CN108330247A - 防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法，其包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，所述LF精炼工序：精炼前期一次加铝线500m～700m，精炼过程中全铝Als含量控制在400ppm～600ppm；所述VD真空处理工序：VD真空保持结束后喂入钙线以保证钙含量控制在0.0030%～0.0040%；软吹时间8～12分钟；钢水中Ca/Al控制在0.08～0.11；VD结束时，钢水中N≤45ppm、O≤20ppm、H≤2.0ppm、S≤0.006%、P≤0.009%；所述连铸工序：当浇铸流量为3～4t/min时，塞棒吹氩流量为8～10L/min；其他浇铸流量时，塞棒吹氩流量为5～7L/min。本方法提高了钢液的纯净度，降低了钢中的杂质和气体含量，减少夹杂物产生几率，改善了水口堵塞情况，稳定了铸坯轧制质量。

Description

防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法
技术领域
本发明属于炼钢工艺技术领域，尤其是一种防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法。
背景技术
侵入式水口堵塞一直是困扰连铸的一个难题，它不仅降低连铸的生产效率，而且严重影响连铸坯内部质量，造成生产成本的增加。侵入式水口内粘附的堵塞物会引起偏流、增加夹杂物进入钢液的机会、结晶器液位波动，严重影响铸坯表面质量。精炼工序用铝脱氧后在钢中形成大量的Al2O3，钢水流经水口时高熔点Al2O3夹杂物附着在水口壁上逐渐形成结瘤堵塞，严重时导致浇铸中断。可以说水口结瘤堵塞是钢水与水口壁发生的一个复杂物理化学过程。浇注过程中，在水口表面不断发生氧化物沉积和被冲走。如果沉积物是低熔点氧化物，则发生水口侵蚀扩大；如果沉积物是难熔氧化物，则发生结瘤堵塞水口变小，直至浇铸中断。
对于钢水中极易产生的Al2O3夹杂，钙处理可以使高熔点的Al2O3转化为低熔点的铝酸钙，改变氧化物夹杂的形态。但是，铝与钙的加入量和加入时机控制不当，极易形成其它高熔点的复合夹杂，一旦吹氩时间短或吹氩效果差，则此类夹杂物难以上浮，造成水口堵塞严重，成本升高的同时也恶化了钢水质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，所述LF精炼工序：精炼前期一次加铝线500m～700m，精炼过程中全铝Als含量控制在400ppm～600ppm；
所述VD真空处理工序：VD真空保持结束后喂入钙线以保证钙含量控制在0.0030%～0.0040%；软吹时间8～12分钟；钢水中Ca/Al控制在0.08～0.11；VD结束时，钢水中N≤45ppm、O≤20ppm、H≤2.0ppm、S≤0.006%、P≤0.009%；
所述连铸工序：当浇铸流量为3～4t/min时，塞棒吹氩流量为8～10L/min；其他浇铸流量时，塞棒吹氩流量为5～7L/min。
本发明所述VD真空处理工序中，钙线喂入量为每炉200m～300m。
本发明所述VD真空处理工序中，真空保持15～20分钟。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提高了钢液的纯净度，降低了钢中的杂质和气体含量，减少夹杂物产生几率，改善了水口堵塞情况，稳定了铸坯轧制质量。本发明提高了铝镇静钢的可浇性，实现了整浇次多炉连浇过程中侵入式水口的不堵塞，不用更换侵入式水口，节约了生产成本的同时还提高了铸坯的内部质量。本发明精炼过程优化加铝方式，减少了大尺寸夹杂物产生的可能，避免因夹杂物堵塞造成的结晶器液面波动引起的一系列质量缺陷，连铸过程实施全程保护浇铸，减少钢液二次氧化。本发明提高了生产效率，一定程度上保证了连铸恒拉速浇铸及炼钢过程的稳定，进一步的提高了连铸坯质量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
对于铝镇静钢来说，钙处理工艺的优化对防止侵入式水口堵塞至关重要。提高钢液纯净度，就是要减少内生和外来夹杂物，如果没有采取良好的保护浇铸措施，钢水就不可避免地与空气接触，造成二次氧化，降低了钢中的溶解铝含量。因此，需要严格控制钢液中杂质和气体含量，从源头上减少夹杂物含量。同时，优化塞棒吹氩工艺，既要保证有良好的防堵效果，又要保证不对钢质造成不良影响。因此，本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法通过提高钢液的纯净度、优化钙处理工艺、改变精炼过程加铝方式、优化中间包塞棒吹氩和侵入式水口吹氩操作等工艺措施，浇注过程全程采用保护浇注，减少Al2O3夹杂物的产生，提高了铝镇静钢的可浇性，实现了整浇次多炉连浇过程中侵入式水口的不堵塞，从而提高了连铸坯的内部质量。
