CN107779541B - 一种半钢炼钢铸坯的制备方法 - Google Patents

一种半钢炼钢铸坯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半钢炼钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：a)将半钢熔融后，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水；b)将步骤a)得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭。与现有技术相比，本发明提供的半钢炼钢铸坯的制备方法在RH处理过程中进行脱氧，避免在出钢过程中进行脱氧，从而保持铁水中有一定的氧活度以降低铁水增氮；而完成整个制备过程后，铁水的氧活度降低的同时，制备得到的半钢炼钢铸坯具有较低的含氮量。实验结果表明，本发明提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为18ppm～20ppm。

Description

一种半钢炼钢铸坯的制备方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，更具体地说，是涉及一种半钢炼钢铸坯的制备方法。
背景技术
我国是钒钛磁铁矿大国，拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，国内攀钢、承钢、昆钢、威钢等钢铁企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼。转炉炼钢主原料是采用经过专用转炉提钒后的半钢，含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.2％～4.1％，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，因此半钢冶炼转炉热源严重不足，这使得转炉终点钢水碳含量偏低，深吹严重，钢水氧活度偏高，通常情况下下半钢冶炼终点钢水氧活度高于500ppm。对此，现有技术在出钢时采用铝铁一次性进行深脱氧。
然而有文献证明，钢中氧、硫元素含量越低，钢液吸氮的速度就越快，氮的传质系数kN就越大；钢中氧、硫元素含量越高，钢液吸氮的速度就越慢，氮的传质系数kN就越小。并且，铝、钒是与氮强结合元素，出钢后加入极易与钢液中的氮结合形成氮化钒、氮化铝，从而降低钢包中氮的分压，钢水一裸露就极易从空气中吸氮。
因此，现有技术出钢时钢水吸氮严重，从而影响钢水质量，制备得到的半钢炼钢铸坯含氮量高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半钢炼钢铸坯的制备方法，本发明提供的制备方法得到的半钢炼钢铸坯具有较低的含氮量。
本发明提供了一种半钢炼钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：
a)将半钢熔融后，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水；
b)将步骤a)得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭。
优选的，步骤a)中所述半钢包括以下质量分数的组分：3.0％～4.5％的C，0.010％～0.040％的Si，0.01％～0.05％的Mn，0.05％～0.09％的P，小于等于0.030％的S和余量的Fe。
优选的，步骤a)中所述熔融温度为1300℃～1360℃。
优选的，步骤a)中所述顶底复吹转炉冶炼具体为：
顶吹氧的氧气流量为28000Nm3/h～32000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为40m3/h～60m3/h；
顶底复吹转炉冶炼中期(钢水出钢1/2到出钢2/3阶段)的底吹气体为Ar，Ar流量为40m3/h～60m3/h；
顶底复吹转炉冶炼后期(钢水出钢2/3到出钢完毕阶段)的底吹气体为Ar，Ar流量为70m3/h～90m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为40m3/h～60m3/h。
优选的，步骤a)中所述出钢的终点碳的质量分数为0.05％～0.08％，终点温度为1660℃～1680℃。
优选的，步骤a)中所述出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制在30mm以内；出钢过程不脱氧。
优选的，步骤b)中所述RH处理的进站温度为1595℃～1609℃，直接进行碳脱氧；进站循环时间为4min～5min。
优选的，步骤b)中所述RH处理的进站温度为1610℃～1620℃，进行自然碳脱氧；进站循环时间为4min～5min。
优选的，步骤b)中所述RH处理的进站温度＞1620℃，进行加碳脱氧；进站循环时间为4min～5min。
优选的，步骤b)中所述RH处理的进站温度＜1595℃，进行铝升温至≥1595℃，再进行脱氧。
本发明提供了一种半钢炼钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：a)将半钢熔融后，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水；b)将步骤a)得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭。与现有技术相比，本发明提供的半钢炼钢铸坯的制备方法在RH处理过程中进行脱氧，避免在出钢过程中进行脱氧，从而保持铁水中有一定的氧活度以降低铁水增氮；而完成整个制备过程后，铁水的氧活度降低的同时，制备得到的半钢炼钢铸坯具有较低的含氮量。实验结果表明，本发明提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为18ppm～20ppm。
另外，本发明提供的半钢炼钢铸坯的制备方法脱氧过程不加入铝铁，减少合金消耗，从而降低成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种半钢炼钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：
a)将半钢熔融后，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水；
