CN108588541B

CN108588541B - 一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法

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Publication number: CN108588541B
Application number: CN201810192589.8A
Authority: CN
Inventors: 赵家七; 邹长东; 蔡小锋; 皇祝平
Original assignee: Zhangjiagang Sino Us Ultra Thin Belt Technology Co ltd; Institute Of Research Of Iron & Steel shagang jiangsu Province; Zhangjiagang Rongsheng Special Steel Co Ltd
Current assignee: Institute Of Research Of Iron & Steel shagang jiangsu Province; Zhangjiagang Sino Us Ultra Thin Belt Technology Co ltd; Zhangjiagang Rongsheng Special Steel Co Ltd
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: CN108588541A

Abstract

本发明公开了一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法，通过转炉终点沸腾出钢，减少钢水从空气中吸氮，转炉出钢结束加调渣剂、石灰调整炉渣氧势及成分，出钢过程钢包全程开底吹搅拌；出钢结束钢水运至RH处理，钢包运输到位后即抽真空，利用钢水中的C脱氧，当氧含量降至0.02％以下后加铝脱氧及合金化，并向钢包渣面加入1.0～3.5kg/t的调渣剂，待合金、调渣剂全部加完后净循环5min以上，使钢水中T.O≤0.002％，炉渣T.Fe+MnO≤2.0％，然后加入硼铁合金，再净循环8min以上，破空、出钢。RH出钢时硼的收得率达到89％以上，实现了钢水中硼元素的含量和收得率的稳定控制，可减少后期连铸过程中BN的析出，对稳定含硼钢的质量、性能具有重要意义。

Description

一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别提供了一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法。

背景技术

硼元素对钢材的性能有着明显的改善作用，微量的硼即可成倍地增加钢的淬透性。硼钢的各种机械性能、工艺性能良好、热处理工艺简单，同时价格较低。硼的资源多，用量少，从解决大量昂贵的合金元素，如镍、铬、钼等来看，硼钢的研发生产具有重大的意义。微量硼元素即可改变钢的淬透性，这是硼元素最大的优点，同时也是一个主要缺点，因为钢材对硼含量的微小变化都十分敏感。

因此，炼钢过程需严格控制硼含量，使其稳定在钢种需求的含量范围内。但是硼元素较为活泼，它与氧、氮等元素都有很强的亲和力，容易形成氧化硼、氮化硼等，使硼元素失效，不能保证钢的淬透性。在冶炼含硼钢时，由于钢水中氧、氮含量控制不稳定，造成硼元素收得率波动大，进而影响钢的淬透性能的稳定。

含硼钢种类多，冶炼工艺路线多样，硼合金添加时机存在较多的选择。主要包括以下三个工位进行硼的合金化。首先，转炉出钢脱氧合金化过程加入硼合金，由于出钢过程脱氧合金化未达到稳定状态，硼元素氧化、烧损严重，收得率偏低；其次，LF精炼过程进行硼的合金化，该过程硼元素的收得率较转炉出钢时显著提高，但受LF精炼过程底吹效果、炉渣脱氧效果、空气氧化等因素影响较大，硼元素含量控制仍然不够稳定。同时经LF处理后的钢水N含量一般在40ppm以上，易造成后期生成BN，使B元素失效，需通过添加Ti元素，固定N，减少BN生成；最后，真空处理过程进行硼的合金化，通过LF精炼将钢水、炉渣氧势控制到较低的水平，再运输至真空炉进行脱氮处理，RH真空炉脱氮效果不理想，一般LF精炼结束选择采用VD、VOD进行脱氮，然后进行硼的合金化，可使硼的收得率显著提高，同时将N含量降至较低的水平。上述不同加硼钢冶炼工艺路线，通过选择硼铁加入时机和处理方法可提高硼的收得率、控制钢水N含量，但均需额外增加生产成本或工艺路线复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法，以此解决上述现有技术中存在的问题，相对现有技术而言，是一种工艺简单、利于操作、硼元素收得率高、实现稳定钢水中硼含量且降低冶炼成本的加硼钢冶炼工艺。

为实现本发明的上述目的，采取的技术方案为：

一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法，冶炼工艺流程包括：转炉炼钢-RH精炼-连铸，其中：

(1)转炉终点沸腾出钢，出钢过程控制下渣，出钢结束后向钢包渣面加入调渣剂、石灰，调渣和控制氧势，出钢过程钢包底部全程吹氩，保持钢水搅动，但不翻腾飞溅；

(2)转炉出钢结束，进行RH抽真空处理，利用C脱氧，降低钢水中氧含量后，再加入金属铝、低碳锰铁、硅铁和碳粉进行脱氧合金化，并同时向钢包渣面加入调渣剂调渣；待合金、调渣剂全部加完后循环处理5min以上，使钢水、炉渣氧势降低后再加入硼铁，净循环处理，然后破空、出钢；