本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法包括铁水脱硫处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，各工序工艺如下所述：
（1）铁水脱硫处理工序：采用预处理装置以氮气为载气向铁包内喷吹镁颗粒和石灰粉脱硫，用吹入的气体搅拌铁水使剂粉与铁水充分接触，在上浮过程中将硫脱去，后将脱硫渣拔除干净，将铁水装入转炉进行冶炼；
（2）转炉冶炼工序：采用顶吹氧气和底吹氩气搅拌的复合吹炼法进行冶炼，过程中加入石灰造渣，全程化渣，控制好炉渣碱度。针对铝镇静钢N、O、S、P、H等元素的重量百分比达到规定要求后方可进行浇铸，严格控制转炉出钢过氧化现象的产生，避免氧含量过高，导致精炼过程中使用大量脱氧剂使夹杂物大量产生；提高转炉终点[C]含量≥0.10wt%，减少转炉终点后吹，降低钢水氧化性；终点钢水中[P]≤0.009wt%，[S]≤0.035wt%，[O]≤700ppm。这样不仅减少钢中夹杂物总量，而且有利于精炼快速成渣，缩短精炼时间，同时提高了精炼调铝的精度。
（3）LF精炼工序：改变精炼过程加铝方式，采取精炼前期一次加铝模式；前期埋弧造渣并快速升温，待温度合适后，一次加铝线500m～700m，精炼过程中全铝Als含量控制在400ppm～600ppm。精炼过程中，全程铝粒扩散脱氧，为精炼脱硫创造还原性气氛，同时保证钢水中铝含量。如果转炉加铝少，钢水氧化性较强，精炼过程需反复喂铝线调整铝含量，特别是中后期，新形成的Al2O3夹杂来不及上浮，如果钙处理不当或软吹效果差，会出现水口堵塞。因此，精炼后期尽量杜绝补铝，避免钙处理前生成大量的Al2O3。
（4）VD真空处理工序：微调合金后开始真空处理，4～7分钟后进入真空保持阶段，前期渣子较活跃，气体溢出量较大，进行压渣处理，待保持15～20分钟后，解除真空。适当增加软吹时间，促进夹杂物的充分上浮，真空保持15～20分钟；VD处理后喂入一定量的钙线，每炉喂入量200m～300m，且保证钙含量控制在0.0030wt%～0.0040wt%范围内。喂入钙线后立即软吹8～12分钟，且保证钢水中[Ca]/[Al] 控制在0.08～0.11范围内。生产操作过程中[Ca]/[Al]含量不稳定，主要是由于喂线过程中钙收得率不稳定造成的。因此，首先要根据钢水中Als含量喂钙线，保证合适的[Ca]/[Al]；其次，喂线时，要查看导管是否降低最低位，避免底吹气量越大或太小，造成钙损严重。控制钢液纯净度，浇铸前钢液中气体和杂质元素含量控制在以下范围内：N≤45ppm，O≤20ppm，H≤2.0ppm，S≤0.006wt%，P≤0.009wt%。
（5）连铸工序：采用全程保护浇注的方式，中间包用稻壳和碱性保护渣进行覆盖，避免钢液的二次氧化，同时可以吸附钢液上浮的大颗粒夹杂物，进一步净化钢液；长水口与钢包水口连接处加石棉密封垫。优化中间包塞棒吹氩和侵入式水口吹氩操作，来防止侵入式水口堵塞。塞棒吹氩流量一般在5～7L/min之间，但当浇铸流量为3～4t/min时吹氩量调整为8～10L/min，避免吹氩量太大造成结晶器液面波动太大，造成卷渣和铸坯皮下气孔。吹氩有利于防止水口形成负压、吸入空气和和钢水增氮。同时，如果吹入的氩气量与拉速匹配合适，可以在钢流与水口壁之间形成一层屏蔽，阻止堵塞物堆积。
实施例1：本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法采用下述具体工艺。
高强钢Q690E冶炼，液相线温度1518℃，采用铁水脱硫处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—板坯连铸浇铸的工艺路径，各工序的具体工艺如下：
（1）转炉冶炼工序：吹炼结束时，钢水中的[C]=0.10%，[P]=0.007%，[S]=0.023%，[O]=600ppm，吹炼结束温度为1610℃。
（2）LF精炼工序：精炼前期一次喂入600m铝线并添加合金，取样观察元素成分，钢水中[Als]=600ppm。
（3）VD真空处理工序：真空保持20分钟后，解除真空，此时钢水温度为1565℃。喂入250m钙线，软吹10分钟后，取样并吊包进行浇铸，钙含量为0.0035%。VD结束时，钢水中[P]=0.008%，[S]=0.005%，[O]=20ppm，[N]=40ppm，H=1.8ppm，[Ca]/[Al]=0.09。
