CN108950124A - 焊条钢h08a的炼钢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊条钢H08A的炼钢方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明解决的技术问题是焊条钢H08A的生产过程中连铸时间短以及铸坯气泡缺陷明显。本发明的技术方案是提供焊条钢H08A的炼钢方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸，LF精炼中加入主要成分为CaO、CaC2的精炼调渣剂扩散脱氧，控制钢水氧活度为0.0020％～0.0040％，Als含量为0.001％～0.005％，加入硅铁控制Si含量为0.02％～0.03％，然后进行钙处理。本发明通过制定合理的钢水控制制度，可稳定连续生产无内部缺陷焊条钢H08A连铸坯。

Description

焊条钢H08A的炼钢方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及焊条钢H08A的炼钢方法。
背景技术
H08A焊条钢是重要的焊条生产的原材料，属于低碳、低硅、低铝的钢种，与其他钢种的最大差异之一就是要确保成品钢材的化学成分，其成分要求Si≤0.03％，C≤0.08％，Al≤0.005％。H08A焊条钢的生产过程中需要加入脱氧剂进行脱氧，一般采用铝作为脱氧剂，而脱氧剂的加入会生成大量夹杂物，容易堵塞中间包水口，影响钢水的可浇性和连铸的顺行，但如果脱氧剂不足，由于脱氧不良，导致铸坯产生气泡。因而，生产H08A焊条钢需要制定合理的钢水控制制度，尤其要兼顾气泡和可浇性的控制。
专利CN104480250A公开了一种焊条钢高效脱氧的的工艺方法，其主要通过在中间包内先放置金属铝，然后将精炼钢水注入中间包进行脱氧，然而该方法将产生大量的夹杂物留在钢液内，很难去除，影响钢水可浇性。专利CN1566370A公开了一种连铸碳素焊条钢的生产方法，其通过转炉出钢在钢包中加入铝锰铁预脱氧，然后精炼在线定氧，喂铝线或铝粒，精确调整钢水氧活度，该专利仅仅靠铝线或者铝铁进行直接脱氧，钢水中会产生大量的氧化铝夹杂物，而该类夹杂物是堵塞浸入式水口的最主要物质，因此采用该方法容易造成水口堵塞。专利CN1455004A公开了一种超低硅焊条钢连铸生产工艺，其在脱氧合金化工序中，按钢水总量加入以下脱氧剂：向钢水包内加入碳化钙、钛铁合金和硅钙合金等，向转炉内加入铝锰铁合金，该专利通过分批次加入脱氧剂，虽然一定程度上避免了脱氧剂全部加入带来的负面影响，但是并没有对氧活度进行监控，仍然存在气泡和可浇性的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是焊条钢H08A的生产过程中连铸时间短以及铸坯气泡缺陷明显。
本发明解决上述技术问题的技术方案是提供焊条钢H08A的炼钢方法，步骤包括转炉冶炼、LF精炼、连铸，其特征在于：
a.当转炉冶炼的终点钢水碳含量为0.04％～0.05％，挡渣出钢，出钢过程加入铝铁合金预脱氧，控制氧活度在0.005％～0.010％；
b.LF精炼过程加入精炼调渣剂脱氧，控制钢水LF加热结束后氧活度为0.0020％～0.0040％，Als含量为0.001％～0.005％，加入硅铁合金控制Si含量为0.02％～0.03％，然后进行钙处理，所述精炼调渣剂是主要成分为CaO、CaC2的混合物，其中Als是指溶解在钢水中的Al。
其中，铝铁合金至少满足下列中的一项：
铝铁合金的组成以质量百分数计为40％Al、58％Fe，余为杂质；
铝铁合金加入量为3～4kg/t钢。
