CN108273971A - 一种减少连铸过程钢液增氮量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,属于炼钢技术领域。所述方法包括:在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30‑40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100‑200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜;稳定浇铸期间,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。该方法使连铸钢水增氮量合格率得到有效控制,产品质量及稳定性大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域,特别涉及一种减少连铸过程钢液增氮量的方法。
背景技术
氮在钢中通常是一种有害元素,钢中氮含量高会严重影响钢的高温强度和高温塑性,降低钢的深冲性能。氮在钢中会析出Fe4N,钢液中氮含量过高会导致铸坯皮下气泡、疏松、横裂纹、夹杂物增多,钢材发生时效硬化和蓝脆现象;另一方面,作为间隙原子,严重降低钢材的冲击韧性和塑性。因而在冶炼过程中,对成分氮有着严格的要求,一旦钢水中成分氮超出判定范围,需要整炉钢水改判其他低等级钢种甚至判废,造成生产上的经济损失。
炼钢连铸工序造成钢液增氮的主要原因是保护浇铸不良,钢包内高温钢液经钢包长水口流入中间包,中间包内钢液经浸入式水口(SEN)进入结晶器,在此浇铸过程中,若钢液与空气直接接触后会造成二次氧化,同时伴随着增氮的发生。板坯连铸一般采用全保护浇注,减少钢水的二次氧化。通常采用的方法是长水口吹氩保护、中间包上水口及下水口板间吹氩保护,连铸过程钢液增氮量虽有所降低,但过程控制不稳定,且合格率偏低(85%以下),影响最终产品的质量。
发明内容
本发明通过提供一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,解决了现有技术中钢液在浇铸过程中容易发生二次氧化及增氮的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,包括:
在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;以及,
每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;以及,
在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30-40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;以及,
在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100-200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜;稳定浇铸期间,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。
进一步地,所述惰性气体采用氩气,流量控制为60-80Nm3/h。
进一步地,所述对长水口碗口部位进行密封包括:每炉开浇前在长水口碗口部位放置密封垫,密封垫厚度为3-5mm。
进一步地,所述对长水口碗口部位进行密封还包括:大包长水口碗口部位用氩气密封,密封流量为25-40Nm3/h,大包长水口顶推压力控制在110-130bar。
进一步地,所述高碱度覆盖剂的碱度R在4.0以上,熔点为1300±30℃。
进一步地,所述覆盖剂主要成分指标包括:SiO2 5%-15%,Al2O315%-30%,CaO35%-48%,MgO 5%-15%,F<3%,TC≤5%。
进一步地,所述覆盖剂的加入量在浇次第1炉中控制为1.6-2.6kg/吨钢,后续连浇炉次加入量控制为0.2-0.3kg/吨钢。
进一步地,还包括:每次测温、取样后,在测温、取样点补加20-50kg覆盖剂。
进一步地,还包括对钢包引流砂成分进行优化,所述引流砂主要成分指标包括:Cr2O3≥35%,SiO2≥13%,Al2O3≥10%,MgO≥5%。
进一步地,还包括优化钢水取样操作,具体包括:在每炉大包浇注1/3-1/2时进行取样,取样前向取样器空管内预先吹入氩气;取样时将取样器插入钢水液面400mm以下,保持时间在5秒以上。
本申请实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本申请实施例提供的减少连铸过程钢液增氮量的方法,包括:在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30-40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100-200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜;稳定浇铸期间,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。如此,有效解决了现有技术中钢液在浇铸过程中容易发生二次氧化及增氮的技术问题,达到了连铸钢水增氮量得到有效控制,产品质量稳定性大幅提高的技术效果。
具体实施方式
本申请实施例提供一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,解决了现有技术中钢液在浇铸过程中容易发生二次氧化及增氮的技术问题,达到了连铸钢水增氮量得到有效控制,产品质量稳定性大幅提高的技术效果。
为解决上述技术问题,本申请实施例总体思路如下:
本申请提供了一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,包括:
在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;以及,
每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;以及,