b)将步骤a)得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭。
本发明首先将半钢熔融后，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水。在本发明中，所述半钢优选包括以下质量分数的组分：3.0％～4.5％的C，0.010％～0.040％的Si，0.01％～0.05％的Mn，0.05％～0.09％的P，小于等于0.030％的S和余量的Fe；更优选为3.2％～4.1％的C，0.015％～0.030％的Si，0.02％～0.04％的Mn，0.06％～0.08％的P，小于等于0.025％的S和余量的Fe。本发明对所述半钢的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的用于转炉炼钢的原料即可。
在本发明中，所述半钢的用量优选与转炉的容量匹配。在本发明优选的实施例中，所述转炉为140t转炉，所述半钢的用量优选为125t～145t，更优选为130t～140t。
在本发明中，所述熔融温度优选为1300℃～1360℃，更优选为1320℃～1360℃。
在本发明中，所述顶底复吹转炉冶炼优选具体为：
顶吹氧的氧气流量为28000Nm3/h～32000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为40m3/h～60m3/h；
顶底复吹转炉冶炼中期(钢水出钢1/2到出钢2/3阶段)的底吹气体为Ar，Ar流量为40m3/h～60m3/h；
顶底复吹转炉冶炼后期(钢水出钢2/3到出钢完毕阶段)的底吹气体为Ar，Ar流量为70m3/h～90m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为40m3/h～60m3/h；
更优选为：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为45m3/h～55m3/h；
顶底复吹转炉冶炼中期(钢水出钢1/2到出钢2/3阶段)的底吹气体为Ar，Ar流量为45m3/h～55m3/h；
顶底复吹转炉冶炼后期(钢水出钢2/3到出钢完毕阶段)的底吹气体为Ar，Ar流量为75m3/h～85m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为45m3/h～55m3/h。
完成，所述顶底复吹转炉冶炼过程后，本发明出钢得到铁水。在本发明中，所述出钢的终点碳的质量分数优选为0.05％～0.08％，更优选为0.06％～0.07％；所述出钢的终点温度优选为1660℃～1680℃，更优选为1670℃。
在本发明中，所述出钢过程优选采用滑板挡渣系统，下渣量控制在30mm以内。在本发明中，所述出钢过程不脱氧；从而保持铁水中有一定的氧活度以降低铁水增氮。
得到所述铁水后，本发明将得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭。本发明对所述RH处理的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的RH精炼炉即可。在本发明中，根据RH处理的进站温度对RH处理的具体工艺进行划分，得到优选的技术方案。
在本发明中，所述RH处理的进站温度为1595℃～1609℃，直接进行碳脱氧；进站循环时间优选为4min～5min，更优选为4.5min～4.9min；从而实现在RH处理过程中进行脱氧。
在本发明中，所述RH处理的进站温度为1610℃～1620℃，进行自然碳脱氧；进站循环时间优选为4min～5min，更优选为4.5min～4.9min；从而实现在RH处理过程中进行脱氧。
在本发明中，所述RH处理的进站温度＞1620℃，进行加碳脱氧；进站循环时间优选为4min～5min，更优选为4.5min～4.9min；从而实现在RH处理过程中进行脱氧。在本发明中，所述加碳脱氧的过程不升温。
在本发明中，所述RH处理的进站温度＜1595℃，进行铝升温至≥1595℃，再进行脱氧。在本发明中，所述进行铝升温至≥1595℃，再进行脱氧的过程，根据升温后的具体温度进行上述直接碳脱氧、自然碳脱氧或加碳脱氧的技术方案。
完成所述RH处理后，铁水的氧活度降低；本发明经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
本发明提供了一种半钢炼钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：a)将半钢熔融后，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水；b)将步骤a)得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭。与现有技术相比，本发明提供的半钢炼钢铸坯的制备方法在RH处理过程中进行脱氧，避免在出钢过程中进行脱氧，从而保持铁水中有一定的氧活度以降低铁水增氮；而完成整个制备过程后，铁水的氧活度降低的同时，制备得到的半钢炼钢铸坯具有较低的含氮量。实验结果表明，本发明提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为18ppm～20ppm。
另外，本发明提供的半钢炼钢铸坯的制备方法脱氧过程不加入铝铁，减少合金消耗，从而降低成本。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例采用140t转炉进行半钢炼钢冶炼Q235钢种；所用的半钢，具体组成参见表1所示。
表1本发明实施例所用的半钢的具体组成*
组成 C Si Mn P S
质量分数 3.2％～4.1％ 0.015％～0.030％ 0.02％～0.04％ 0.06％～0.08％ ≤0.025％
*余量为Fe和不可避免的杂质
实施例1
(1)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求：终点碳的质量分数为0.06％，终点温度为1660℃；出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为28mm；转炉出钢过程不脱氧。
(2)将步骤(1)出钢后的铁水进行RH处理：RH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，小平台定氧氧活度为19ppm；再经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
