CN108060344A - 一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺 - Google Patents

一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，涉及钢铁冶炼领域。所述冶炼工艺先通过转炉吹炼，对钢水进行吹氧脱碳，控制碳含量在0.04～0.07％；再通过RH精炼炉脱碳，控制碳含量≤0.01％；脱碳后，钢水进入LF炉，分批次加入微碳铬铁粗调钢水中铬含量至4.60％，粗调后加入多种合金微调铬含量以及其他元素含量，最后连铸形成铸坯。本发明所述冶炼工艺利用转炉吹氧脱碳以及RH精炼炉自然脱碳控制碳含量，避免吹氧过多造成钢水过氧化；LF炉调整铬含量时，利用LF炉的合金化能力强，升温高效精确，在调铬含量的同时迅速调整钢水温度。本发明所述冶炼工艺对碳和铬的含量控制准确，脱氧产物氧化铝生成量少，钢水的洁净度高，转炉吹损减小，生产成本低，安全效率。

Description

一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺。
背景技术
高铬低碳铁路集装箱用钢一般是指碳含量0.01～0.03％，Cr含量3.7～5.0％的低合金高强钢。生产此类钢种时，钢厂传统工艺流程为“转炉→LF→连铸”，，通过“转炉控碳至0.015～0.020％、LF炉增碳0.005～0.010％”的方法调整碳含量至目标值0.02％，通过“转炉出钢期间调铬至2.0～2.5％、LF炉调铬2.0～2.5％”的方法调整铬含量至目标值4.5％。此生产工艺，存在如下缺点：1)钢水碳含量控制：由于LF炉是增碳工序，约增碳0.005％～0.010％，因此转炉终点碳含量需控制很低且成分窗口窄(0.015％～0.02％)，由此导致的结果是碳含量命中率很低；由于转炉钢水碳氧积是定值(约为0.0022)，碳低必然导致氧高，而钢水氧高，终点钢水严重过氧化，钢水及炉渣氧含量高，需通过加入大量铝加以去除，从而造成脱氧产物Al2O3多，钢水洁净度低，转炉吹损严重，成本高；2)钢水铬含量控制：转炉出钢过程加入大量铬铁，出钢过程钢水温降大，因此转炉出钢温度需很高，不利于转炉炉况控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，通过转炉吹氧脱碳和RH精炼炉自然脱碳来控制碳含量，避免出现钢水过氧化，减少Al2O3生成，提高钢水洁净度；通过LF炉来控制铬含量，避免转炉出钢期调整铬含量导致转炉出钢温度高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下冶炼工艺，具体步骤为：
步骤一：转炉吹炼，对钢水进行吹氧脱碳，控制终点碳含量在0.04～0.07％；
步骤二：转炉出钢，出钢前调整钢水温度，出钢过程向钢水中加入石灰；
步骤三：出钢完毕后，将钢包吊运至RH精炼炉；钢包顶升，然后将浸渍管插入钢水中；
步骤四：调整并保持真空度≤100mbar，钢水脱碳，脱碳时间≥5min，控制碳含量≤0.01％；
步骤五：脱碳结束后对钢水进行脱氧处理和合金化处理，控制钢水铝含量为0.045～0.055％；RH精炼炉精炼完成；
步骤六：将钢包吊运至LF炉，开底吹氩，对钢水进行温度调整，对钢水取样分析确定微碳铬铁的加入量；
步骤七：利用高位料仓分批次向钢水中加入微碳铬铁，粗调钢水中铬含量至4.60％，每批次微碳铬铁加入后对钢水强搅5分钟，并对钢水进行温度调整；
步骤八：钢水铬含量粗调后，对钢水取样分析后造白渣。
步骤九：根据步骤八中的钢样分析结果，向钢水中加入多种合金，微调钢水成分。
步骤十：将钢水温度调整至喂线温度，喂入纯钙包芯线对钢水进行钙处理；LF炉精炼结束；