在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30-40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;以及,
在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100-200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜;稳定浇铸期间,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。
上述技术方案,基于保护浇铸的思想,通过中间包惰性气体置换、钢包长水口的密封、优化中间包钢液覆盖剂的加入、优化长水口浇铸工艺等关键技术,以减少钢液吸入空气的可能性,减少钢液的二次氧化,解决了现有技术中钢液在浇铸过程中容易发生增氮以及二次氧化程度波动较大的技术问题,达到了连铸钢水增氮量得到有效控制,产品质量稳定性大幅提高的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案,下面通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明,应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请实施例提供一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,包括以下方面:
1、中间包惰性气体置换:在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;
连铸开浇前,中间包内充满着空气,头炉钢液在浇铸过程中二次氧化严重,要保证产品质量的稳定性,必须对开浇初期的连铸工艺进行优化。一般采用中间包密封充氩的操作,对中间包内的气氛进行惰性气体置换,使得中间包内氧气含量<0.1%。大包开浇前,抬起烤包器后通过中包盖向中间包内吹入一定流量的氩气,本实施例将氩气流量控制在60-80Nm3/h,大包开浇并加完覆盖剂后将包盖吹氩关闭。
其中,做好中间包的密封对于中间包预吹氩技术非常关键,当前使用的中间包包盖一般开有塞棒孔、烘烤孔、溢流孔和浇铸孔。具体的,对于塞棒孔,由于有塞棒装置的存在,空隙较小,密封性较好;对于烘烤孔,由于其直径尺寸不大,在开浇加完覆盖剂后,使用根据孔径大小制成的耐火纤维板进行密封;对于溢流孔,在开浇后用耐火纤维棉进行封堵密封;而对于浇铸孔,由于其直径大,并且换包过程中长水口需要移动,因此需要在外部采用中间包喷补料对结合处密封,以减少中间包内部的空气流动以及外部的空气进入。
2、钢包长水口的密封:每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;
其中,所述对长水口碗口部位进行密封包括:每炉开浇前在长水口碗口部位放置密封垫,密封垫厚度为3-5mm。具体而言,长水口在多炉连浇的使用过程中,它与大包下水口的间隙变化不定,该间隙对钢水增氮和吹氩量影响较大,因此,每炉开浇前需要在长水口碗口部位放置密封垫,密封垫厚度在3-5mm,以减少该间隙的不稳定性。
还包括:大包长水口碗口部位用氩气密封,密封流量为25-40Nm3/h,大包长水口顶推压力控制在110-130bar。若吹氩量过小,空气仍会被吸入;吹氩量过大则会导致中间包注流孔区域钢水翻腾裸露,与空气接触而增氮。因此,密封流量一般控制在25-40Nm3/h。
3、中间包钢液覆盖剂加入控制:在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30-40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;
本实施例中,所述高碱度覆盖剂的碱度R在4.0以上,熔点为1300±30℃。
覆盖剂成分设计需满足熔融特性和延展性的要求,具体而言,所述覆盖剂主要成分指标要求包括:SiO2 5%-15%,Al2O3 15%-30%,CaO 35%-48%,MgO 5%-15%,F<3%,TC≤5%。
在加入量方面,浇次开浇过程,随着浇铸的进行要继续补加,保证中间包内钢液面无裸露,进行黑面浇铸。具体而言,所述覆盖剂的加入量在浇次第1炉中控制为1.6-2.6kg/吨钢,后续连浇炉次加入量控制为0.2-0.3kg/吨钢。每次测温、取样后,在测温、取样点补加20-50kg覆盖剂。
4、长水口浇铸工艺控制:在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100-200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜,防止水口翻腾;稳定浇铸期间,中间包尽量保持高液位浇铸,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。
进一步地,为了提高钢包自开率,防止由于不自开烧氧操作造成的敞开浇铸,使钢液与空气接触而增氮,需要选择成分配比合适的钢包引流砂。故本实施例还对钢包引流砂成分进行优化,所述引流砂主要成分指标要求包括:Cr2O3≥35%,SiO2≥13%,Al2O3≥10%,MgO≥5%。特别地,当所浇铸钢种采用双精炼工艺(比如LF+RH)时,钢包不自开风险加大,引流砂原料的选择及成分在上述要求上需要进一步加严,SiO2不宜超过22%。
进一步地,本实施例还包括优化钢水取样操作,具体包括:在每炉大包浇注1/3-1/2时进行取样,取样位置在中间包取样孔,取样前向取样器空管内预先吹入氩气;取样时将取样器快速插入钢水液面400mm以下,保持时间在5秒以上。为了保证取样器管内惰性气体气氛,应在取样前将取样器快速插入取样枪内,时间控制在3-5s。
需要说明的是,上述序号1-4并不代表先后执行顺序。本申请中所使用的术语“大包”、“中间包”、“长水口”、“下水口”等均为本领域技术人员所公知的概念。
通过上述内容可以看出,本申请基于保护浇铸的思想,确定出影响连铸过程钢液增氮量的主要因素,并通过对浇铸过程中间包预吹氩、钢包长水口的密封、钢液覆盖剂的加入、长水口浇铸工艺、钢包引流砂及取样操作等技术进行优化,从多个方面完成连铸过程对钢液增氮量的控制,特别是头炉钢液增氮量得到有效控制,从而提高钢液洁净度,产品质量稳定性大幅提高。
