炉也多次(包括终脱氧)加入铝沉淀脱氧。然而多次用铝沉淀脱氧后，特别是在LF炉中后期钢水中的氧含量极低，钢中容易形成细小的难以上浮的Al₂O₃夹杂物，在连铸时易于粘附在水口壁上引起水口堵塞而断流。同时粘附的结瘤物进入钢水中造成钢材探伤检验不合格。

目前，采用喂钙线对钢水中的高熔点的Al₂O₃夹杂进行变性处理，形成低熔点的铝酸钙，以此来提高钢水的浇铸性能。然而，如果钙加入量不足，则容易生成高熔点铝酸钙系；如果钙加入量过多，则会产生更加难以解决的高熔点的CaS夹杂的问题。这样不仅不能达到预期的冶金效果，反而会恶化钢的浇铸性能。

在中国专利公布CN101565771A中，炼钢方法包括电炉冶炼、出钢及预脱氧、钢水钙处理、搅拌上浮等步骤。而喂入钙丝的量为钢水中夹杂物的0.02％～0.03％，主要目的是减少钢水中的夹杂物，例如，降低B类夹杂物的评级。然而，在该方法中，经过钢水预脱氧后喂入钙丝，此时夹杂物未充分上浮，钙处理对夹杂物的变性效果受到影响，同时钢水中夹杂物的含量不易掌握，因此，喂入钙丝的量难以确定。此外，该中国专利公布的方法中也未涉及到钢水浇铸性能方面的内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决上述技术问题中至少一个技术问题的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法。

根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法包括以下步骤：初炼钢水；在出钢至钢包的过程中向钢包加入预脱氧剂；在LF炉中精炼钢水，其中，在LF炉中精炼钢水的过程中，将铝加入钢水中进行沉淀脱氧，然后将合成渣料加入到钢包内，之后进行加热，待合成渣料熔化后，向钢包内加入扩散脱氧剂进行强化脱氧。

预脱氧剂可以是铝和硅铝钡钙合金，铝的加入量可以是1Kg/t钢～1.5Kg/t钢，硅铝钡钙合金的加入量可以是3Kg/t钢～3.5Kg/t钢，硅铝钡钙合金按重量百分比计可以包含以下组分：50％≤Si≤55％、8％≤Ca≤14％、8％≤Al≤14％、8％≤Ba≤14％、0％＜S≤0.05％、0％＜P≤0.05％、0％＜C≤2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。

预脱氧剂也可以全用铝，铝的加入量可为2.2Kg/t钢～2.5Kg/t钢。

在LF炉精炼中将铝加入到钢水中进行沉淀脱氧之前，钢水中的全氧含量可以为0.0060wt％～0.0120wt％。

将铝加入钢水中进行沉淀脱氧的步骤可以包括：以0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢的量将铝线喂入钢水进行沉淀脱氧。

合成渣料的加入量可以是12Kg/t钢～14Kg/t钢，在100重量份的合成渣料中，可以包含60～68重量份的CaO、15～20重量份的Al₂O₃、不超过5.0重量份且不为0重量份的SiO₂、不超过3.0重量份且不为0重量份的MgO、10～15重量份的CaF₂。

扩散脱氧剂可以是粒度为0.5～1.0mm的硅钙粉，硅钙粉的加入量可以是0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢，硅钙粉按重量百分比计包含以下组分：28％≤Ca≤35％、50％≤Si≤65％、0％＜C≤1.2％、0％＜Al≤2.4％、0％＜P≤0.04％、0％＜S≤0.08％，其余为不可避免的杂质，各组分的含量之和为100％。

在向钢包内加入扩散脱氧剂之后可以形成白渣，所述白渣中的FeO和MnO的总量可以是0～0.5wt％，白渣的碱度可以为3～5。

该方法还可包括将白渣保持15分钟～30分钟。

该方法还可包括：在将白渣保持15分钟～30分钟之后，以向钢水喂钙合金线的方式对钢水进行钙处理，喂入的钙合金线中的金属钙的量为0.12Kg/t钢～0.30Kg/t钢，钙处理后软吹氩8分钟～10分钟。

在进行钙处理之前，钢水的硫含量可控制为0～0.012wt％，全铝含量可控制为0.015～0.025wt％。

该方法还可包括：在软吹氩8分钟～10分钟之后，停止软吹氩并使钢水静置10分钟～15分钟。

该方法还可包括：在使钢水静置10分钟～15分钟之后，通过连铸将钢水铸成钢坯。

以向钢水喂钙合金线的方式对钢水进行钙处理的步骤可包括：以0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢的量将硅钙线喂入钢水，硅钙线按重量百分比计包含以下组分：28％≤Ca≤35％、50％≤Si≤65％、0％＜C≤1.2％、0％＜Al≤2.4％、0％＜P≤0.04％、0％＜S≤0.08％，其余为不可避免的杂质，各组分的含量之和为100％。