步骤十一：将钢包吊运至连铸工位；将钢水浇注形成铸坯。
优选的，所述步骤二中：出钢前钢水温度控制在1660～1680℃，石灰加入量为800～1200kg。
优选的，所述步骤三中：浸渍管插入钢水深度为400～600mm。
优选的，所述步骤四中：脱碳开始时调整气流量为110～130Nm3/h，6分钟后提升气流量为140～160Nm3/h。
优选的，所述步骤六中：温度调整在1620～1630℃。
优选的，所述步骤七中：温度调整在1620～1630℃。
优选的，所述步骤九中：所述合金包括微碳铬铁、硅铁、铌铁、钛铁和中碳锰铁。
与传统高铬低碳钢冶炼工艺相比：
本发明所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺流程主要为“转炉→RH→LF→连铸”，对各工序承担的冶金功能进行了优化，转炉吹氧脱碳将终点碳含量控制为0.04～0.07％，避免吹氧过多造成钢水过氧化，RH精炼炉精炼时，由于RH精炼炉脱碳效率高，钢水中得碳和氧自然反应，易于控制钢水碳含量≤0.01％，且脱氧产物氧化铝生成量少，钢水的洁净度高；LF炉精炼时，由于LF炉的合金化能力强，升温高效精确，在精确调整铬含量的同时可将钢水温度迅速调整至工艺要求范围，高效准确。
本发明所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，碳和铬的含量控制准确，脱氧产物氧化铝生成量少，钢水的洁净度高，转炉吹损减小，生产成本低；控铬过程中，安全效率。
具体实施方式
以下的实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。
实施例1
本实施例的工件工艺步骤为：
步骤一：转炉吹炼，对钢水进行吹氧脱碳，控制终点碳含量在0.04～0.07％；
步骤二：转炉出钢，出钢前调整钢水温度，出钢过程中加入石灰；
步骤三：出钢完毕后，将钢包吊运至RH精炼炉；钢包顶升，然后将浸渍管插入钢水中；
步骤四：调整并保持真空度≤100mbar，钢水脱碳，脱碳时间≥5min，控制碳含量≤0.01％；
步骤五：脱碳结束后对钢水进行脱氧处理和合金化处理，控制钢水铝含量为0.045～0.055％；RH精炼炉精炼完成；
步骤六：将钢包吊运至LF炉，开底吹氩，对钢水进行温度调整，对钢水取样分析确定微碳铬铁的加入量；
步骤七：利用高位料仓分批次向钢水中加入微碳铬铁，粗调钢水中铬含量至4.60％，每批次微碳铬铁加入后对钢水强搅5分钟，并对钢水进行温度调整；
步骤八：钢水铬含量粗调后，对钢水取样分析后造白渣。
步骤九：根据步骤八中的钢样分析结果，向钢水中加入多种合金，微调钢水成分。
步骤十：将钢水温度调整至喂线温度，喂入纯钙包芯线对钢水进行钙处理；LF炉精炼结束；
步骤十一：将钢包吊运至连铸工位；将钢水浇注形成铸坯。
所述步骤二中：出钢前钢水温度控制在1660～1680℃，石灰加入量为800～1200kg。所述步骤三中：浸渍管插入钢水深度为400～600mm。所述步骤四中：脱碳开始时调整气流量为110～130Nm3/h，6分钟后提升气流量为140～160Nm3/h。所述步骤六中：温度调整在1620～1630℃。所述步骤七中：温度调整在1620～1630℃。所述步骤九中：所述合金包括微碳铬铁、硅铁、铌铁、钛铁和中碳锰铁。
转炉控制：铁水重量283t，废钢重量21t，转炉吹氧13998Nm3，转炉终点温度1676℃，出钢钢水氧含量480ppm，出钢钢水碳含量0.052％，出钢前期向钢包添加石灰1045kg。转炉处理周期38min，出钢量288t。
RH精炼炉控制：钢包顶升高度550mm，RH进站温度1607℃，进站氧含量460ppm，真空度≤100mbar下保持脱碳时间6min，脱碳开始时调整气流量为120Nm3/h，6分钟后设定为150Nm3/h，脱碳结束钢水氧含量320ppm，加铝357kg对钢水进行脱氧合金化，RH出站温度1593℃，出站碳含量0.0029％，钢水Als含量0.055％。RH净循环时间20min。
