CN108330246A

CN108330246A - 一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法

Info

Publication number: CN108330246A
Application number: CN201710045965.6A
Authority: CN
Inventors: 宗震宇; 曹伟; 张胜军; 龚兴东
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-27
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: CN108330246B

Abstract

本发明公开了一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其包括如下步骤：(a)钢包吊至带有顶枪处理的精炼工位后，顶枪下降，喷吹大流量惰性气体将钢包渣面吹开，惰性气体流量1.0～2.0Nm³/min，持续时间为10‑30s；(b)钢包渣面吹开后，钢包上部的浸渍管下降插入钢水中；(c)调整顶枪喷吹惰性气体的流量至0.5～1.5Nm³/min；(d)加入0.5～1.7kg/t钙铁合金；(e)搅拌时间2～3min后提顶枪。本发明在通过顶枪搅拌的方式，对转炉出钢后的钢水进行成分和温度的调整，使钢水成分均匀及纯净化，满足连铸浇铸的条件。

Description

一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法

技术领域

本发明涉及无取向电工钢的冶炼工艺。具体涉及一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法。

背景技术

研究表明,影响无取向硅钢磁性的夹杂物尺寸主要集中在0.11～0.40μm,而通过钢水加钙处理工艺后，可以有效减少这些微细夹杂物的数量，显著提高成品的磁性能。土居等指出,钙可以对钢中氮化物的微细析出进行有效抑制,同时降低该氮化物对粒子成长的妨碍作用,但其对氮化物微细析出的作用机理尚不清楚。

由于电工钢系超低碳钢，因此钢水必须经过精炼真空脱碳、合金化处理后，其成分才能满足工艺控制要求。但是，众所周知，在真空度≤266pa的高真空情况下，钢水中的钙元素变成变成钙蒸汽而被排出钢水中，因此，在确保钢水能够循环的要求最低真空度条件下，无论加入多少钙铁合金，最终成品钙的收得率非常低，无法达到一定数量的成品钙含量。

从目前国内成品市场上样品分析结果来看，还未发现成品卷上有钙含量的痕迹，其钙含量均≤0.0001％以下。

CN101358317A公开了一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法，采用高Si加一定量的Ca的无取向电工钢铸坯为热轧原料，进行热轧、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层，得到最终磁性优良的高牌号无取向电工钢产品；其热轧原料成分设计要求满足：C≤0.005％，Si 2.5～3.2％，Mn 0.1～0.6％，Al 0.1～1.2％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，O≤0.015％，Ca0.0010～0.02％且Ca/S＝0.2～4.0，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比；铸坯热轧钢板经常化、酸洗后采用70～90％冷轧压下率冷轧成薄钢带，然后进行氢氮混合气体保护的最终去应力退火工艺处理，得到磁性优良的高牌号无取向电工钢；且其产品最终磁性能为：0.35mm厚时，P1.5/50＝2.23～2.37W/kg，B5000/50＝1.69～1.71T；0.50mm厚时，P1.5/50＝2.31～2.49W/kg，B5000/50＝1.68～1.73T。

CN103882293A，CN103667902A等公开了RH精炼喂CaSi线去除无取向硅钢中的非金属夹杂物的方法，在冶炼过程中，采用钙、稀土处理，依靠Ca、RE与S的结合力远大于Mn和S，可以起到很好的固硫作用以及避免热轧、热处理过程中MnS析出的目的。1％及以下Si含量炉次，在钙、稀土处理之后，钢中大颗粒的夹杂物去除和变性十分有效，析出物数量明显减少、尺寸粗化，在不进行常化处理的条件下，铁损可以降低0.4～0.8W/kg；对于0.8％～1.6％Si电工钢而言，通过添加适量的Pr、Nd稀土元素，以及采用合理的轧制工艺，还可以粗化晶粒，有效降低磁滞损耗，同时还可以改善钢板的组织结构，提高磁感应强度。

CN102899448A公开了如下处理方法：将未经真空脱气处理和钙处理的钢水在真空度为3毫巴以下的条件下进行真空脱气处理，得到中间钢水，然后在真空度为50-200毫巴的条件下，向所述中间钢水中加入硅钙钡合金，以进行钙处理。根据本发明的所述方法可以改善钢水中的硫化物夹杂和氧化物夹杂。