(3)RH出钢后向钢包渣面投入覆盖剂，均匀覆盖，至连铸平台采取保护浇铸。

进一步，所述的提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法中，转炉出钢结束向钢包渣面加入调渣剂0.5～3.0kg/t，石灰1.5～3.5kg/t，出钢过程钢包底吹氩流量为50～200Nl/min。

进一步，所述的提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法中，RH精炼前氧含量≤0.045％，炉渣T.Fe+MnO≤10％。

进一步，所述的提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法中，RH精炼中采用C脱氧将钢水中氧含量降至0.02％以下，向钢包渣面加入调渣剂的量为1.0～3.5kg/t。

进一步，所述的提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法中，RH精炼中合金、调渣剂全部加完后净循环5min以上，使钢水中T.O≤0.002％，炉渣T.Fe+MnO≤2.0％，然后加入含硼合金，净循环8min以上，破空、出钢，RH出钢时N≤0.0020％。

进一步，所述的提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法中，调渣剂的粒度为30～60mm，调渣剂的成分为：20％≤Al≤45％、5％≤Ca≤15％、20％≤CaO≤30％、10％≤Al₂O₃≤15％，5％≤CaF₂≤10％，以及其它不可避免的杂质。

同现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下几个方面：

(1)与LF精炼-VD/VOD工艺路线相比，缩短了冶炼工艺流程；

(2)转炉沸腾出钢，可减少出钢过程钢水吸氮，结合RH真空处理，进一步控制了钢水氮含量，可有效降低连铸过程BN的析出而导致的硼元素失效；

(3)RH前期采用C脱氧，使钢水中自由氧含量降至较低水平，可减少脱氧合金化时金属铝的消耗，提高合金收得率；同时取消了含Ti合金的使用，有利于降低钢水T.O含量，减少了合金的消耗及电耗，使生产成本显著降低；

(4)转炉出钢、RH过程均采用调渣剂对钢包渣进行改质，降低了钢包渣的氧化性；将钢水、炉渣氧势降低后再加入含硼合金，减少了硼元素的氧化，提高了硼元素收得率，同时将钢水N含量控制在较低水平，有效地控制了钢水中T.O、N含量以及炉渣中T.Fe+MnO含量，提高了含硼钢冶炼过程硼元素收得率，稳定了钢中硼含量及产品质量。

具体实施方式

以下列举具体实施例对本发明进行说明。实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明中冶炼工艺流程包括：转炉炼钢-RH精炼-连铸，生产过程中采用硼铁合金，其中硼含量为18.82％，含硼钢种类较多，且成分变化大，以B含量在0.0015～0.0025％的含硼钢为例，对本发明做进一步描述。

实施例1

(1)转炉终点沸腾出钢，出钢过程控制下渣，出钢结束后向渣面加入调渣剂1.2kg/t，石灰2.3kg/t，出钢过程钢包底部全程吹氩，钢包底吹流量为80NL/min，保持钢水搅动，但不翻腾飞溅。

(2)钢包吊运至RH工位，RH进站氧含量0.0435％，T.Fe+MnO为9.65％，钢包顶升到位后抽真空脱碳处理，真空度控制在2mbar以下，脱碳12.5min，脱碳结束钢水氧含量0.0185％，然后加入金属铝、硅铁、低碳锰铁、碳粉等脱氧合金化，并向钢包渣面连续投入2.2kg/t的调渣剂，调渣剂的粒度为30～60mm，调渣剂的成分为：20％≤Al≤45％、5％≤Ca≤15％、20％≤CaO≤30％、10％≤Al₂O₃≤15％，5％≤CaF₂≤10％，以及其它不可避免的杂质，循环6.2min，钢水T.O为0.0016％，炉渣T.Fe+MnO为1.72％；然后加入硼铁0.13kg/t，继续净循环9min，然后破空、出钢，钢水N含量0.0019％，B含量为0.0022％，收得率达到89.9％。

实施例2

(1)转炉出钢沸腾出钢，出钢过程控制下渣，出钢结束后向渣面加入调渣剂2.9kg/t，石灰3.3kg/t，出钢过程钢包底部全程吹氩，钢包底吹流量为180NL/min，保持钢水搅动，但不翻腾飞溅。