LF炉控制：钢包进LF后，开底吹氩，钢水温度1579℃，加热升温15min，钢水温度1622℃。在加热期间，利用两个微碳铬铁电子称分别称量5t微碳铬铁，共计10t，于第一次加热结束后加入钢包，强搅5分钟，钢水温度1556℃，加热17min，钢水温度1625℃。在加热期间，利用两个微碳铬铁电子称分别称量5t微碳铬铁，共计10t，于第二次加热结束后加入钢包，强搅5分钟，取样，钢水碳含量为0.012％，钢水铬含量为4.33％，然后造白渣；白渣形成后，向钢水中加入低碳铬铁3594kg、硅铁1130kg、铌铁144kg、钛铁195kg以及中碳锰铁190kg，调整钢水成分。成分达标后，调整温度至1575℃，喂纯钙线，出站温度1568℃。LF炉处理周期125min，钢水量314t。
连铸控制：中包清理干净，中包及水口烘烤结束后打至浇铸位，大包至中包采用长水口浇铸，中包至结晶器采用浸入式水口，塞棒吹氩流量为6Nl/min，中包温度1537℃、1535℃、1542℃，浇铸周期46min，钢水成坯率95.8％，中包全氧15ppm，铸坯全氧12ppm。
本实施例所制备的高铬低碳钢中的铬和碳的含量合格，完全符合制造铁路集装箱的标准。
实施例2
本实施例的工件工艺步骤为：
步骤一：转炉吹炼，对钢水进行吹氧脱碳，控制终点碳含量在0.04～0.07％；
步骤二：转炉出钢，出钢前调整钢水温度，出钢过程中加入石灰；
步骤三：出钢完毕后，将钢包吊运至RH精炼炉；钢包顶升，然后将浸渍管插入钢水中；
步骤四：调整并保持真空度≤100mbar，钢水脱碳，脱碳时间≥5min，控制碳含量≤0.01％；
步骤五：脱碳结束后对钢水进行脱氧处理和合金化处理，控制钢水铝含量为0.045～0.055％；RH精炼炉精炼完成；
步骤六：将钢包吊运至LF炉，开底吹氩，对钢水进行温度调整，对钢水取样分析确定微碳铬铁的加入量；
步骤七：利用高位料仓分批次向钢水中加入微碳铬铁，粗调钢水中铬含量至4.60％，每批次微碳铬铁加入后对钢水强搅5分钟，并对钢水进行温度调整；
步骤八：钢水铬含量粗调后，对钢水取样分析后造白渣。
步骤九：根据步骤八中的钢样分析结果，向钢水中加入多种合金，微调钢水成分。
步骤十：将钢水温度调整至喂线温度，喂入纯钙包芯线对钢水进行钙处理；LF炉精炼结束；
步骤十一：将钢包吊运至连铸工位；将钢水浇注形成铸坯。
所述步骤二中：出钢前钢水温度控制在1660～1680℃，石灰加入量为800～1200kg。所述步骤三中：浸渍管插入钢水深度为400～600mm。所述步骤四中：脱碳开始时调整气流量为110～130Nm3/h，6分钟后提升气流量为140～160Nm3/h。所述步骤六中：温度调整在1620～1630℃。所述步骤七中：温度调整在1620～1630℃。所述步骤九中：所述合金包括微碳铬铁、硅铁、铌铁、钛铁和中碳锰铁。
转炉控制：铁水重量280t，废钢重量25t，转炉吹氧14776Nm3，转炉终点温度1682℃，出钢钢水氧含量475ppm，出钢钢水碳含量0.057％，出钢前期向钢包添加石灰1028kg，。转炉处理周期37min，出钢量291t。
RH控制：钢包顶升高度550mm，RH进站温度1602℃，进站氧含量448ppm，真空度≤100mbar下保持脱碳时间7min，脱碳开始时调整气流量为120Nm3/h，6分钟后设定为150Nm3/h，脱碳结束钢水氧含量292ppm，加铝326kg对钢水进行脱氧合金化，RH出站温度1589℃，出站碳含量0.0024％，钢水Als含量0.049％。RH净循环时间22min。