其中，挡渣出钢采用滑板挡渣，下渣量控制在4～6kg/吨钢，出钢温度1650℃～1680℃。
其中，精炼调渣剂至少满足下列中的一项：
精炼调渣剂以质量百分数计包括60％～80％的CaO、20％～40％的CaC2；
精炼调渣剂的加入量为4～6kg/t钢。
其中，所述精炼调渣剂在钢水达到LF处理工位后通过高位料仓加入。
其中，硅铁合金至少满足下列中的一项：
硅铁合金的组成以质量百分数计为75％Si、23％Fe，余为杂质；
硅铁合金的加入量为0.4～0.6kg/吨钢；
硅铁合金在LF出站前10～12min加入到钢液中。
其中，所述钙处理为加入铁钙线，规格为200g/m，加入量为2～5m/t钢。
其中，所述铁钙线至少满足下列中的一项：
铁钙线的直径为10mm；
铁钙线的成分以质量百分数计包括70％～80％的Fe和20％～30％的Ca；
铁钙线在LF出站之前8min～10min加入，在2min内加完，加入后吹氩气5min以上。
其中，钙处理后控制精炼终点温度在1580℃～1595℃。
其中，所述连铸过程采用160mm×160mm或者200mm×200mm断面进行连铸，拉速为1.5～2.0m/min。
本发明的有益效果是：
CaO、CaC2组成的精炼调渣剂可以避免铝的带入，防止出现钢液中铝含量超过0.005％的情况，可以减少夹杂物总的数量，尤其是减少夹杂物Al2O3的总量，从而提高可浇性；本发明在钢包渣面加入精炼调渣剂，采用扩散脱氧的方式进行脱氧，脱氧产物留在熔渣中，钢液不会因为脱氧而夹杂；本发明在严格控制氧活度的基础上进行钙处理，大大改善了钢水的可浇性；采用本发明的方法，钢水连浇时间可以达到500min以上，并且所得铸坯几乎无气泡缺陷。
具体实施方式
钙处理可通过改变铝脱氧产物的形态，控制其在炼钢连铸温度下呈液态，有利于铝的夹杂物上浮，从而避免堵塞水口，提高可浇性，然而如果氧活度控制不当，容易形成氧化钙，不但不能改善钢水可浇性，反而易造成水口堵塞。因此，在采用钙处理的时候，必须稳定控制钢水氧活度。同时，为解决铸坯气泡缺陷，本发明首次提出了在焊条钢H08A钢中通过控制Si和Als含量来控制气泡缺陷的方法。通过制定合理的钢水控制制度，本发明可稳定连续生产无内部缺陷焊条钢H08A连铸坯。
本发明提供焊条钢H08A的炼钢方法，步骤包括转炉冶炼、LF精炼、连铸，具体的：
a.当转炉冶炼的终点钢水碳含量为0.04％～0.05％，挡渣出钢；
b.LF精炼过程加入精炼调渣剂脱氧，控制钢水LF加热结束后氧活度为0.0020％～0.0040％，Als含量为0.001％～0.005％，加入硅铁合金控制Si含量为0.02％～0.03％，然后进行钙处理，所述精炼调渣剂是主要成分为CaO、CaC2的混合物，其中Als是指溶解在钢水中的Al。
通过大量实验验证发现，当氧活度＞0.0040％，连铸过程中随着温度降低，不断会有氧气气泡在结晶器内析出，形成大量气泡缺陷；当氧活度＜0.0020％，通过铝和氧的化学平衡可知，钢液中的Al即Als会较高，但随着连铸过程温度降低，在连铸时，会有大量的Al和氧结合形成Al2O3，这部分Al2O3在连铸水口内形成，将堵塞水口，造成连铸终止。
本发明通过控制Si和Als含量来控制气泡缺陷，钢液中Si≤0.01％，生产出来的连铸坯会出现气泡，并且Si含量越低，则气泡越多，而Al是控制氧活度和钙处理效果的关键元素，钢液中Al和氧活度存在一个平衡，通过试验验证，Als控制在0.001％～0.005％范围，氧活度可稳定在0.0020％～0.0040％的范围内，而超出该范围，氧活度会出现过高或者过低。
本发明在转炉出钢过程向钢包加入铝铁合金预脱氧，将氧活度降低到0.005％～0.010％，然后通过LF精炼调渣剂扩散脱氧，可将氧活度稳定控制在0.0020％～0.0040％范围内。