根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，可净化钢液，有效防止了水口的结瘤，提高钢水的浇铸性能。此外，本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法简便易操作，充分利用了现有工艺流程和设备，不需要对设备进行添加或改造，具有很好的应用前景。

具体实施方式

根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法包括：初炼钢水、预脱氧和LF炉(钢包精炼炉)精炼钢水。

首先，在转炉内加入铁水，利用转炉吹氧脱碳的功能，将铁水初炼成钢水。也可选择地，在电炉(通常所说的电炉是指电弧炉)内加入废钢铁料，利用电弧加热的功能，将废钢铁料初炼成钢水。

初炼钢水完成之后，向钢包内出钢。在出钢过程中向钢包内加入预脱氧剂进行预脱氧。所述预脱氧剂可以是铝或铝和硅铝钡钙合金的组合，即，预脱氧剂可以是铝，预脱氧剂也可以是铝和硅铝钡钙合金的组合。在一个实施例中，可以在出钢过程中采用底吹氩气来搅拌钢水，使钢水与预脱氧剂充分混合，提高预脱氧的效果。硅铝钡钙合金按重量百分比计包含以下组分：50％≤Si≤55％、8％≤Ca≤14％、8％≤Al≤14％、8％≤Ba≤14％、0％＜S≤0.05％、0％＜P≤0.05％、0％＜C≤2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。

在使用铝和硅铝钡钙合金的组合作为预脱氧剂的情况下，铝的加入量可为1Kg/t钢～1.5Kg/t钢，硅铝钡钙合金的加入量可为3Kg/t钢～3.5Kg/t钢。如果铝的加入量小于1Kg/t钢和/或硅铝钡钙合金的加入量小于3Kg/t钢，则钢水脱氧不良，会增加后工序的脱氧负担，延长精炼时间。如果硅铝钡钙合金的加入量大于3.5Kg/t钢，则钢水中的硅含量偏高，相应地LF炉精炼时炉渣碱度偏低。如果铝的加入量多于1.5Kg/t钢，则铝因较轻而容易上浮，收得率低，脱氧效果差，消耗过大。

在使用铝作为预脱氧剂的情况下，铝的加入量可为2.2Kg/t钢～2.5Kg/t钢。如果铝的加入量少于2.2Kg/t钢，则钢水脱氧不良，会增加后工序的脱氧负担，延长精炼时间。如果铝的加入量多于2.5Kg/t钢，则铝因较轻而容易上浮，收得率低，消耗过大。

然后，采用LF炉在底吹氩的条件下进行钢水精炼。在LF炉精炼期间，可以将所有的化学组分控制在要求的范围内。

具体地讲，钢水到LF炉精炼工位后，向钢包内喂入铝线进行沉淀脱氧，然后加入用于造渣的合成渣料。之后，进行加热造渣，待合成渣料熔化后，加入扩散脱氧剂(例如硅钙粉)强化脱氧，快速形成白渣，使得渣中FeO和MnO的总量在0～0.5wt％，炉渣碱度(wt％CaO/wt％SiO₂)为3～5。如果碱度低于3，则脱氧、脱硫效果差。如果碱度高于5，则炉渣的流动性变差。

在LF炉中加入铝之前，钢水的全氧含量可以为0.0060wt％～0.0120wt％。所述铝的加入量可为0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢。如果铝加入量少于0.4Kg/t钢，则不能有效地脱除钢中的氧；如果铝加入量多于0.8Kg/t钢，则钢水中的铝含量过高，容易产生二次氧化。

用于造渣的合成渣料的加入量可以为12Kg/t钢～14Kg/t钢。如果合成渣料的加入量少于12Kg/t钢，则影响炉渣的脱硫效果；如果合成渣料的加入量多于14Kg/t钢，则渣量过大，将多消耗电能。在100重量份的合成渣料中，可以包含60～68重量份的CaO、15～20重量份的Al₂O₃、不超过5.0重量份且不为0重量份的SiO₂、不超过3.0重量份且不为0重量份的MgO、10～15重量份的CaF₂。

在使用粒度为0.5～1.0mm的硅钙粉作为扩散脱氧剂的情况下，硅钙粉的加入量可以是0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢。如果硅钙粉的加入量少于0.4Kg/t钢，则不能充分还原炉渣中的FeO、MnO，脱氧效果差；如果硅钙粉的加入量多于0.8Kg/t钢，则钢水容易增硅。硅钙粉按重量百分比计包含以下组分：28％≤Ca≤35％、50％≤Si≤65％、0％＜C≤1.2％、0％＜Al≤2.4％、0％＜P≤0.04％、0％＜S≤0.08％，其余为不可避免的杂质，各组分的含量之和为100％。

