CN108676966B - 一种汽车用钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车用钢的冶炼方法，属于炼钢技术领域。所述方法包括：钢液进行RH真空脱碳；获得真空脱碳后的钢液温度；若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；循环后进行脱氧和合金化。本发明通过在脱碳后、吹氧前向钢液中加铝，能降低由于吹氧升温导致的炉渣FeO含量升高，从而降低炉渣向钢液供氧，提高汽车用钢的钢液洁净度。

Description

一种汽车用钢的冶炼方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，特别涉及一种汽车用钢的冶炼方法。
背景技术
在采用转炉+RH+连铸工艺生产的冷轧汽车用钢种时，如果RH精炼脱碳结束后，钢液的温度较低，难以满足正常生产要求，就需要进行吹氧和加铝升温，利用铝氧反应产生的化学热加热钢水。传统工艺吹氧升温采用以下两种操作方法：(1)在吹氧过程中加入铝粒；(2)在吹氧结束后加入铝粒。
传统工艺存在的问题是：钢液中吹入的氧会先与钢液中的Fe发生反应，加入铝粒后，铝粒再与钢液中的氧以及FeO反应，由于过程中产生了大量的FeO，FeO会上浮进入炉渣造成炉渣中的FeO含量增加。后期钢液脱氧完成后，钢液中的氧势低于炉渣氧势，因此炉渣会持续向钢液传氧，造成钢液全氧含量升高，钢液洁净度降低，夹杂物含量增多，在后期轧制过程中影响汽车用钢的表面质量。
发明内容
本发明通过提供一种汽车用钢的冶炼方法，解决了RH精炼过程中由于吹氧升温导致炉渣FeO含量升高、钢液洁净度降低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车用钢的冶炼方法，包括：
钢液进行RH真空脱碳；
获得真空脱碳后的钢液温度；
若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；
循环后进行脱氧和合金化。
进一步地，还包括：若真空脱碳后的钢液温度大于或等于目标温度，则直接进行脱氧和合金化。
进一步地，在所述真空脱碳过程中，控制真空度为0-0.67mbar，脱碳时间12-15min，循环气体流量为2500-3000NL/min；脱碳后钢液中碳的质量百分含量控制在10-30ppm。
进一步地，所述向钢液中加铝并进行吹氧升温，其中加铝量和吹氧量根据下式获得：
mAl＝X×Msteel×(Taim-Tini)
Figure BDA0001661169780000021
其中，mAl为加铝量，kg；X为常数；Msteel为钢液质量，t；Taim为钢液目标温度，℃；Tini为钢液初始温度，℃；VO2为吹氧量，m3；Y为常数。
进一步地，所述X取值范围为0.02-0.03，Y取值范围为0.7-0.8。
进一步地，在所述吹氧过程中，控制氧枪枪位距真空室液面400-800mm。
进一步地，在所述吹氧过程中，吹氧前期，氧气流量控制在2000-2500NL/min，循环气体流量控制在1500-2500NL/min；吹氧后期，氧气流量控制在1000-1500NL/min，循环气体流量控制在2500-3000NL/min。
进一步地，所述吹氧前期是吹氧量体积百分比的前50％-60％，所述吹氧后期是吹氧量体积百分比的后40％-50％。
进一步地，在所述吹氧完成后，控制真空度为0.67-60mbar，循环气体流量为1500-2500NL/min，循环时间60-120s。
进一步地，在所述脱氧和合金化之后，控制真空度为0.67-60mbar，循环气体流量为1500-2500NL/min，纯循环操作5-10min，再破真空，完成RH精炼。
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汽车用钢的冶炼方法，包括：钢液进行RH真空脱碳；获得真空脱碳后的钢液温度；若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；循环后进行脱氧和合金化。通过在吹氧前加铝，一方面钢液中的铝能够与钢渣界面的FeO反应，降低炉渣FeO含量，另一方面在吹氧时铝与氧反应，避免了氧与钢液反应生成FeO，同时降低炉渣向钢液供氧，提高钢液洁净度，解决了RH精炼过程中由于吹氧升温导致炉渣FeO含量升高、钢液洁净度降低的技术问题，达到炉渣FeO含量≤6％、中间包全氧含量≤20ppm的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例汽车用钢的冶炼方法流程图；
图2是本申请实施例汽车用钢的冶炼方法逻辑框图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种汽车用钢的冶炼方法，解决了RH精炼过程中由于吹氧升温导致炉渣FeO含量升高、钢液洁净度降低的技术问题，能使炉渣FeO含量稳定控制在2％-6％，有效降低了钢液中间包全氧含量，钢液洁净度明显提高，轧制过程中表面质量得到明显提高。
为解决上述技术问题，本申请实施例总体思路如下：
本申请提供了一种汽车用钢的冶炼方法，包括：
钢液进行RH真空脱碳；