（4）连铸工序：浇铸流量为3～3.5t/min；侵入式水口连接处密封保护氩气流量为6L/min，压力0.3MPa；塞棒通入氩气流量10L/min，压力0.3MPa。浇注过程没有出现液面波动、拉速变动、水口堵塞、塞棒上涨等异常情况，因此，采用本方法很好的解决了浇注铝镇静钢侵入式水口堵塞的问题，改善了浇注过程，进一步的提高了铸坯的质量。
实施例2：本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法采用下述具体工艺。
Q345R(HIC)冶炼，液相线温度1515℃，采用铁水脱硫处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—板坯连铸浇铸的工艺路径，各工序的具体工艺如下：
（1）转炉冶炼工序：吹炼结束时，钢水中的[C]=0.11%，[P]=0.008%，[S]=0.033%，[O]=650ppm，吹炼结束温度为1640℃。
（2）LF精炼工序：精炼前期一次喂入650m铝线并添加合金，取样观察元素成分，钢水中[Als]=580ppm。
（3）VD真空处理工序：真空保持20分钟后，解除真空，此时钢水温度为1570℃。喂入300m钙线，软吹10分钟后，取样并吊包进行浇铸，钙含量为0.0040%。VD结束时，钢水中[P]=0.005%，[S]=0.001%，[O]=20ppm，[N]=45ppm，H=1.5ppm，[Ca]/[Al]=0.10。
（4）连铸工序：浇铸流量为3.5～4.0t/min；侵入式水口连接处密封保护氩气流量为7L/min，压力0.3MPa；塞棒通入氩气流量9L/min，压力0.3MPa。浇注过程没有出现液面波动、拉速变动、水口堵塞、塞棒上涨等异常情况，因此，采用本方法很好的解决了浇注铝镇静钢侵入式水口堵塞的问题，改善了浇注过程，进一步的提高了铸坯的质量。
实施例3：本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法采用下述具体工艺。
A514GrQ冶炼，液相线温度1509℃，采用铁水脱硫处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—板坯连铸浇铸的工艺路径，各工序的具体工艺如下：
（1）转炉冶炼工序：吹炼结束时，钢水中的[C]=0.10%，[P]=0.006%，[S]=0.030%，[O]=700ppm，吹炼结束温度为1650℃。
（2）LF精炼工序：精炼前期一次喂入700m铝线并添加合金，取样观察元素成分，钢水中[Als]=600ppm。
（3）VD真空处理工序：真空保持18分钟后，解除真空，此时钢水温度为1560℃。喂入270m钙线，软吹12分钟后，取样并吊包进行浇铸，钙含量为0.0030%。VD结束时，钢水中[P]=0.007%，[S]=0.003%，[O]=20ppm，[N]=40ppm，H=2.0ppm，[Ca]/[Al]=0.11。
（4）连铸工序：浇铸流量为3.5～4.0t/min；侵入式水口连接处密封保护氩气流量为7L/min，压力0.3MPa；塞棒通入氩气流量8L/min，压力0.3MPa。浇注过程没有出现液面波动、拉速变动、水口堵塞、塞棒上涨等异常情况，因此，采用本方法很好的解决了浇注铝镇静钢侵入式水口堵塞的问题，改善了浇注过程，进一步的提高了铸坯的质量。
实施例4：本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法采用下述具体工艺。
A517GrQ冶炼，液相线温度1510℃，采用铁水脱硫处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—板坯连铸浇铸的工艺路径，各工序的具体工艺如下：
（1）转炉冶炼工序：吹炼结束时，钢水中的[C]=0.11%，[P]=0.009%，[S]=0.028%，[O]=670ppm，吹炼结束温度为1630℃。
（2）LF精炼工序：精炼前期一次喂入550m铝线并添加合金，取样观察元素成分，钢水中[Als]=470ppm。
（3）VD真空处理工序：真空保持15分钟后，解除真空，此时钢水温度为1568℃。喂入220m钙线，软吹8分钟后，取样并吊包进行浇铸，钙含量为0.0038%。VD结束时，钢水中[P]=0.009%，[S]=0.004%，[O]=18ppm，[N]=42ppm，H=1.6ppm，[Ca]/[Al]=0.08。
（4）连铸工序：浇铸流量为2～2.8t/min；侵入式水口连接处密封保护氩气流量为8L/min，压力0.3MPa；塞棒通入氩气流量5L/min，压力0.3MPa。浇注过程没有出现液面波动、拉速变动、水口堵塞、塞棒上涨等异常情况，因此，采用本方法很好的解决了浇注铝镇静钢侵入式水口堵塞的问题，改善了浇注过程，进一步的提高了铸坯的质量。