为了使本领域所属技术人员能够进一步的了解本申请实施例的方案,下面将基于本申请实施例所介绍的方案对其进行详细介绍。
实施例
本实施例提供一种减少钢液增氮量的方法,应用于某板坯连铸机生产过程。当浇铸某特定钢种,工艺路线采用LF+RH双精炼,板坯断面厚度230mm,拉速设定为1.6m/min时,在浇铸过程中进行以下控制:
1、大包开浇前,抬起烤包器后通过中包盖向中间包内吹氩气,氩气流量控制在60-80Nm3/h,大包开浇并加完覆盖剂后将包盖吹氩关闭。
2、连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净。每炉开浇前在长水口碗口部位放置密封垫,密封垫厚度在3-5mm。大包长水口碗口部位用氩气密封,密封流量控制在25-40Nm3/h。大包长水口机械手顶推压力控制在110-130bar。
3、浇次第1炉中包覆盖剂加入量控制在1.6-2.6kg/吨钢,连浇炉次加入量在0.2-0.3kg/吨钢,保证中间包内钢液面无裸露,进行黑面浇铸。每次测温、取样后,在测温、取样点补加20-50kg覆盖剂。覆盖剂粒度范围0.15-1mm的占比在80%以上,实施例覆盖剂具体成分见表1。
表1中间包钢水覆盖剂成分要求
注:TC代表全碳;因覆盖剂中含有碳酸盐类挥发份,故实际检测成分百分比总和小于100%。
4、连浇过程中长水口插入钢液面下100-200mm左右进行开浇。大包长水口与钢包下水口要对正、无倾斜。
表2浇铸工艺过程控制
5、选择成分配比合适的钢包钢液引流砂,提高钢包自开率,防止由于不自开烧氧操作造成的敞开浇铸,使钢液与空气接触而增氮。引流砂粒度范围<0.2mm的占比在22%以下,实施例引流砂具体成分见表3。
表3钢水引流砂成分要求
注:因引流砂中含有碳酸盐类挥发份,故实际检测成分百分比总和小于100%。
6、每炉取样前向取样器管内预吹氩气,取样前将取样器快速插入取样枪内。在大包浇注1/3-1/2时进行取样,取样时将取样器快速插入钢水液面400mm以下,保持时间在5秒以上。
经上述关键技术控制,结合钢种的实际冶炼工艺要求,该铸机钢液增氮量合格率稳步提升,达到98%以上,产品质量及稳定性大幅提高。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本申请实施例提供的减少连铸过程钢液增氮量的方法,包括:在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30-40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100-200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜;稳定浇铸期间,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。如此,有效解决了现有技术中钢液在浇铸过程中容易发生二次氧化及增氮的技术问题,达到了连铸钢水增氮量得到有效控制,产品质量稳定性大幅提高的技术效果。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,包括:
在连铸开浇前,采用惰性气体对中间包内的气氛进行置换并使中间包密封,保证中间包内氧气含量<0.1%;以及,
每炉开浇前对长水口碗口部位进行密封,连浇过程中利用吹氧管对大包长水口碗口部位进行吹扫,保证碗口内干净;以及,
在大包开浇后,注入中间包内钢液重量达到30-40吨时加入高碱度覆盖剂,使整个中间包钢液面被所述覆盖剂覆盖;以及,
在连浇过程中保证长水口插入钢液面以下100-200mm进行开浇,大包长水口与钢包下水口对正、无倾斜;稳定浇铸期间,长水口插入钢液深度保持在200mm以上。
2.如权利要求1所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,所述惰性气体采用氩气,流量控制为60-80Nm3/h。
3.如权利要求1所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,所述对长水口碗口部位进行密封包括:每炉开浇前在长水口碗口部位放置密封垫,密封垫厚度为3-5mm。
4.如权利要求3所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,所述对长水口碗口部位进行密封还包括:大包长水口碗口部位用氩气密封,密封流量为25-40Nm3/h,大包长水口顶推压力控制在110-130bar。
5.如权利要求1所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,所述高碱度覆盖剂的碱度R在4.0以上,熔点为1300±30℃。
6.如权利要求5所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,所述覆盖剂主要成分指标包括:SiO2 5%-15%,Al2O3 15%-30%,CaO 35%-48%,MgO 5%-15%,F<3%,TC≤5%。
7.如权利要求1或5或6所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,所述覆盖剂的加入量在浇次第1炉中控制为1.6-2.6kg/吨钢,后续连浇炉次加入量控制为0.2-0.3kg/吨钢。
8.如权利要求1所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,还包括:每次测温、取样后,在测温、取样点补加20-50kg覆盖剂。
9.如权利要求1所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,还包括对钢包引流砂成分进行优化,所述引流砂主要成分指标包括:Cr2O3≥35%,SiO2≥13%,Al2O3≥10%,MgO≥5%。
10.如权利要求1所述的减少连铸过程钢液增氮量的方法,其特征在于,还包括优化钢水取样操作,具体包括:在每炉大包浇注1/3-1/2时进行取样,取样前向取样器空管内预先吹入氩气;取样时将取样器插入钢水液面400mm以下,保持时间在5秒以上。
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