获得真空脱碳后的钢液温度；
若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；
循环后进行脱氧和合金化。
上述技术方案，通过在脱碳后吹氧前加入铝，使钢液中的铝含量处于较高水平，一方面钢液中的铝能够与炉渣中钢渣界面的FeO反应，降低炉渣FeO含量；另一方面在吹氧时，由于钢液中的铝含量较高，氧会与铝反应而很难直接与钢液反应，钢液中的溶解氧含量始终很低，也不会生成FeO，因此不会造成炉渣中FeO含量增加，从而避免了脱氧结束后炉渣FeO含量升高，同时降低炉渣向钢液供氧，提高了钢液洁净度。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及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。
本申请实施例提供一种汽车用钢的冶炼方法，该方法是对RH精炼过程进行控制，如图1和图2所示，具体包括以下步骤：
步骤S110：钢液进行RH真空脱碳；
该步骤中，控制真空度为0-0.67mbar，脱碳时间12-15min，循环气体流量为2500-3000NL/min；脱碳后钢液中碳的质量百分含量控制在10-30ppm。以上参数的选取有利于快速脱碳。
步骤S120：获得真空脱碳后的钢液温度；
步骤S130：若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；
具体而言，若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，一般在40℃以内，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，加铝量和吹氧量根据下式获得：
mAl＝X×Msteel×(Taim-Tini)
Figure BDA0001661169780000051
其中，mAl为加铝量，kg；X为常数；Msteel为钢液质量，t；Taim为钢液目标温度，℃；Tini为钢液初始温度，℃；VO2为吹氧量，m3；Y为常数。
加铝量过大会导致铝元素合金含量超标，过小则导致铝元素合金含量不够或脱氧不彻底。吹氧量过大会导致炉渣FeO含量升高、铝元素合金含量不够，吹氧量过低钢液温度不达标。因此，需要通过计算得到合适的加铝量和吹氧量。
优选的，X取值范围为0.02-0.03，Y取值范围为0.7-0.8。X、Y是考虑各因素综合确定的，取值过大或过小都会导致加铝、吹氧量的过多或过少，使FeO含量升高。
在吹氧过程中，控制氧枪枪位距真空室液面400-800mm。吹氧时需要合适的氧枪枪位，氧枪枪位过低会导致喷溅，过高又会使升温效率降低。
吹氧前期，氧气流量控制在2000-2500NL/min，循环气体流量控制在1500-2500NL/min；吹氧后期，氧气流量控制在1000-1500NL/min，循环气体流量控制在2500-3000NL/min。所述吹氧前期是吹氧量体积百分比的前50％-60％，所述吹氧后期是吹氧量体积百分比的后40％-50％。吹氧前期钢液中刚加完铝，铝含量高，较大的吹氧量有利于提高升温效率，小循环气体流量有利于钢液充分吸收化学反应热；吹氧后期钢液中铝含量降低，较小的吹氧量有利于降低钢液的氧化，大循环气体流量有利于提高Al2O3夹杂物碰撞长大和上浮去除。
在所述吹氧完成后，控制真空度为0.67-60mbar，循环气体流量为1500-2500NL/min，循环时间60-120s。
如图2所示，若该步骤中测得真空脱碳后的钢液温度大于或等于目标温度，则直接进行脱氧和合金化。
步骤S140：循环后进行脱氧和合金化。
在所述脱氧和合金化之后，控制真空度为0.67-60mbar，循环气体流量为1500-2500NL/min，纯循环操作5-10min，再破真空，完成RH精炼。
通过上述内容可以看出，本申请通过在精炼过程中脱碳后吹氧前向钢液中加铝，钢液中的铝能够与钢渣界面的FeO反应，从而降低炉渣FeO含量；在吹氧时，由于钢液中铝含量较高，铝与氧之间的反应替代了氧与钢液反应，从而避免生成FeO，如此，避免了脱氧结束后炉渣FeO含量升高，同时降低炉渣向钢液供氧，提高了钢液洁净度；通过控制精炼过程中吹氧升温工艺的参数，冷轧汽车用钢RH精炼炉渣中的FeO含量≤6％的比例能达到98％，中间包全氧含量≤20ppm的比例达到97％。
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1
试验浇铸钢种为低碳钢SDC05，主要成分见表1所示。
表1试验钢种主要成分/％
成品成分C 成品成分Si 成品成分Mn 成品成分P 成品成分S 成品成分Alt
0.0014 0.01 0.14 0.012 0.007 0.029
试验在浇铸浇次第二炉进行，出钢温度为1663℃，进行RH真空脱碳，真空度为0.59mbar，脱碳时间14min，循环气体流量为2800NL/min，将钢液中碳的质量百分数降低至15ppm；
脱碳完成后钢液温度为1596℃，目标温度为1610-1630℃，实际温度低于目标温度14℃，需要脱碳后进行吹氧升温操作，按下式计算加铝量和吹氧量：
加铝量＝0.028×218吨×14℃＝85.5kg，
