CN107541582A - 一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉电工钢板钙处理方法,尤其涉及磁性优良的无取向电工钢钙处理方法。主要解决现有真空冶炼加钙方式只适合特种钢的技术问题。本发明的技术方案是:一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,包括转炉冶炼、RH精炼和连续浇铸步骤,其中,RH精炼步骤依次包括脱碳、脱氧和合金化、钙处理步骤,其特征是:RH精炼脱氧、合金化结束,对真空室内进行降压操作,在真空度15KPa或以上添加钙合金,钢液经过充分循环后停止处理。本发明加钙方式可获得磁性优良的无取向电工钢。
Description
技术领域
本发明涉电工钢板钙处理方法,尤其涉及磁性优良的无取向电工钢钙处理方法。
背景技术
钙非常活泼,很容易和氧、硫结合,生成大尺寸的钙和氧、硫化合物。同时,由于采用钙脱氧时可以形成富氧化钙质点,从而将钢液中的固态氧化铝夹杂物变性,以降低夹杂物熔的点,并促进其聚合、长大、上浮,有利于改善钢质纯净度。目前,钢液加钙处理使氧化物、硫化物夹杂变性以改善钢材质量的方法,已经普遍被冶金工作者们所接受。目前,这项技术在管线钢、齿轮钢、耐候钢、易切削钢,以及不锈钢、电工钢等高端产品上被广泛应用,以改善钢材的耐腐蚀性、微观组织、机械性能、可制造性、电磁性能等。
通常,钙需要在大气状态下添加,主要是考虑其蒸汽压较低,容易汽化、挥发。这类钙处理方法主要有:喂线法)、投入法。目前,这类技术基本比较成熟、操作简便,且在工业化生产中占据了比较重要位置,例如,科技论文《RH精炼喂CaSi线去除无取向硅钢中的非金属夹杂物》,但存在增加冶炼处理周期、处理过程温降大、钢液翻腾造成吸氧、吸氮、卷渣等二次污染问题,对稳定改善钢质纯净度、提高生产效率是不利的。钢中夹杂如图1所示。
这类技术中,比较有代表性的钙处理方法,主要有:日本专利,特原平10-171278,RH精炼过程中,钢液经过脱氧、合金化之后复压,大气压状态下,采用喂线法添加含钙30%的CaSi线。该专利指出,含钙材料的添加数量,取决于渣的化学成分、钢液中对3-80um 夹杂物数量的限制要求。合适的钙处理效果,可以改善成品带钢因夹杂物数量较高造成的钢质缺陷。
日本专利特开2003-320910,大气压状态下,采用喂线方式,向钢液添加含 Ca、Mg的 REM 线。该方法中,REM 线中,Ca 含量为 0.5%-30%,喂线时借助钙气泡的生成,去除大颗粒的夹杂物,从而改善钢质洁净度。通常钙的收得率可以达到 10-20%,REM 的收得率可以达到 30%,但喂线末期,钢液翻腾剧烈,二次污染较大。
为了进一步提高生产效率,减少炼钢生产过程波动,也有科技工作者尝试,在 RH精炼过程中,对钢液进行钙处理。主要有:日本专利特开2010-280940,在真空状态下采用投入法,向钢液中添加主成分是CaO的氧化钙-氟化钙碱性溶剂混合物,该方法有利于对含Al钢液进行脱硫,生成种类较多的钙系复合夹杂物,同时有利于降低经过真空处理后,钢液中的氮含量。需要指出的是,上述材料的添加,对环境污染较大,也不利于RH精炼耐材的保护。
也有专利CN201110326522.7,研究了在真空精炼过程中,通过向钢液中添加重量百分比:CaO 55-68%、CaCO3 10%-18%、Ca 7%-15%、Al 2%-7% 等熔剂的方法,研究钢液中的夹杂物变化情况。指出采用这种钙处理方法后,利用高温条件下,加入的熔剂分解产生的微小气泡,可以携带走大量的脱氧产物以及其它非金属夹杂物,因此钢中全氧含量有所降低,夹杂物数量有所降低,但平均尺寸有所减小。因此,只能用于DI材等特殊钢种。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,通过提供一种全新的钙处理原料,以及优化精炼处理模式及钙处理方式,实现了高纯净度的无取向电工钢板生产,具有操作简便、成本低廉、磁性优良的特点。同时,转炉冶炼结束后,不需要对钢包顶渣进行改质处理,也不会对 RH 精炼以及 CC 连铸稳定生产造成影响。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,包括转炉冶炼、RH 精炼和连续浇铸步骤,其中,RH精炼步骤依次包括脱碳、脱氧和合金化、钙处理步骤,RH 精炼脱氧、合金化结束,对真空室内进行降压操作,在真空度(≥15KPa)且稳定之后添加钙合金,钢液经过充分循环(全部钢液从进入真空室到出真空室,一次为一个循环,充分循环一般在 2 -4次)后停止处理。钙合金的添加要求为0.3≤A≤2.0,最好为0.8,且
其中,k1:钙合金中的有效钙含量,%;
k2:钙的利用系数,%;
m1:钙合金添加数量,kg;
m2:钢液重量,t;
[O]、[S]:O、S 百分含量,%;
k1 通过钙合金的原料配比确定,一般为 25%-75%;k2 取决于钙合金的加工方式,视钙处理钢种、精炼工艺等不同略有区别,一般为10%-85%。