实施例5：本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法采用下述具体工艺。
15CrMoR冶炼，液相线温度1514℃，采用铁水脱硫处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—板坯连铸浇铸的工艺路径，各工序的具体工艺如下：
（1）转炉冶炼工序：吹炼结束时，钢水中的[C]=0.11%，[P]=0.007%，[S]=0.035%，[O]=680ppm，吹炼结束温度为1620℃。
（2）LF精炼工序：精炼前期一次喂入500m铝线并添加合金，取样观察元素成分，钢水中[Als]=400ppm。
（3）VD真空处理工序：真空保持20分钟后，解除真空，此时钢水温度为1570℃。喂入250m钙线，软吹10分钟后，取样并吊包进行浇铸，钙含量为0.0034%。VD结束时，钢水中[P]=0.006%，[S]=0.006%，[O]=15ppm，[N]=40ppm，H=1.7ppm，[Ca]/[Al]=0.09。
（4）连铸工序：浇铸流量为4.2～4.5t/min；侵入式水口连接处密封保护氩气流量为6L/min，压力0.3MPa；塞棒通入氩气流量7L/min，压力0.3MPa。浇注过程没有出现液面波动、拉速变动、水口堵塞、塞棒上涨等异常情况，因此，采用本方法很好的解决了浇注铝镇静钢侵入式水口堵塞的问题，改善了浇注过程，进一步的提高了铸坯的质量。
实施例6：本防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法采用下述具体工艺。
AB/EQ70冶炼，液相线温度1516℃，采用铁水脱硫处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—板坯连铸浇铸的工艺路径，各工序的具体工艺如下：
（1）转炉冶炼工序：吹炼结束时，钢水中的[C]=0.10%，[P]=0.009%，[S]=0.032%，[O]=630ppm，吹炼结束温度为1640℃。
（2）LF精炼工序：精炼前期一次喂入600m铝线并添加合金，取样观察元素成分，钢水中[Als]=520ppm。
（3）VD真空处理工序：真空保持16分钟后，解除真空，此时钢水温度为1562℃。喂入200m钙线，软吹9分钟后，取样并吊包进行浇铸，钙含量为0.0032%。VD结束时，钢水中[P]=0.008%，[S]=0.005%，[O]=18ppm，[N]=44ppm，H=1.8ppm，[Ca]/[Al]=0.10。
（4）连铸工序：浇铸流量为2.0～2.5t/min；侵入式水口连接处密封保护氩气流量为7L/min，压力0.3MPa；塞棒通入氩气流量6L/min，压力0.3MPa。浇注过程没有出现液面波动、拉速变动、水口堵塞、塞棒上涨等异常情况，因此，采用本方法很好的解决了浇注铝镇静钢侵入式水口堵塞的问题，改善了浇注过程，进一步的提高了铸坯的质量。
统计案例：河北某钢厂采用常规方法生产铝镇静钢时，经统计，每100批次平均15批次出现水口堵塞的情况。采用本方法之后，经统计，每100批次平均2批次出现水口堵塞的情况。由此可见，本方法有效地降低了铝镇静钢浇铸时水口堵塞的发生几率。

Claims (3)

1.一种防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法，其包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，其特征在于，所述LF精炼工序：精炼前期一次加铝线500m～700m，精炼过程中全铝Als含量控制在400ppm～600ppm；
所述VD真空处理工序：VD真空保持结束后喂入钙线以保证钙含量控制在0.0030%～0.0040%；软吹时间8～12分钟；钢水中Ca/Al控制在0.08～0.11；VD结束时，钢水中N≤45ppm、O≤20ppm、H≤2.0ppm、S≤0.006%、P≤0.009%；
所述连铸工序：当浇铸流量为3～4t/min时，塞棒吹氩流量为8～10L/min；其他浇铸流量时，塞棒吹氩流量为5～7L/min。
2.根据权利要求1所述的防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法，其特征在于：所述VD真空处理工序中，钙线喂入量为每炉200m～300m。
3.根据权利要求1或2所述的防止铝镇静钢侵入式水口堵塞的方法，其特征在于：所述VD真空处理工序中，真空保持15～20分钟。
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