吹氧量＝0.8×加铝量＝68.4m3
在RH脱碳结束后即刻按上式计算的量加入铝粒，同时氧枪枪位降至距真空室液面650mm的位置，进行吹氧操作，吹氧总量为68.4m3，吹氧全过程中真空度为45mbar；
吹氧前期(吹氧量的前50％，既前34.2m3)氧气流量为2300NL/min，循环气体流量为2000NL/min；吹氧后期(吹氧量的后50％)氧气流量为1300NL/min，循环气体流量为2800NL/min；
吹氧完成后，控制真空度为60mbar，控制循环气体流量为1500NL/min，循环时间120s；
循环后进行脱氧和合金化；
此后，控制真空度为60mbar，控制循环气体流量为1500NL/min，纯循环操作6min，再破真空，完成RH精炼。
对RH结束渣和中包全氧含量进行了取样分析，并对后续轧制情况进行了跟踪。炉渣成分如表2所示，炉渣FeO含量为4.8％，中包全氧为17ppm，后续轧制情况良好，未发生表面质量缺陷。
表2RH精炼结束渣成分/％
CaO SiO<sub>2</sub> MgO TFe Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S R
38.1 6.3 9.3 4.8 32.7 2.0 0.2 0.0 6.0
实施例2
试验浇铸钢种为低碳钢SDC05，主要成分见表3所示。
表3试验钢种主要成分/％
成品成分C 成品成分Si 成品成分Mn 成品成分P 成品成分S 成品成分Alt
0.0015 0.02 0.13 0.012 0.006 0.031
试验在浇铸浇次第三炉进行，出钢温度为1665℃，进行RH真空脱碳，真空度为0.67mbar，脱碳时间12min，循环气体流量为3000NL/min，将钢液中碳的质量百分数降低至12ppm；
脱碳完成后钢液温度为1590℃，目标温度为1610-1630℃，实际温度低于目标温度20℃，需要脱碳后进行吹氧升温操作，按下式计算加铝量和吹氧量：
加铝量＝0.03×218吨×20℃＝130.8kg，
吹氧量＝0.7×加铝量＝91.6m3
在RH脱碳结束后即刻按上式计算的量加入铝粒，同时氧枪枪位降至距真空室液面800mm的位置，进行吹氧操作，吹氧总量为91.6m3，吹氧全过程中真空度为45mbar；
吹氧前期(吹氧量的前55％，即前50.4m3)氧气流量为2500NL/min，循环气体流量为2500NL/min；吹氧后期(吹氧量的后45％)氧气流量为1500NL/min，循环气体流量为3000NL/min；
吹氧完成后，控制真空度为20mbar，控制循环气体流量为2500NL/min，循环时间60s；
循环后进行脱氧和合金化；
此后，控制真空度为20mbar，控制循环气体流量为2500NL/min，纯循环操作5min，再破真空，完成RH精炼。
对RH结束渣和中包全氧含量进行了取样分析，并对后续轧制情况进行了跟踪。炉渣成分如表4所示，炉渣FeO含量为5.6％，中包全氧为18ppm，后续轧制情况良好，未发生表面质量缺陷。
表4RH精炼结束渣成分/％
CaO SiO<sub>2</sub> MgO TFe Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S R
36.3 5.8 8.8 5.6 33.4 1.8 0.3 0.0 6.3
实施例3
试验浇铸钢种为低碳钢M3A30，主要成分见表5所示。
表5试验钢种主要成分/％
成品成分C 成品成分Si 成品成分Mn 成品成分P 成品成分S 成品成分Alt
0.0015 0.01 0.16 0.011 0.007 0.046
试验在浇铸浇次第五炉进行，出钢温度为1676℃，进行RH真空脱碳，真空度为0.39mbar，脱碳时间15min，循环气体流量为2500NL/min，将钢液中碳的质量百分数降低至14ppm；
脱碳完成后钢液温度为1617℃，目标温度为1610-1630℃，在目标温度范围内，不需要脱碳后进行吹氧升温操作；
直接进行脱氧和合金化；
此后，控制真空度为40mbar，控制循环气体流量为2000NL/min，纯循环操作10min，再破真空，完成RH精炼。
对RH结束渣和中包全氧含量进行了取样分析，并对后续轧制情况进行了跟踪。炉渣成分如表6所示，炉渣FeO含量为3.5％，中包全氧为20ppm，后续轧制情况良好，未发生表面质量缺陷。
表6RH精炼结束渣成分/％
CaO SiO<sub>2</sub> MgO TFe Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S R
33.4 4.9 7.9 3.5 35.2 0.79 0.3 0.0 6.8
实施例4
试验浇铸钢种为低碳钢M3A30，主要成分见表7所示。
表7试验钢种主要成分/％
成品成分C 成品成分Si 成品成分Mn 成品成分P 成品成分S 成品成分Alt
0.0015 0.01 0.15 0.012 0.006 0.042
试验在浇铸浇次第四炉进行，出钢温度为1665℃，进行RH真空脱碳，真空度为0.1mbar，脱碳时间14min，循环气体流量为2900NL/min，将钢液中碳的质量百分数降低至16ppm；
脱碳完成后钢液温度为1602℃，目标温度为1610-1630℃，实际温度低于目标温度8℃，需要脱碳后进行吹氧升温操作，按下式计算加铝量和吹氧量：
