CN107502704B - 一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法 - Google Patents

一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法，包括：依次进行铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、真空循环脱气精炼和连铸，得到铸坯；所述真空循环脱气精炼过程中的进站温度为1595～1620℃，进行碳脱氧。与现有技术相比，本发明在半钢冶炼过程中进行真空循环脱气精炼工序，并通过控制真空循环脱气精炼过程中的进站温度进行脱氧，无需在顶底复吹转炉冶炼过程中采用铝铁脱氧，降低了脱氧成本，而且采用本发明提供的方法能够降低铸坯中的Al2O3夹杂物，提高铸坯质量。

Description

一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法。
背景技术
攀钢钒转炉采用半钢炼钢，由于半钢中的Si含量为痕迹、C含量较铁水低而热源不足，所以与铁水炼钢相比，半钢炼钢需要加入含有SiO2、FeO和Fe2O3的复合渣，冶炼后期控制需要补吹更多氧气来满足终点温度控制要求，导致半钢炼钢终点钢水C含量较低、氧活度较高，终点氧含量平均值为650ppm，终点氧含量偏高。
氧含量高不仅造成了铝铁消耗的增加，增加了生产成本，还造成了钢水中的Al2O3夹杂的增多，对钢水的浇铸和钢材的成品性能产生不利的影响。因此，为了降低生产成本和Al2O3夹杂，开发低Al2O3夹杂的半钢炼钢工艺成为本领域人员关注的热点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法，本发明提供的方法能够降低半钢炼钢铸坯中氧化铝的夹杂。
本发明提供了一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法，包括：
依次进行铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、真空循环脱气精炼和连铸，得到铸坯；
所述真空循环脱气精炼过程中的进站温度为1595～1620℃，进行碳脱氧。本发明整个制备过程均不使用合金脱氧，RH进站前根据a(C)/a％(O)比值进行脱氧处理，若a％(C)/a％(O)>1，直接碳脱氧，若a％(C)/a％(O)≤1，向钢水中吹氧后再进行碳脱氧。
本发明对铁水的成分没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的半钢炼钢的铁水即可。在本发明中，铁水中：
C的质量含量优选为3.2～4.1％；
Si的质量含量优选为0.015～0.030％；
Mn的质量含量优选为0.02～0.04％；
P的质量含量优选为0.06～0.08％；
S的质量含量优选≤0.025％。
本发明对铁水预处理的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的方法对铁水脱除杂质即可，如采用KR法进行脱硫。在本发明中，铁水预处理后的硫含量优选≤0.015％。
在本发明中，铁水预处理完成后进行顶底复吹转炉冶炼。本发明对顶底复吹转炉冶炼的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的顶底复吹转炉冶炼的方法即可。在本发明中，顶底复吹转炉冶炼过程中终点碳含量优选控制在0.05～0.08％，更优选为0.06～0.07％。在本发明中，顶底复吹转炉冶炼过程中终点温度优选控制在1660～1680℃，更优选为1670℃。
在本发明中，顶底复吹转炉冶炼的出钢过程优选采用滑板挡渣系统，使下渣量优选控制在30mm以内。
在本发明中，顶底复吹转炉冶炼的工艺优选为：
铁水入炉的温度优选为1300～1360℃，更优选为1320～1340℃；铁水装入转炉的量优选为125～145吨，更优选为130～140吨。
氧气流量优选为28000～32000Nm3/h，更优选为30000Nm3/h；在吹氧2～4min后加入辅料。
吹氧过程中氧枪喷头距熔池金属液面的基本枪位优选为1.4～2m，更优选为1.6～1.8m；吹炼枪位优选为1.4～1.8m，更优选为1.6m；开吹枪位优选为1.8～2.2m，更优选为2m；以防止烧枪。
吹氧过程中拉碳枪位优选为1.2～1.6m，更优选为1.4m，以保证熔渣具有良好的流动性，早化渣、多去磷并保护炉衬。
枪位是指氧枪喷头的末端至熔池液面的距离。
顶底复吹转炉冶炼的前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体优选为N2，N2的流量优选为40～60m3/h，更优选为45～55m3/h，最优选为50m3/h。