钙合金成分及加工:添加钙合金经过钝化处理,然后,进行不同程度密封包装。包装材料为钢板,厚度分为三个种类,为 0-0.2mm,0.21-0.6mm,0.61-1.0mm,三个种类的包装材料在分别对钙合金进行密封后,进行混合配比,配比要求为,
其中,m1、m3、m4、m5:钙合金添加数量、种类1、2、3对应的钙合金添加数量(不含包装材料),kg;k3、k4、k5:种类1、2、3对应的钙合金材料折算系数,一般为 0-0.3;钙合金的化学成分进行了限制,要求如下:Ca:5~45%、Mg:2~6%、Si:20~35%、Al:1~9%、Zr:1~5%,余量为Fe及不可避免的夹杂。
本发明的有益效果是:一是实现了在真空状态下,以添加钙合金方式进行钙处理,且成品钢中含有一定数量的钙;二是钢液纯净度高,夹杂物改善效果稳定,且细小夹杂物数量明显减少。采用该方法,不需要采用特殊设备,或者提高制造难度;而是在现有生产工艺条件下,通过生产工艺微调,以及选择在特定的真空度环境下,通过添加钙合金方式进行钙处理,从而确保了钢质纯净度,成品带钢具有优良的电磁性能。采用这种钙处理方式的目的是,利用不同厚度的包装材料熔化时间差异,可以确保添加钙合金的连续、溶解效果,钙处理效果连续、持久,收得率高,钢质净化效果好,后续大气压下,钢中残留钙可以继续去除氧化铝夹杂物,生成熔点较低的铝酸钙,同时,抑制微细、弥散分布的小颗粒夹杂物。试验发现,进行钙处理时,钢中含有较高的硫含量时,会优先生成 CaS 夹杂,避免形成微细 MnS的生成,钢中的夹杂物改善效果明显,有利于提高成品磁性能,如图2所示。由图3可以看出,本发明的钙添加方式与常规该处理方式相比,在相同硫含量的条件下,本发明钢铁损更小。
附图说明
图1为常规钙处理方式下的夹杂物电镜照片(观察倍率为 5000 倍)。
图2为本发明钙处理方式下的夹杂物电镜照片(观察倍率为 5000 倍)。
图3为常规钙处理方法与本发明硫含量与成品磁性能的关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。铁水、废钢按照比例进行搭配,经300吨转炉冶炼,RH精炼脱碳、脱氧、合金化,添加钙合金方式进行钙处理,之后进行连铸浇铸,最终得到170~250mm厚、800~1450mm宽的连铸坯。钢的化学成分及相关工艺参数、磁性能数据,分别列于表1、表2。
表1
表2
表1、表2中的相关数据可以解释如下,必须严格控制化学成分中的硫含量、钙合金的添加量,以及钙处理工艺要求 A。例如,实施例1中,钙合金数量为 0.53 kg/t Steel,A 值为 0.32,O、S 含量分别为0.0015%、0.0022%,且采用合适的 k1、k2 为 0.25、0.62,对应的成品钢磁性能分别为 5.33 W/kg、1.764 T;而对比例1中,钙合金数量为 0.47 kg/tSteel,A 值0.16,O、S 含量分别为 0.0021%、0.0102%,对应的成品钢磁性能分别为 5.87W/kg、1.752 T。
Claims (4)
1.一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,包括转炉冶炼、RH 精炼和连续浇铸步骤,其中,RH精炼步骤依次包括脱碳、脱氧和合金化、钙处理步骤,其特征是: RH 精炼脱氧、合金化结束,对真空室内进行降压操作,在真空度15KPa 或以上添加钙合金,钢液经过充分循环后停止处理,钙合金的添加要求为0.3≤A≤2.0,
其中,k1:钙合金中的有效钙含量,%;
k2:钙的利用系数,%;
m1:钙合金添加数量,kg;
m2:钢液重量,t;
[O]、[S]:O、S 百分含量,%;
k1:25%-75%;k2:10%-85%。
2.根据权利要求1所述的一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,其特征是A=0.8。
3. 根据权利要求1所述的一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,其特征是所述的钙合金经过钝化处理,用钢板密封包装,钢板厚度分为三个种类,为 0-0.2mm,0.21-0.6mm,0.61-1.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种磁性优良的无取向电工钢钙处理方法,其特征是所述的钙合金进行混合配比,配比要求为,
其中,m1、m3、m4、m5:钙合金添加数量、种类1、2、3对应的钙合金添加数量,kg;
k3、k4、k5:种类1、2、3对应的钙合金材料折算系数,为 0-0.3;钙合金的化学成分要求如下:Ca:5~45%、Mg:2~6%、Si:20~35%、Al:1~9%、Zr:1~5%,余量为Fe及不可避免的夹杂。
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