其中，铝铁合金的组成以质量百分数计为40％Al、58％Fe，余为杂质，铝铁合金加入量为3～4kg/t钢。
其中，挡渣出钢采用滑板挡渣，下渣量控制在4～6kg/吨钢，出钢温度1650℃～1680℃。
其中，所述精炼调渣剂以质量百分数计包括60％～80％的CaO、20％～40％的CaC2，加入量为4～6kg/t钢。调渣剂加入量过大，调渣剂中碳化钙分解为氧化钙和碳粉，碳粉进入钢液后增加了钢液碳含量，容易导致钢液碳含量超过0.08％的上限，从而导致该炉钢报废。
其中，所述精炼调渣剂在钢水达到LF处理工位后通过高位料仓加入。在钢包渣面加入精炼调渣剂，采用扩散脱氧的方式进行脱氧，脱氧产物留在熔渣中，钢液不会因为脱氧而夹杂。
其中，硅铁合金的组成以质量百分数计为75％Si、23％Fe，余为杂质，硅铁合金的加入量为0.4～0.6kg/吨钢，硅铁合金在LF出站前10～12min加入到钢液中。此时钢包底部吹氩，钢水将钢包渣吹开，有一个裸露的钢液面，硅铁直接加入到钢液中。
其中，钙处理为加入铁钙线，规格为200g/m，加入量为2～5m/t钢。
其中，铁钙线的成分以质量百分数计包括70％～80％的Fe和20％～30％的Ca，直径为10mm，在LF出站之前8min～10min加入，在2min内加完，加入后吹氩气5min以上。铁钙线加入过多，形成CaO，水口堵塞，停浇；铁钙线加入不够，脱氧夹杂物Al2O3不能有效改性为低熔点夹杂，水口堵塞，停浇。
关于LF精炼过程吹氩气，精炼过程在加入精炼调渣剂之后是一直在吹氩气的，加入硅铁之前，Ar气流量120～150NL/min，加入硅铁时流量调到50～80NL/min，然后一直保持到喂入铁钙线后5～8min。
其中，钙处理后控制精炼终点温度在1580℃～1595℃。温度过高，钢水连铸过程漏钢，停浇；温度过低，钢水堵塞在结晶器内，停浇。
其中，所述连铸过程采用160mm×160mm或者200mm×200mm断面进行连铸，拉速为1.5～2.0m/min。
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
焊条钢H08A经转炉冶炼、LF精炼、连铸步骤冶炼制得，具体为操作为：
高炉铁水经转炉冶炼控制终点碳含量为0.04％，采用铝铁合金预脱氧，铝铁合金加入量为4kg/t钢，氧活度控制在0.005％～0.010％；LF精炼过程加入精炼调渣剂4Kg/t钢，控制钢水LF加热结束后氧活度为0.0040％，Als含量0.001％，然后加入硅铁合金0.5Kg/t钢控制Si含量0.03％，LF出站前再进行钙处理；连铸过程采用160mm×160mm断面进行连铸，拉速控制为2.0m/min。其中，所述精炼调渣剂主要成分为：80％CaO、20％CaC2，所述铁钙线主要成分为：70％的Fe和30％的Ca。
本实施例中连铸时间8小时，生产的铸坯中心疏松和中心偏析分别为0.5级和1.0级，无其他缺陷。
实施例2
焊条钢H08A经转炉冶炼、LF精炼、连铸步骤冶炼制得，具体为操作为：
高炉铁水经转炉冶炼控制终点碳含量为0.05％，采用铝铁合金预脱氧，铝铁合金加入量为3kg/t钢，氧活度控制在0.005％～0.010％；LF精炼过程当钢水达到LF处理工位后通过高位料仓加入精炼调渣剂4Kg/t钢，控制钢水LF加热结束后氧活度为0.0020％，Als含量0.005％，LF出站前10min加入硅铁合金0.5Kg/t钢控制Si含量0.02％，LF出站前8min进行钙处理，铁钙线200g/m，直径10mm，加入量5m/t钢；连铸过程采用200mm×200mm断面进行连铸，拉速控制为1.50m/min。其中，精炼调渣剂主要成分为：80％CaO、20％CaC2，硅铁合金的组成为75％Si、23％Fe，所述铁钙线主要成分为：70％的Fe和30％的Ca。
