CN106834603A - 一种用于冶炼控硫钢的新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冶炼控硫钢的新工艺，以电炉冶炼出钢的钢水为原料，向原料钢水中加入一定比例的石灰、预熔精炼渣和脱氧剂，将钢水转入LF精炼炉，经埋弧加热和吹氩操作后，依次通过铝线和碳化硅进行脱氧操作，待炉渣变白渣后保持一定时间，在LF精炼炉出钢的同时经硅钙线进行处理，将钢水转入VD真空精炼炉，依次经真空处理和破空后，依次经硫铁线和吹氩处理一段时间后，得到的钢水在连铸平台进行浇注；本发明提供了一种可提高钢水的可浇性，防止浇注时连铸水口结瘤堵塞，增加连浇炉数从而提高生产效率；降低钢中硫化物夹杂级别，稳定连铸成品的硫含量，产品质量好。

Description

一种用于冶炼控硫钢的新工艺
技术领域
本发明涉及钢铁的冶炼技术领域，尤其涉及一种用于冶炼控硫钢的新工艺。
背景技术
为改善钢材的加工性能，控硫系列钢材一般要求硫含量为0.020～0.050wt%，目前常见的控硫钢冶炼方法主要有电炉添加硫铁、LF喂入硫铁线或硫磺线、真空后喂入硫铁线或硫磺线等3种方式，下面对3种方法的工序过程及特点进行说明。
电炉冶炼时在炉料中直接添加硫铁，并在出钢后继续添加硫铁使硫含量达到某一范围；LF精炼时调整渣系，使其成为中性渣或低碱度渣，防止硫吸收以稳定硫的含量；真空精炼后根据硫含量的浮动再喂入硫铁线或硫磺线，以达到钢材要求的硫含量。该方法的不足是：LF精炼采用的中性渣或低碱度渣无法深度脱氧，钢水中氧化物夹杂含量很高，导致连铸过程水口结瘤严重而堵停；结果还发现，硫化物夹杂级别高达3级以上，严重影响了钢材的正常使用。
电炉冶炼出钢后，在LF精炼前期先采用高碱度渣深度脱氧，去除夹杂物，然后在LF精炼后期更换中性渣或低碱度渣，并喂入硫磺线；真空精炼后根据钢中硫含量变化来补加硫磺线，使硫含量满足钢材的要求。该方法的缺点是：LF精炼过程渣系的变更不仅增加了调渣剂（如石灰、萤石等）的用量，而且重新造渣化渣的过程延长了精炼周期，从而导致冶炼成本大幅的增加。结果表明，该方法冶炼的钢材的硫化物夹杂级别也较高，达到3级或以上。
电炉冶炼出钢后，LF精炼采用高碱度渣深度脱氧，去除夹杂物；真空精炼后喂入硫铁线或硫磺线，将硫含量控制到目标范围。该冶炼方法存在的问题是：真空精炼后喂入硫铁线或硫磺线，硫的收得率极不稳定，硫含量波动较大，无法保证连铸坯成品硫含量的稳定性；而且喂入硫铁或硫磺线后，软吹时间短，含硫夹杂物未能充分上浮而滞留钢中，浇注时容易造成水口结瘤堵塞，影响生产顺行。结果发现，采用该方法冶炼的钢材的硫化物夹杂级达到3级。
从以上分析可以看出，上述冶炼方法存在脱氧深度不够、LF前后期变更渣系繁琐、硫含量波动大等不足，严重影响了正常的冶炼及浇注过程，而且导致钢中夹杂物级别高，无法满足钢材的进一步加工使用。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种可提高钢水的可浇性，防止浇注时连铸水口结瘤堵塞，增加连浇炉数从而提高生产效率；降低钢中硫化物夹杂级别，稳定连铸成品的硫含量，提高产品质量的用于冶炼控硫钢的新工艺。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于冶炼控硫钢的新工艺，所述的新工艺以电炉冶炼出钢的钢水为原料，向原料钢水中加入一定比例的石灰、预熔精炼渣和脱氧剂，将钢水转入LF精炼炉，经埋弧加热和吹氩操作后，依次通过铝线和碳化硅进行脱氧操作，待炉渣变白渣后保持一定时间，在LF精炼炉出钢的同时经硅钙线进行处理，将钢水转入VD真空精炼炉，依次经真空处理和破空后，依次经硫铁线和吹氩处理一段时间后，得到的钢水在连铸平台进行浇注。
本发明的一种用于冶炼控硫钢的新工艺，新工艺的操作步骤如下：
1）向电炉冶炼出钢的钢水中加入石灰、预熔精炼渣和脱氧剂，其中石灰的用量为3～6kg/吨钢水，预熔精炼渣的用量为1.5～4kg/吨钢水，脱氧剂的用量为0.7～2kg/吨钢水，出钢完毕后将钢水转入LF精炼炉。
2）钢水在LF精炼炉中经埋弧加热和吹氩控制处理后，将其喂入铝线进行深脱氧操作，铝线用量为1.5～4kg/吨钢，然后通过分批加入碳化硅进行扩散脱氧操作，待炉渣变为白渣后保持一定时间，LF精炼炉出钢。
3）LF精炼炉出钢时，根据钢水中的全铝含量和酸溶铝含量，喂入硅钙线进行处理，并搅拌处理5min。