CN103194573A公开了如下处理方法：所述钢水钙处理方法包括在底吹氩的供气模式下，以向钢水喂钙线的方式对钢水进行钙处理，并控制所述钙线的喂入位置在距钢水面上裸露区域边缘200～350mm处。所述复合钙线包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。所述钢的制作方法包括以下步骤：初炼钢水、预脱氧和LF炉精炼钢水和钙处理，其中，所述钙处理步骤采用如上所述的钢水钙处理方法对钢水进行钙处理。在炼钢过程中使用本发明能够将钙快速带入钢水的深部，延长了钙在钢水中的停留时间，强化了钙处理的效果、并减弱了钢水喷溅强度。

采用现有技术中的钢包底吹模式的钙处理方式，虽然能够解决成品钢中钙含量的要求，但是，钙线在插入钢水时产生的强烈喷溅，导致钢水吸气较为严重，根据炉次实绩结果表明，炉次钢水增氮量＞20ppm以上，而对于成品N≤20ppm以下的无取向电工钢而言，增氮量如此之高，是无法满足成品磁性能的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种对成品钙含量有要求的无取向电工钢炼钢生产方法。该方法通过改变传统无取向电工钢精炼工序的生产工艺模式，在精炼真空脱碳、合金化处理后，增加一种采用顶枪喷吹惰性气体、从炉顶料仓投入钙铁合金的精炼工艺路径，有效实现了成品钙含量达到10ppm以上的工艺控制方式，且钢水增氮量稳定控制在1ppm/min，满足了部分无取向钢种对成品钙含量的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其包括如下步骤：

(a)钢包吊至带有顶枪处理的精炼工位后，顶枪下降，喷吹大流量惰性气体将钢包渣面吹开，惰性气体流量1.0～2.0Nm³/min，持续时间为10-30s；

(b)钢包渣面吹开后，钢包上部的浸渍管下降插入钢水中；

(c)调整顶枪喷吹惰性气体的流量至0.5～1.5Nm³/min；

(d)加入0.5～1.7kg/t钙铁合金(kg/t含义：每吨钢水加入钙铁合金的公斤数)，优选的，钙铁合金分2批加入；

(e)搅拌时间2～3min后提顶枪。

其中，

步骤(a)所述惰性气体为氩气。

步骤(d)中钙铁合金加入总量优选为1.2～1.5kg/t。

步骤(d)所述钙铁合金中各元素的质量分数为：Ca：25-35％、Al：10-20％、Fe：45-60％。

从步骤(a)到步骤(e)的总时间为8-10min。

使用本发明所述非真空状态下无取向电工钢加钙方法的钢水是预先经过RH真空脱碳、合金化调整后的钢水，钢水中所含元素的质量百分比达到如下条件：C≤0.005％，Si0.1～3.5％，Mn 0.1～0.8％，P≤0.050％，S≤0.005％，Al 0.2～1.5％，N≤0.0040％，O≤0.0030％，Ca≤0.0010％。

本发明所述精炼工位，是钢水炉外精炼的工位，本发明在该精炼工位通过顶枪搅拌的方式，对转炉出钢后的钢水进行成分和温度的调整，使钢水成分均匀及纯净化，满足连铸浇铸的条件。

使用本发明所述非真空状态下无取向电工钢加钙方法处理后的钢水，既可以上连铸浇铸成板坯。

本发明涉及的非真空状态下无取向电工钢加钙方法，通过合金顶部料仓投入钙铁合金至钢水中，并经顶枪吹气搅拌、均匀，钢水钙的收得率较RH真空模式下加钙约提高70％以上，成品钙含量≥20ppm以上，且钢水的增氮量≤1ppm/min，满足无取向电工钢成品低氮控制的成分要求。

另外，由于电工钢对钢水的纯净度要求非常高，理论上，钢水经过真空循环处理后，如果再经过一个工位处理，则与其钢水接触的相关耐材等设备，都有可能对钢水造成二次污染。因此，要尽量减少这方面因素的影响，故浸渍管及喷枪的使用次数均≤10次；同时，由于钙是强脱氧元素，要想在钢水剧烈搅动过程中，即在动力学条件十分充足的情况下，提高钙的收得率，就必须要尽量减少渣的氧化性，即降低渣中T.Fe含量或降低钢包渣量，钢包渣厚尽量控制在≤30mm以下。要想获得较经过转炉冶炼的钢水，首先在RH精炼(真空循环脱气精炼)过程进行深脱碳，在脱碳结束后，将钢水的碳含量控制≤0.005％。然后，在钢水中采用添加硅或铜的方式对钢水进行合金化调整。