顶底复吹转炉冶炼中期(钢水出钢1/2到出钢2/3阶段)的底吹气体优选为Ar，Ar的流量优选为40～60m3/h，更优选为45～55m3/h，最优选为50m3/h。
顶底复吹转炉冶炼后期(钢水出钢2/3到出钢完毕阶段)的底吹气体优选为Ar，Ar的流量优选为70～90m3/h，更优选为75～85m3/h，最优选为80m3/h。
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程优选吹Ar，Ar的流量优选为40～60m3/h，更优选为45～55m3/h，最优选为50m3/h。
在本发明中，顶底复吹转炉冶炼的出钢过程不进行脱氧处理即不采用铝铁进行脱氧。在本发明中，顶底复吹转炉冶炼完成后的铁水中的氧含量优选为600～700ppm。
在本发明中，顶底复吹转炉冶炼完成后进行真空循环脱气精炼(RH)，在RH过程中的进站温度为1595～1620℃，进行碳脱氧处理。在本发明中，RH过程中的进站温度＜1595℃优选进行铝升温操作；RH过程中的进站温度为1595～1609℃优选直接进行脱氧；RH过程中的进站温度为1610～1620℃优选进行自然碳脱氧；RH过程中的进站温度＞1620℃优选进行加碳脱氧。在本发明中，RH过程中优选直接进行碳脱氧。在本发明中，RH过程中优选进站循环4.5～5min，进行脱氧合金化。本发明对真空循环脱气精炼过程中的其他操作没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际生产情况采用本领域熟知的真空循环脱气精炼方法即可。
在本发明中，真空循环脱气精炼完成后进行连铸，本发明对连铸的具体方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的连铸技术方案即可。
与现有技术相比，本发明在半钢冶炼过程中进行真空循环脱气精炼工序，并在真空循环脱气精炼过程中的选择特定的进站温度进行碳脱氧，本发明提供的方法无需在顶底复吹转炉冶炼过程中使用铝铁脱氧，降低了脱氧成本，而且本发明提供的方法能够降低铸坯中的Al2O3夹杂物，提高铸坯质量。
采用传统的半钢炼钢冶炼方法使转炉铝铁消耗高，导致钢水中Al2O3夹杂多，采用本发明提供的方法后铸坯中Al2O3夹杂物大大降低。本发明提供的方法具有良好的向国内、国外其他钢厂推广应用价值。
具体实施方式
下面将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经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
140t转炉采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种，工艺路径为：
铁水预处理→顶底复吹转炉→RH→连铸。
铁水中：C 3.2～4.1wt％，Si 0.015～0.030wt％，Mn 0.02～0.04wt％，P 0.06～0.08wt％，S≤0.025wt％。
采用KR法进行脱硫对铁水预处理，预处理后铁水中硫含量≤0.015％。
顶底复吹转炉的具体方法为：
1300～1360℃装入铁水开始吹氧，氧气流量为30000Nm3/h。开吹3min后开始加入辅料。
氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位1.4～2m，吹炼枪位1.4m～1.8m，开吹枪位2m，拉碳枪位1.4m。氧枪的枪位是指氧枪喷头的末端至熔池液面的距离。
底吹气体前期(开始出钢到出钢1/2阶段)吹N2，流量为50m3/h；吹炼中期(出钢1/2到出钢2/3阶段)为Ar，流量为50m3/h；吹炼后期(出钢2/3至完全出钢)为Ar，流量为80m3/h；出钢完成后吹Ar，流量为50m3/h。
顶底复吹转炉的控制要求为终点碳含量为0.06％，终点温度为1660℃。转炉出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为28mm，转炉出钢过程不使用铝铁脱氧。
RH过程的处理要求为RH的进站温度为1600℃，直接进行碳脱氧；RH进站循环4.9min，脱氧合金化。
实施例2
按照实施例1所述的方法采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种；与实施例1的区别在于，顶底复吹转炉的控制要求为终点碳含量为0.07％，终点温度为1670℃。转炉出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为29mm，转炉出钢过程不使用铝铁脱氧。
RH过程的处理要求为RH的进站温度为1610℃，直接进行碳脱氧；RH进站循环4.5min，脱氧合金化。
实施例3