LF控制：钢包进LF后，开底吹氩，钢水温度1574℃，加热升温17min，钢水温度1625℃。在加热期间，利用两个微碳铬铁电子称分别称量5t微碳铬铁，共计10t，于第一次加热结束后加入钢包，强搅5分钟，钢水温度1561℃，加热16min，钢水温度1628℃。在加热期间，利用两个微碳铬铁电子称分别称量5t微碳铬铁，共计10t，于第二次加热结束后加入钢包，强搅5分钟，取样，钢水碳含量0.017％，钢水铬含量4.27％，然后造白渣。白渣形成后，向钢水中加入低碳铬铁3679kg、硅铁1158kg、铌铁152kg、钛铁206kg以及中碳锰铁210kg，调整钢水成分。成分达标后，调整温度至1578℃，喂纯钙线，出站温度1570℃。LF炉处理周期119min，钢水量316t。
连铸控制：中包清理干净，中包及水口烘烤结束后打至浇铸位，大包至中包采用长水口浇铸，中包至结晶器采用浸入式水口，塞棒吹氩流量为6Nl/min，中包温度1542℃、1545℃、1539℃，浇铸周期44min，钢水成坯率96.4％，中包全氧14ppm，铸坯全氧11ppm。
本实施例所制备的高铬低碳钢中的铬和碳的含量合格，完全符合制造铁路集装箱的标准。

Claims (7)

1.一种铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：转炉吹炼，对钢水进行吹氧脱碳，控制终点碳含量在0.04～0.07％；
步骤二：转炉出钢，出钢前调整钢水温度，出钢过程中加入石灰；
步骤三：出钢完毕后，将钢包吊运至RH精炼炉；钢包顶升，然后将浸渍管插入钢水中；
步骤四：调整并保持真空度≤100mbar，钢水脱碳，脱碳时间≥5min，控制碳含量≤0.01％；
步骤五：脱碳结束后对钢水进行脱氧处理和合金化处理，控制钢水铝含量为0.045～0.055％；RH精炼炉精炼完成；
步骤六：将钢包吊运至LF炉，开底吹氩，对钢水进行温度调整，对钢水取样分析确定微碳铬铁的加入量；
步骤七：利用高位料仓分批次向钢水中加入微碳铬铁，粗调钢水中铬含量至4.60％，每批次微碳铬铁加入后对钢水强搅5分钟，并对钢水进行温度调整；
步骤八：钢水铬含量粗调后，对钢水取样分析后造白渣。
步骤九：根据步骤八中的钢样分析结果，向钢水中加入多种合金，微调钢水成分。
步骤十：将钢水温度调整至喂线温度，喂入纯钙包芯线对钢水进行钙处理；LF炉精炼结束；
步骤十一：将钢包吊运至连铸工位；将钢水浇注形成铸坯。
2.根据权利要求1所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，所述步骤二中：出钢前钢水温度控制在1660～1680℃。
3.根据权利要求1所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，所述步骤三中：浸渍管插入钢水深度为400～600mm。
4.根据权利要求1所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，所述步骤四中：脱碳开始时调整气流量为110～130Nm3/h，6分钟后提升气流量为140～160Nm3/h。
5.根据权利要求1所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，所述步骤六中：温度调整在1620～1630℃。
6.根据权利要求1所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，所述步骤七中：温度调整在1620～1630℃。
7.根据权利要求1所述铁路集装箱用高铬低碳钢冶炼工艺，其特征在于，所述步骤九中：所述合金包括微碳铬铁、硅铁、铌铁、钛铁和中碳锰铁。
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