本实施例中连铸时间10小时，生产的铸坯中心疏松和中心偏析分别为1.0级和1.0级，无其他缺陷。
实施例3
焊条钢H08A经转炉冶炼、LF精炼、连铸步骤冶炼制得，具体为操作为：
高炉铁水经转炉冶炼控制终点碳含量为0.045％，采用铝铁合金预脱氧，铝铁合金加入量为3.5kg/t钢，氧活度控制在0.005％～0.010％；LF精炼过程当钢水达到LF处理工位后通过高位料仓加入精炼调渣剂5Kg/t钢，控制钢水LF加热结束后氧活度0.0030％，Als含量0.003％，LF出站前12min加入硅铁合金0.6Kg/t控制Si含量0.025％，LF出站前8min进行钙处理，铁钙线200g/m，直径10mm，加入量3m/t钢；连铸过程采用160mm×160mm断面进行连铸，拉速控制为2.0m/min。所述精炼调渣剂主要成分为：80％CaO、20％CaC2，所述铁钙线主要成分为：70％的Fe和30％的Ca。
本实施例中连铸时间9小时，生产的铸坯中心疏松和中心偏析分别为0.5级和0.5级，无其他缺陷。
对比例1
焊条钢H08A经转炉冶炼、LF精炼、连铸步骤冶炼制得，具体为操作为：
高炉铁水经转炉冶炼控制终点碳含量为0.045％，采用铝铁合金预脱氧，铝铁合金加入量为3.5kg/t钢；LF精炼过程加入精炼调渣剂2Kg/t钢，钢水LF加热结束后氧活度0.0080％，Als含量0.003％，加入硅铁合金0.5Kg/t钢，Si含量0.002％，LF出站再进行钙处理，铁钙线200g/m，直径10mm，加入量3m/t钢；连铸过程采用160mm×160mm断面进行连铸，拉速控制为2.0m/min。其中，所述精炼调渣剂主要成分为：80％CaO、20％CaC2，所述铁钙线主要成分为：70％的Fe和30％的Ca。
本对比例中连铸时间0.5小时，由于连铸中包内翻腾严重导致连铸终止，生产的铸坯横断面存在大量气泡缺陷。
对比例2
焊条钢H08A经转炉冶炼、LF精炼、连铸步骤冶炼制得，具体为操作为：
高炉铁水经转炉冶炼控制终点碳含量为0.045％，采用铝铁合金预脱氧，铝铁合金加入量为3.5kg/t钢；LF精炼过程加入精炼调渣剂8Kg/t钢，钢水LF加热结束后氧活度0.0015％，Als含量0.003％，加入硅铁合金控制Si含量0.025％，LF出站前再进行钙处理，铁钙线200g/m，直径10mm，加入量3m/t钢；连铸过程采用160mm×160mm断面进行连铸，拉速控制为2.0m/min。其中，所述精炼调渣剂主要成分为：80％CaO、20％CaC2，所述铁钙线主要成分为：70％的Fe和30％的Ca。
本对比例中连铸时间0.5小时，主要是由于水口堵塞，无法继续连铸，生产的铸坯中心疏松和中心偏析分别为0.5级和0.5级，无其他缺陷，成品中C含量达到0.15％，超过0.08％的上限要求，该炉钢报废。
对比例3
焊条钢H08A经转炉冶炼、LF精炼、连铸步骤冶炼制得，具体为操作为：
高炉铁水经转炉冶炼控制终点碳含量为0.045％，采用铝铁合金预脱氧，铝铁合金加入量为3.5kg/t钢；LF精炼过程加入精炼调渣剂6Kg/t钢，控制钢水LF加热结束后氧活度0.0030％，Als含量0.003％，LF出站前未加入硅铁，Si含量0.001％，LF出站前再进行钙处理，铁钙线200g/m，直径10mm，加入量3m/t钢；连铸过程采用160mm×160mm断面进行连铸，拉速控制为2.0m/min。其中，所述熔渣发泡剂主要成分为：80％CaO、20％CaC2，所述铁钙线主要成分为：70％的Fe和30％的Ca。