按照实施例1所述的方法采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种；与实施例1的区别在于，RH进站循环4min，脱氧合金化。
实施例4
按照实施例1所述的方法采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种；与实施例1的区别在于，RH进站循环5.5min，脱氧合金化。
比较例1
按照实施例1所述的方法采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种；与实施例1的区别在于，RH的进站温度为1580℃，直接进行碳脱氧。
比较例2
按照实施例1所述的方法采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种；与实施例1的区别在于，RH的进站温度为1640℃，直接进行碳脱氧。
比较例3
140t转炉采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种，工艺路径为：
铁水预处理→顶底复吹转炉→钢包精炼(LF)→连铸。
铁水预处理和顶底复吹转炉的操作与实施例1相同，区别在于：顶底复吹转炉出钢过程采用铝铁脱氧，铝铁脱氧后，铁水中氧活度为20ppm。
LF的工艺流程为：
惰性气体处理，向铁水中吹入惰性气体，用惰性气体加氧进行精炼脱碳。
预合金化，向铁水中加入一种或几种合金元素，脱氧和合金化同时进行，钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧，转化为脱氧产物排出，另一部分为钢水吸收，起到合金化作用。
成分控制，保证成品钢成分全部符合标准要求。
增硅，吹炼终点时，钢液中含硅量极低，必须以合金料形式加入一定量的硅。
终点控制，吹炼终点时使金属的化学成分和温度同时达到出钢要求而进行的控制。
出钢，钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出。
实施例5
按照GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检测法》对本发明实施例1～4以及比较例1～3得到的钢坯中氧化铝夹杂进行检测，检测结果分别为5个/mm2、5个/mm2、7个/mm2、6个/mm2、9个/mm2、9个/mm2、10个/mm2。
由实施例和比较例可知，采用本发明提供的方法能够降低脱氧成本以及铸坯中氧化铝的夹杂，与现有技术所采用的方法(比较例3)相比，本发明可降低80％以上的氧化铝夹杂。
由以上实施例可知，本发明提供了一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法，包括：依次进行铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、真空循环脱气精炼和连铸，得到铸坯；所述真空循环脱气精炼过程中的进站温度为1595～1620℃，进行碳脱氧。与现有技术相比，本发明在半钢冶炼过程中进行真空循环脱气精炼工序，并通过控制真空循环脱气精炼过程中的进站温度进行脱氧，无需在顶底复吹转炉冶炼过程中采用铝铁脱氧，降低了脱氧成本，而且采用本发明提供的方法能够降低铸坯中的Al2O3夹杂物，提高铸坯质量。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法，具体为：
140t转炉采用半钢炼钢，冶炼Q235钢种，工艺路径为：
铁水预处理、顶底复吹转炉、RH、连铸；
铁水中：C 3.2～4.1wt％，Si 0.015～0.030wt％，Mn 0.02～0.04wt％，P 0.06～0.08wt％，S≤0.025wt％；
采用KR法进行脱硫对铁水预处理，预处理后铁水中硫含量≤0.015％；顶底复吹转炉的具体方法为：
1300～1360℃装入铁水开始吹氧，氧气流量为30000Nm3/h；开吹3min后开始加入辅料；
氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位1.4～2m，吹炼枪位1.4m～1.8m，开吹枪位2m，拉碳枪位1.4m；
底吹气体前期吹N2，流量为50m3/h；吹炼中期为Ar，流量为50m3/h；吹炼后期为Ar，流量为80m3/h；出钢完成后吹Ar，流量为50m3/h；
顶底复吹转炉的控制要求为终点碳含量为0.06％，终点温度为1660℃；转炉出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为28mm，转炉出钢过程不使用铝铁脱氧；
RH过程的处理要求为RH的进站温度为1600℃，直接进行碳脱氧；RH进站循环4.9min，脱氧合金化。
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