4）将步骤3）得到的钢水转入VD真空精炼炉，在真空条件下处理一段时间后进行破空处理，破空处理后，将钢水喂入硫铁线，通过氩气进行软吹一定时间。
5）将步骤4）中得到的钢水转运到连铸平台进行浇注。
本发明所述步骤1）的操作过程中，加入的预熔精炼渣中各组分的重量份数如下：CaO：20～35重量份，A12O3：35～50重量份，SiO2：0～12重量份，Al：8～15重量份。
本发明所述步骤2）的操作过程中，炉渣变为白渣后，白渣的保持时间不低于25min。
本发明所述步骤2）的操作过程中，加入碳化硅的总量为2～4.5kg/吨钢水，碳化硅的加入次数不少于2次。
本发明所述步骤3）的操作过程中，检测钢水中的全铝含量和酸溶铝含量，钢水中全铝含量和酸溶铝含量与硅钙线的用量成正比。
本发明所述步骤4）的操作过程中，VD真空精炼真空处理时间不低于20min。
本发明所述步骤4）的操作过程中，通过氩气进行软吹的时间不低于25min。
本发明所述步骤4）的操作过程中，检测钢水中的硫含量，硫含量与硫铁线的用量成正比。
本发明的优点在于：本发明提供的冶炼控硫钢的新方法，该方法在电炉钢水出钢过程中造顶渣进行预脱氧，经过LF精炼深脱氧与钙处理，VD真空精炼以及喂硫铁线，使得钢水各元素成分含量达到目标要求，该冶炼过程不仅可以实现夹杂物的变性处理，提高钢水的纯净度，防止了因钢水可浇性差导致浇注堵塞，而且避免了LF精炼二次造渣而引起的成本增加。另外，该冶炼方法降低了钢中硫化物的夹杂级别，控制硫化物夹杂粗系≤1.5级、细系≤2.0级，大大提升了产品的质量水平。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
本发明中应用的石灰和脱氧剂为市面上可以购得的常规产品，其中实施例中应用的脱氧剂为铝块。
本发明的步骤3）中硅钙线的用量为市面上常规的根据钢水中的全铝含量和酸溶铝含量判定的用量，和步骤4）中硫铁线的用量为市面上常规的根据钢水中的硫含量判定的用量。
实施例1：本实施例以本方法冶炼合金结构钢42CrMoS4(S含量要求0.020～0.045wt%，Al含量要求0.015～0.050wt%)为例，包括以下步骤：
1、电炉出钢加入石灰4.3kg/吨钢水，预熔精炼渣2.8kg/吨钢水，铝块1.5kg/吨钢水，进行顶渣预脱氧，出钢量110吨。
2、钢水进LF精炼炉后，氩气流量设为800mL/min，待钢水渣面破开后测温，喂入铝线2kg/吨钢水脱氧，然后分2～3批次加入碳化硅2.5kg/吨钢水，待炉渣变白渣后保持26min，将氩气调整为60～80mL/min，搅拌1min后取样检验。
3、根据LF钢样检验结果，除钢水中硫含量外，将其它成分调整至目标范围，Alt含量控制在0.031wt%，然后喂入0.3kg/吨钢水硅钙线进行钙处理，搅拌5min，测温1625℃，LF出钢将钢水吊运至VD真空精炼。
4、钢水吊运至VD真空精炼炉，氩气流量设为800mL/min，搅拌1min后测温1608℃，抽真空时间22min，氩气流量控制在35mL/min，破空测温1586℃，喂入硫铁线0.7t/吨钢水，软吹流量控制在20mL/min，然后加入无碳覆盖剂1.2kg/吨钢。
5、VD真空精炼炉取样检验S含量0.028wt%，Alt含量0.027wt%，其它成分均符合钢材的要求，软吹保持时间30min后测温1558℃，吊钢水至连铸平台进行浇注。
实施例2：本实施例以本方法冶炼低合金结构钢Q345ES(S含量要求0.020～0.050wt%，Al含量要求0.017～0.040wt%)为例，包括以下步骤：
1、电炉出钢加入石灰4.5kg/吨钢水，预熔精炼渣2.4kg/吨钢水，铝块1.2kg/吨钢水，进行顶渣预脱氧，出钢量105吨。
2、钢水进LF精炼炉后，氩气流量设为850mL/min，待钢水渣面破开后测温，喂入铝线1.8kg/吨钢水脱氧，然后分2～3批次加入碳化硅3kg/吨钢水，待炉渣变白渣后保持28min，将氩气调整为70～80mL/min，搅拌1min后取样检验。
3、根据LF钢样检验结果，除钢水中硫含量外，将其它成分调整至目标范围，Alt含量控制在0.028wt%，然后喂入0.25kg/吨钢水硅钙线进行钙处理，搅拌5min，测温1632℃，LF出钢将钢水吊运至VD真空精炼。