(2)钢包吊运至RH工位，RH进站氧含量0.035％，T.Fe+MnO为7.58％，钢包顶升到位后抽真空脱碳处理，真空度控制在2mbar以下，脱碳11.8min，脱碳结束钢水氧含量0.0083％，然后加入金属铝、硅铁、低碳锰铁、碳粉等脱氧合金化，并向钢包渣面连续投入2.0kg/t的调渣剂，调渣剂的粒度为30～60mm，调渣剂的成分为：20％≤Al≤45％、5％≤Ca≤15％、20％≤CaO≤30％、10％≤Al₂O₃≤15％，5％≤CaF₂≤10％，以及其它不可避免的杂质，循环6.5min，钢水T.O为0.0014％，炉渣T.Fe+MnO为1.65％，然后加入硼铁0.12kg/t，继续净循环8.5min，然后破空、出钢，钢水N含量0.0015％，B含量为0.0021％，收得率达到93.0％。

实施例3

(1)转炉出钢沸腾出钢，出钢过程控制下渣，出钢结束后向渣面加入调渣剂2.3kg/t，石灰2.5kg/t，出钢过程钢包底部全程吹氩，钢包底吹流量为120NL/min，保持钢水搅动，但不翻腾飞溅。

(2)钢包吊运至RH工位，RH进站氧含量0.0380％，T.Fe+MnO为8.62％，钢包顶升到位后抽真空脱碳处理，真空度控制在2mbar以下，脱碳12.3min，脱碳结束钢水氧含量0.0124％，然后加入金属铝、硅铁、低碳锰铁、碳粉等脱氧合金化，并向钢包渣面连续投入2.3kg/t的调渣剂，调渣剂的粒度为30～60mm，调渣剂的成分为：20％≤Al≤45％、5％≤Ca≤15％、20％≤CaO≤30％、10％≤Al₂O₃≤15％，5％≤CaF₂≤10％，以及其它不可避免的杂质，循环6.3min，钢水T.O为0.0013％，炉渣T.Fe+MnO为1.73％，然后加入硼铁0.10kg/t，继续净循环8.5min，然后破空、出钢，钢水N含量0.0016％，B含量为0.0018％，收得率达到95.6％。

(3)RH出钢后向钢包渣面投入覆盖剂，均匀覆盖，至连铸平台采取保护浇铸。对比实施例

原工艺炼钢路线为转炉冶炼-LF精炼-连铸，该冶炼工艺路线炉渣氧势控制较为理想，但钢水中N含量较高，使连铸过程铸坯中BN析出量增加，此外，LF精炼过程加入硼铁合金，B元素收得率较低，且波动大。

(1)转炉出钢出钢过程直接加入金属铝、硅铁、低碳锰铁脱氧合金化，同时向渣面加入调渣剂1.0～3.5kg/t，石灰1.5～4.0kg/t，钢包底吹流量设置为150～350NL/min。

(2)钢包吊运至LF精炼工位，RH进站T.Fe+MnO小于3％，LF精炼后测温、取样，然后根据进站温度、钢水成分情况控制温度和调整化学成分，待其它合金成分到位后加入硼铁，硼铁加入量0.15～0.20kg/t。加入硼铁时开大底吹搅拌3min左右，然后降低底吹，待温度、化学成分均调整到位后进行钙处理，钙处理结束软搅拌大于10min，软搅拌结束出钢。

LF出钢时钢水中T.O在0.0030％～0.0055％，炉渣T.Fe+MnO一般小于1.5％；N含量在0.0035～0.0065％，钢水中B含量为0.0012～0.0026％，收得率在55～78％。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种提高硼元素收得率的低氮含硼钢冶炼方法，冶炼工艺流程包括：转炉炼钢-RH精炼-连铸，其特征在于，其中：

(1)转炉终点沸腾出钢，出钢过程控制下渣，出钢结束后向钢包渣面加入调渣剂0.5～3.0kg/t，石灰1.5～3.5kg/t，调渣和控制氧势，出钢过程钢包底部全程吹氩，钢包底吹氩流量为50～200Nl/min保持钢水搅动，但不翻腾飞溅；

(2)转炉出钢结束运至RH处理，RH精炼前氧含量≤0.045％，炉渣T.Fe+MnO≤10％，RH到站进行抽真空处理，利用C脱氧，将钢水中氧含量降至0.02％以下，再加入金属铝、低碳锰铁、硅铁和碳粉进行脱氧合金化，并同时向钢包渣面加入调渣剂调渣1.0～3.5kg/t；待合金、调渣剂全部加完后循环处理5min以上，使钢水中T.O≤0.002％，炉渣T.Fe+MnO≤2.0％，然后加入含硼合金，净循环8min以上，破空、出钢，RH出钢时N≤0.0020％；使钢水、炉渣氧势降低后再加入硼铁，净循环处理，然后破空、出钢；所述的调渣剂的粒度为30～60mm，调渣剂的成分为：20％≤Al≤45％、5％≤Ca≤15％、20％≤CaO≤30％、10％≤Al₂O₃≤15％，5％≤CaF₂≤10％，以及其它不可避免的杂质；