本对比例中连铸时间8小时，生产的铸坯中心疏松和中心偏析分别为0.5级和0.5级，铸坯横断面可见大量气泡缺陷。
由实施例1～3和对比例1～3可知，通过本发明转炉冶炼、LF精炼、连铸的步骤，能有效控制铸坯质量和钢水连浇时间，同样的生产条件，该方法可节约2个中间包，提高了生产效率，吨钢效益在20元以上，具有显著的经济效益，值得推广应用。

Claims (10)

1.焊条钢H08A的炼钢方法，步骤包括转炉冶炼、LF精炼、连铸，其特征在于：
a.当转炉冶炼的终点钢水碳含量为0.04％～0.05％，挡渣出钢，出钢过程加入铝铁合金预脱氧，控制氧活度在0.005％～0.010％；
b.LF精炼过程加入精炼调渣剂扩散脱氧，控制钢水LF加热结束后氧活度为0.0020％～0.0040％，Als含量为0.001％～0.005％，然后加入硅铁合金控制Si含量为0.02％～0.03％，再进行钙处理，所述精炼调渣剂是主要成分为CaO、CaC2的混合物，其中Als是指溶解在钢水中的Al。
2.根据权利要求1所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述铝铁合金至少满足下列中的一项：
铝铁合金的组成以质量百分数计为40％Al、58％Fe，余为杂质；
铝铁合金加入量为3～4kg/t钢。
3.根据权利要求1或2所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述挡渣出钢采用滑板挡渣，下渣量控制在4～6kg/吨钢，出钢温度1650℃～1680℃。
4.根据权利要求1～3任一项所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述精炼调渣剂至少满足下列中的一项：
精炼调渣剂以质量百分数计包括60％～80％的CaO、20％～40％的CaC2；
精炼调渣剂的加入量为4～6kg/t钢。
5.根据权利要求1～4任一项所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述精炼调渣剂在钢水达到LF处理工位后通过高位料仓加入。
6.根据权利要求1～5任一项所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述硅铁合金至少满足下列中的一项：
硅铁合金的组成以质量百分数计为75％Si、23％Fe，余为杂质；
硅铁合金的加入量为0.4～0.6kg/吨钢；
硅铁合金在LF出站前10～12min加入到钢液中。
7.根据权利要求1～6任一项所述的焊条钢H08A的生产方法，其特征在于：所述钙处理为加入铁钙线，规格为200g/m，加入量为2～5m/t钢。
8.根据权利要求7所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述铁钙线至少满足下列中的一项：
铁钙线的直径为10mm；
铁钙线的成分以质量百分数计包括70％～80％的Fe和20％～30％的Ca；
铁钙线在LF出站之前8min～10min加入，在2min内加完，加入后吹氩气5min以上。
9.根据权利要求1～8任一项所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：钙处理后控制精炼终点温度在1580℃～1595℃。
10.根据权利要求1～9任一项所述的焊条钢H08A的炼钢方法，其特征在于：所述连铸过程采用160mm×160mm或者200mm×200mm断面进行连铸，拉速为1.5～2.0m/min。
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