根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，在出钢过程中向钢包内加入充足的预脱氧剂进行预脱氧，使溶解氧快速形成Al₂O₃以及大颗粒的复合夹杂物，快速上浮进入渣中，而残留在钢中的夹杂物在LF炉精炼过程中也有充足的时间能够充分上浮。此外，根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，在LF炉精炼中，需在钢水的氧含量比较高的状态下向钢包喂入所需量的铝进行沉淀脱氧，形成的Al₂O₃夹杂相对较多，容易聚集长大，同时经过LF炉较长时间的吹氩搅拌，得以充分排出Al₂O₃夹杂。在白渣形成后不再向钢水喂入铝进行沉淀脱氧，也不用铝作终脱氧剂脱氧，从而尽可能地减少生成细小的分散的难以聚集长大的上浮难度较大的Al₂O₃夹杂物的量，达到净化钢液的目的。

高碱度炉渣中的FeO、MnO充分还原后，炉渣变成了白渣，此时钢水中的氧不断向炉渣传递，炉渣中的FeO、MnO不断地被还原，从而降低了钢水的氧含量。在一个实施例中，使白渣保持15分钟～30分钟。白渣保持时间是从炉渣变成白渣的时间开始算起。因为钢水中的氧向炉渣传质需要时间，所以如果白渣保持时间少于15分钟，则钢水的脱氧效果差。如果白渣保持时间长于30分钟，则高温钢水易发生二次氧化。

在将白渣保持15分钟～30分钟之后，对钢水进行钙处理，即对钢水中残留的高熔点Al₂O₃夹杂进行变性处理，形成低熔点的铝酸钙，以此来提高钢水的浇铸性能。具体地讲，可以将铁钙线、硅钙线和其他钙合金线中的一种钙合金线喂入钢水，其喂入的钙合金线中的金属钙的量为0.12Kg/t钢～0.30Kg/t钢。如果喂入的金属钙的量少于0.12Kg/t钢，则夹杂物变性效果差；如果喂入的金属钙的量多于0.30Kg/t钢,则容易产生高熔点的CaS夹杂。钙处理之前，钢水的硫含量控制为0～0.012wt％，全铝含量控制为0.015～0.025wt％。铝含量高、硫含量高则容易形成高熔点的钙铝酸盐和CaS，因而钢水的浇铸性能变差。

在使用硅钙线进行钙处理的情况下，喂入钢水的硅钙线的量可以为0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢。硅钙线按重量百分比计包含以下组分：28％≤Ca≤35％、50％≤Si≤65％、0％＜C≤1.2％、0％＜Al≤2.4％、0％＜P≤0.04％、0％＜S≤0.08％，其余为不可避免的杂质，各组分的含量之和为100％。

以向钢水喂钙合金线的方式对钢水进行钙处理(例如以铁钙线、硅钙线或其他钙合金线的形式喂入)之后，可以对钢水软吹氩8分钟～10分钟。如果软吹氩时间少于8分钟，则钙处理形成的钙铝酸盐夹杂不能充分排出；如果软吹氩时间长于10分钟，则钢水易吸气，产生二次氧化。

LF炉精炼结束后，使钢水静置10分钟～15分钟。这里的“LF炉精炼结束”可以指停止加热，并且停止吹氩，使钢水在钢包中静置。在静置过程中，使钢水中的夹杂物进一步上浮排出。如果钢水静置时间少于10分钟，则钢渣不能充分分离；如果钢水静置时间长于15分钟，则钢水温度降低，影响后工序的正常生产。

在一个实施例中，在LF炉精炼期间可以向钢水加入增碳剂和/或铁合金，以满足钢水的化学成分要求。

根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法还可包括通过连铸将钢水铸成钢坯的操作。

根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法还可包括在LF炉精炼之后且在连铸操作之前的其他炉外精炼，例如VD处理、RH处理、DH处理等。如果使用这些炉外精炼技术，则应在精炼之后使钢水静置一段时间，使夹杂物充分排出。

因此，在根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法中，通过多种措施提高钢水的纯净度，从而提高了钢水的浇铸性能。

以下结合示例对根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法进行详细说明。

示例1：

利用70吨高阻抗超高功率电弧炉使用根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法生产16Mn钢，其工艺步骤如下：