本发明所述非真空状态下无取向电工钢加钙方法的相关原理说明如下：

(1)由于钢水经RH真空处理后，钢水表面已经覆盖了一层含MnO、FeO等氧化性渣。如果直接进行加钙铁合金处理的话，则钙铁会与渣中氧反应，影响最终成品钙的收得率。因此，必须用顶枪喷吹大流量惰性气体(如氩气等)将钢水表面的渣层吹开。为确保吹渣的效果，将吹渣流量设定在1.0～2.0Nm³/min。

(2)精炼工位浸渍管的作用，主要起两个作用：一是有效隔绝空气，防止增氮过量；二是防止已被吹开的钢包渣重新回流至处理位。因此，浸渍管下降到位后，是开始投入钙铁合金的前提条件。

(3)顶枪正式喷吹处理时，喷吹流量不易偏大，主要由于流量过大之后，浸渍管的钢水搅拌过分剧烈，增加了钢水与空气的接触面，从而增大了钢水增氮的风险系数。为此，将喷吹流量限制在0.5～1.5Nm³/min。

(4)主要根据无取向电工钢成品不同的钙含量要求，投入0.5～1.5kg/t钙铁合金。

(5)最后一批钙铁加完后的搅拌时间，主要考虑到钢包顶枪喷吹条件下，其搅拌效果远胜于钢包底吹搅拌的效果，因此，在保证成分均匀的前提条件下，尽可能的缩短纯搅拌时间，故将其限制在2～3min。

由于钢包顶枪喷吹工位，是在非全密闭状态下进行钢水处理，因此，在钢水搅拌时，必然会与空气接触，且接触时间越长，钢水增氮量就越多，因此，从减少增氮的角度出发，必须要尽可能的缩短顶枪喷吹时间。从整个流程处理来看，尽量控制时间≤8min，这样才能满足成品钢水低氮控制的要求。

本发明利用了钢包顶枪喷吹氩气、炉顶料仓加钙铁合金的精炼处理工艺模式，可以满足部分超无取向电工钢成品有钙含量要求的钢种。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例

一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其包括如下步骤：

(a)钢包吊至带有顶枪处理的精炼工位后，顶枪下降，喷吹大流量氩气将钢包渣面吹开，氩气流量1.5Nm³/min，持续时间为20s；

(b)钢包渣面吹开后，钢包上部的浸渍管下降插入钢水中；

(c)调整顶枪喷吹氩气的流量值，流量1.0Nm³/min；

(d)加入钙铁合金(钙铁合金中各元素的质量分数为：Ca：33％、Al：16％、Fe：51％)，钙铁合金的总加入量见表1，钙铁合金平均分2批加入；

(e)搅拌时间3min后提顶枪。

从步骤(a)到步骤(e)的总时间为8min。

对比例

同时设置对比例，即将同批钢水进行常规RH真空处理方式加入钙铁合金，钙铁合金的总加入量见表1。对比例的具体操作流程：在RH真空处理结束前1～3min，加入钙铁合金，合金加完之后，钢水循环1～3min后复压，处理结束。

测试例

对实施例和对比例得到的无取向电工钢钢水中的钙元素含量进行测试。测试结果见表1。

表1加钙铁方法对应成品钙含量

从表1可以看出，对比例，即在RH真空模式下，加入0.5～1.68kg/t钙铁合金时，其成品对应的钙含量为1～4ppm；实施例，即钢水在RH真空处理完后，在顶枪喷吹模式下，同样加入0.5～1.68kg/t不等量的钙铁合金时，其成品钙含量为11～37ppm。尤其是是序号7～12的实施例中，顶枪喷吹模式下加入1.2～1.5kg/t不等量的钙铁合金时，成品钙含量为26～33ppm。

Claims

1.一种非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其特征在于，包括如下步骤：

(b)钢包渣面吹开后，钢包上部的浸渍管下降插入钢水中；

(c)调整顶枪喷吹惰性气体的流量至0.5～1.5Nm³/min；

(d)加入0.5～1.7kg/t钙铁合金；

(e)搅拌时间2～3min后提顶枪。

2.如权利要求1所述的非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其特征在于：步骤(a)所述惰性气体为氩气。

3.如权利要求1所述的非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其特征在于：步骤(d)中钙铁合金加入总量为1.2～1.5kg/t，钙铁合金分2批加入。

4.如权利要求1所述的非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其特征在于：步骤(d)所述钙铁合金中各元素的质量分数为：Ca：25-35％、Al：10-20％、Fe：45-60％。

5.如权利要求1所述的非真空状态下无取向电工钢加钙方法，其特征在于：从步骤(a)到步骤(e)的总时间为8-10min。