加铝量＝0.02×218吨×8℃＝34.9kg，
吹氧量＝0.75×加铝量＝26.2m3
在RH脱碳结束后即刻按上式计算的量加入铝粒，同时氧枪枪位降至距真空室液面400mm的位置，进行吹氧操作，吹氧总量为26.2m3，吹氧全过程中真空度为45mbar；
吹氧前期(吹氧量的前60％，即前15.7m3)氧气流量为2200NL/min，循环气体流量为1500NL/min；吹氧后期(吹氧量的后40％)氧气流量为1000NL/min，循环气体流量为2500NL/min；
吹氧完成后，控制真空度为1mbar，控制循环气体流量为2000NL/min，循环时间90s；
循环后进行脱氧和合金化；
此后，控制真空度为1mbar，控制循环气体流量为2200NL/min，纯循环操作8min，再破真空，完成RH精炼。
对RH结束渣和中包全氧含量进行了取样分析，并对后续轧制情况进行了跟踪。炉渣成分如表8所示，炉渣FeO含量为4.5％，中包全氧为15ppm，后续轧制情况良好，未发生表面质量缺陷。
表8RH精炼结束渣成分/％
CaO SiO<sub>2</sub> MgO TFe Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S R
35.2 5.3 7.7 4.5 34.8 1.1 0.3 0.0 6.5
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汽车用钢的冶炼方法，包括：钢液进行RH真空脱碳；获得真空脱碳后的钢液温度；若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；循环后进行脱氧和合金化。通过在吹氧前加铝，一方面钢液中的铝能够与钢渣界面的FeO反应，降低炉渣FeO含量，另一方面在吹氧时铝与氧反应，避免了氧与钢液反应生成FeO，同时降低炉渣向钢液供氧，提高钢液洁净度，解决了RH精炼过程中由于吹氧升温导致炉渣FeO含量升高、钢液洁净度降低的技术问题，基本达到炉渣FeO含量≤6％、中间包全氧含量≤20ppm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 (8)

1.一种汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，包括：
钢液进行RH真空脱碳；
获得真空脱碳后的钢液温度；
若真空脱碳后的钢液温度小于目标温度，则向钢液中先加铝再进行吹氧升温，吹氧完成后，循环一定时间；
所述向钢液中加铝并进行吹氧升温，其中加铝量和吹氧量根据下式获得：
mAl＝X×Msteel×(Taim-Tini)
VO2＝Y×mAl
其中，mAl为加铝量，kg；X为常数，X取值范围为0.02-0.03；Msteel为钢液质量，t；Taim为钢液目标温度，℃；Tini为钢液初始温度，℃；VO2为吹氧量，m3；Y为常数，Y取值范围为0.7-0.8；
循环后进行脱氧和合金化。
2.如权利要求1所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，还包括：若真空脱碳后的钢液温度大于或等于目标温度，则直接进行脱氧和合金化。
3.如权利要求1或2所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，在所述真空脱碳过程中，控制真空度为0-0.67mbar，脱碳时间12-15min，循环气体流量为2500-3000NL/min；脱碳后钢液中碳的质量百分含量控制在10-30ppm。
4.如权利要求1所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，在所述吹氧过程中，控制氧枪枪位距真空室液面400-800mm。
5.如权利要求1所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，在所述吹氧过程中，吹氧前期，氧气流量控制在2000-2500NL/min，循环气体流量控制在1500-2500NL/min；吹氧后期，氧气流量控制在1000-1500NL/min，循环气体流量控制在2500-3000NL/min。
6.如权利要求5所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，所述吹氧前期是吹氧量体积百分比的前50％-60％，所述吹氧后期是吹氧量体积百分比的后40％-50％。
7.如权利要求1所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，在所述吹氧完成后，控制真空度为0.67-60mbar，循环气体流量为1500-2500NL/min，循环时间60-120s。
8.如权利要求1或2所述的汽车用钢的冶炼方法，其特征在于，在所述脱氧和合金化之后，控制真空度为0.67-60mbar，循环气体流量为1500-2500NL/min，纯循环操作5-10min，再破真空，完成RH精炼。
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