经检测，本发明实施例1提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为20ppm。
实施例2
(1)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求：终点碳的质量分数为0.07％，终点温度为1670℃；出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为29mm；转炉出钢过程不脱氧。
(2)将步骤(1)出钢后的铁水进行RH处理：RH进站温度为1610℃，进行自然碳脱氧；RH进站循环4.5min，脱氧合金化，小平台定氧氧活度为18ppm；再经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
经检测，本发明实施例2提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为18ppm。
实施例3
(1)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求：终点碳的质量分数为0.05％，终点温度为1680℃；出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为29mm；转炉出钢过程不脱氧。
(2)将步骤(1)出钢后的铁水进行RH处理：RH进站温度为1621℃，进行加碳脱氧(不升温)；RH进站循环4.9min，脱氧合金化，小平台定氧氧活度为20ppm；再经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
经检测，本发明实施例3提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为19ppm。
实施例4
(1)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求：终点碳的质量分数为0.08％，终点温度为1660℃；出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为29mm；转炉出钢过程不脱氧。
(2)将步骤(1)出钢后的铁水进行RH处理：RH进站温度为1590℃，进行铝升温操作，至1595℃直接进行碳脱氧；RH进站循环4.5min，脱氧合金化，小平台定氧氧活度为20ppm；再经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
经检测，本发明实施例4提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为20ppm。
实施例5
(1)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求：终点碳的质量分数为0.05％，终点温度为1661℃；出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为28mm；转炉出钢过程不脱氧。
(2)将步骤(1)出钢后的铁水进行RH处理：RH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，小平台定氧氧活度为19ppm；再经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
经检测，本发明实施例5提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为20ppm。
对比例
(1)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期(钢水开始出钢到出钢至1/2阶段)的底吹气体为N2，N2流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为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)的底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求：终点碳的质量分数为0.05％，终点温度为1661℃；出钢过程未采用滑板挡渣系统，下渣量控制为54mm；转炉出钢过程采用铝铁脱氧，铝铁中铝质量分数为40％，其余为铁元素及其微量的杂质，铝铁脱氧加入量为终点钢水氧含量质量的2.25～2.5倍，铝铁脱氧后，小平台定氧氧活度为20ppm；再经连铸，得到半钢炼钢铸坯。
经检测，对比例提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯的氮含量为40ppm。
由此可知，本发明提供的制备方法制备得到的半钢炼钢铸坯中氮含量相比对比例降低50％以上；另外，本发明提供的半钢炼钢铸坯的制备方法脱氧过程不加入铝铁，减少合金消耗，从而降低成本。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种半钢炼钢铸坯的制备方法，包括以下步骤：
a)将135t半钢熔融得到的铁水在1330℃入炉，进行顶底复吹转炉冶炼，出钢得到铁水；
所述半钢包括以下质量分数的组分：3.2％～4.1％的C，0.015％～0.030％的Si，0.02％～0.04％的Mn，0.06％～0.08％的P，小于等于0.025％的S和余量的Fe；
所述顶底复吹转炉冶炼具体为：
顶吹氧的氧气流量为30000Nm3/h；
顶底复吹转炉冶炼前期，即钢水开始出钢到出钢至1/2阶段，底吹气体为N2，N2流量为50m3/h；
顶底复吹转炉冶炼中期，即钢水出钢1/2到出钢2/3阶段，底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
顶底复吹转炉冶炼后期，即钢水出钢2/3到出钢完毕阶段，底吹气体为Ar，Ar流量为80m3/h；
顶底复吹转炉冶炼完成后出钢过程的底吹气体为Ar，Ar流量为50m3/h；
转炉控制要求为：终点碳的质量分数为0.07％，终点温度为1670℃；出钢过程采用滑板挡渣系统，下渣量控制为29mm；转炉出钢过程不脱氧；
b)将步骤a)得到的铁水进行RH处理，再经连铸，得到半钢炼钢铸锭；
所述RH处理的RH进站温度为1610℃，进行自然碳脱氧；RH进站循环4.5min，脱氧合金化，小平台定氧氧活度为18ppm。
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