在电炉内初炼钢水69吨。在出钢过程中向钢包内加入作为预脱氧剂的铝球和硅铝钡钙进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌，其中，铝球的加入量为每吨钢1.1Kg，硅铝钡钙的加入量为每吨钢3.5Kg。然后将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位，喂入30Kg铝线，再按每吨钢13Kg加入合成渣料。在100重量份的合成渣料中，含CaO 65.4重量份、Al₂O₃ 17.3重量份、SiO₂ 3.0重量份、MgO 2.0重量份、CaF₂12.1重量份和不可避免的杂质。然后，降下电极开始加热，待渣料溶化后，加入作为扩散脱氧剂的粒度为0.5～1.0mm的硅钙粉(含有32.3％的Ca、62.5％的Si、1.0％的C、2.1％的Al、0.03％的P、0.07％的S和不可避免的杂质)30Kg进行强化脱氧，快速形成白渣，白渣中FeO和MnO的总量在0.43wt％，炉渣碱度控制在4，白渣形成后不再喂入铝线脱氧。白渣保持时间为18分钟，之后，对钢水喂硅钙线(硅钙线的成分与示例1中使用的硅钙粉相同)35Kg，硅钙处理后软吹氩10分钟。精炼结束后，钢水停吹氩10分钟后连铸开浇。连铸浇铸顺利，水口未结瘤。

示例2：

利用70吨高阻抗超高功率电弧炉使用根据本发明的提高钢水浇铸性能的钢的制造方法生产Q345B钢，其工艺步骤如下：

在电炉内初炼钢水72吨。在出钢过程中向钢包内加入作为预脱氧剂的铝球和硅铝钡钙进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌，其中，铝球的加入量为每吨钢1.3Kg，硅铝钡钙的加入量为每吨钢3.1Kg。然后将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位，喂入40Kg铝线，再按每吨钢12Kg加入合成渣料。在100重量份的合成渣料中，含CaO 65.4重量份、Al₂O₃ 17.3重量份、SiO₂ 3.0重量份、MgO 2.0重量份、CaF₂ 12.1重量份和不可避免的杂质。然后，降电极开始加热，待渣料溶化后，加入作为扩散脱氧剂的粒度为0.5～1.0mm的硅钙粉(含有32.3％的Ca、62.5％的Si、1.0％的C、2.1％的Al、0.03％的P、0.07％的S和不可避免的杂质)40Kg进行强化脱氧，快速形成白渣，白渣中FeO和MnO的总量在0.50wt％，炉渣碱度控制在4.8，白渣形成后不再喂入铝线脱氧。白渣保持时间为20分钟，之后，对钢水喂硅钙线(硅钙线的成分与示例2中使用的硅钙粉相同)45Kg，硅钙处理后软吹氩8分钟。精炼结束后，钢水停吹氩12分钟后连铸开浇。连铸浇铸顺利，水口未结瘤。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种提高钢水浇铸性能的钢的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

初炼钢水；在出钢至钢包的过程中向钢包加入预脱氧剂；

在LF炉中精炼钢水，其中，在LF炉中精炼钢水的过程中，将铝加入钢水中进行沉淀脱氧，然后将合成渣料加入到钢包内，之后进行加热，待合成渣料熔化后，向钢包内加入扩散脱氧剂进行强化脱氧，之后形成白渣，所述白渣中的FeO和MnO的总量是0~0.5wt%，白渣的碱度为3~5；将白渣保持15分钟~30分钟；

在将白渣保持15分钟~30分钟之后，以向钢水喂钙合金线的方式对钢水进行钙处理，喂入的钙合金线中的金属钙的量为0.12Kg/t 钢~0.30Kg/t钢，钙处理后软吹氩8分钟~10分钟。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于预脱氧剂是铝和硅铝钡钙合金，铝的加入量是1Kg/t钢～1.5Kg/t钢，硅铝钡钙合金的加入量是3Kg/t钢~3.5Kg/t钢，硅铝钡钙合金按重量百分比计包含以下组分：50%≤Si≤55%、8%≤Ca≤14%、8%≤Al≤14%、8%≤Ba≤14%、0%＜S≤0.05%、0%＜P≤0.05%、0%＜C≤2.0%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于预脱氧剂是铝，铝的加入量为2.2Kg/t钢~2.5Kg/t钢。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于在将铝加入钢水中进行沉淀脱氧之前，钢水中的全氧含量为0.0060wt%~0.0120wt%。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于将铝加入钢水中进行沉淀脱氧的步骤包括：以0.4Kg/t钢～0.8Kg/t钢的量将铝线喂入钢水中进行沉淀脱氧。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于合成渣料的加入量是12Kg/t钢~14Kg/t钢，在100重量份的合成渣料中，包含60~68重量份的CaO、15~20重量份的Al2O3、不超过5.0重量份且不为0重量份的SiO2、不超过3.0重量份且不为0重量份的MgO、10~15重量份的CaF2。