4、钢水吊运至VD真空精炼炉，氩气流量设为850mL/min，搅拌1min后测温1615℃，抽真空时间20min，氩气流量控制在35mL/min，破空测温1596℃，喂入硫铁线0.8t/吨钢水，软吹流量控制在20mL/min，然后加入无碳覆盖剂1.2kg/吨钢水。
5、VD真空精炼炉取样检验S含量0.030wt%，Alt含量0.026wt%，其它成分均符合钢材的要求，软吹保持时间33min后测温1565℃，吊钢水至连铸平台进行浇注。
实施例3：对本发明的生产方法，参照对比文件1中和对比文件2中的钢种类，在其他条件不变的情况下，对本发明生产方法进行对比试验，得到的结果如下表所示：
由上表可知，本发明的工艺中所限定的预熔精炼渣用量、碳化硅用量和白渣保持时间等参数会影响最终产品的质量，当预熔精炼渣用量过少时，会导致最终产品中的S含量的增加，硫化物夹杂的粗系级别和细系级别均为提高，导致最终产品的质量发生下降，而白渣保持时间也会影响最终产品的硫化物夹杂的粗系级别和细系级别，特别是影响会使硫化物夹杂的粗系级别或细系级别中的级别大于1.0级别的颗粒组份大大增加，得到的产品整体性能发生下滑。
需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述的新工艺以电炉冶炼出钢的钢水为原料，向原料钢水中加入一定比例的石灰、预熔精炼渣和脱氧剂，将钢水转入LF精炼炉，经埋弧加热和吹氩操作后，依次通过铝线和碳化硅进行脱氧操作，待炉渣变白渣后保持一定时间，在LF精炼炉出钢的同时经硅钙线进行处理，将钢水转入VD真空精炼炉，依次经真空处理和破空后，依次经硫铁线和吹氩处理一段时间后，得到的钢水在连铸平台进行浇注。
2.根据权利要求1所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述新工艺的操作步骤如下：
1）向电炉冶炼出钢的钢水中加入石灰、预熔精炼渣和脱氧剂，其中石灰的用量为3～6kg/吨钢水，预熔精炼渣的用量为1.5～4kg/吨钢水，脱氧剂的用量为0.7～2kg/吨钢水，出钢完毕后将钢水转入LF精炼炉；
2）钢水在LF精炼炉中经埋弧加热和吹氩控制处理后，将其喂入铝线进行深脱氧操作，铝线用量为1.5～4kg/吨钢，然后通过分批加入碳化硅进行扩散脱氧操作，待炉渣变为白渣后保持一定时间，LF精炼炉出钢；
3）LF精炼炉出钢时，根据钢水中的全铝含量和酸溶铝含量，喂入硅钙线进行处理，并搅拌处理5min；
4）将步骤3）得到的钢水转入VD真空精炼炉，在真空条件下处理一段时间后进行破空处理，破空处理后，将钢水喂入硫铁线，通过氩气进行软吹一定时间；
5）将步骤4）中得到的钢水转运到连铸平台进行浇注。
3.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤1）的操作过程中，加入的预熔精炼渣中各组分的重量份数如下：CaO：20～35重量份，A12O3：35～50重量份，SiO2：0～12重量份，Al：8～15重量份。
4.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤2）的操作过程中，炉渣变为白渣后，白渣的保持时间不低于25min。
5.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤2）的操作过程中，加入碳化硅的总量为2～4.5kg/吨钢水，碳化硅的加入次数不少于2次。
6.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤3）的操作过程中，检测钢水中的全铝含量和酸溶铝含量，钢水中全铝含量和酸溶铝含量与硅钙线的用量成正比。
7.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤4）的操作过程中，VD真空精炼真空处理时间不低于20min。
8.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤4）的操作过程中，通过氩气进行软吹的时间不低于25min。
9.根据权利要求1或2所述的用于冶炼控硫钢的新工艺，其特征在于，所述步骤4）的操作过程中，检测钢水中的硫含量，硫含量与硫铁线的用量成正比。
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