CN108977613A - 一种含硫铝镇静钢水的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硫铝镇静钢水的生产方法，主要解决现有技术中采用转炉冶炼生产的含硫铝镇静钢水中夹杂物控制困难、不能满足板坯连铸机的正常浇铸的技术问题。本发明的技术方案为：一种含硫铝镇静钢水的生产方法，包括：采用顶底复吹转炉冶炼钢水，投入金属主料的原料组成的重量百分比为，铁水92％～100％，余量为轻型废钢；转炉冶炼过程中造渣辅料的操控，在转炉氧枪通氧点火时加入转炉造渣辅料进行造渣；转炉冶炼终点的操控，检测转炉吹炼终点钢水中w[C]；转炉吹炼结束后立即出钢；将钢水运至精炼炉进行钢水温度调控和合金成分调控；将钢水运至RH炉进行精炼处理。本发明方法生产的含硫铝镇静钢水质量好、可浇性好。

Description

一种含硫铝镇静钢水的生产方法
技术领域
本发明涉及一种易切削钢的生产方法，特别涉及一种含硫铝镇静钢水的生产方法，属于钢的冶炼及连续铸造技术领域。
背景技术
含硫铝镇静钢属于硫系易切削钢的一种，一般用于制作对光洁度和尺寸要求高的零件，如：仪表、汽车零件、精密仪器零件、机械零件等。含硫铝镇静钢的化学成分重量百分比一般为：C 0.15％～0.65％、Si 0.15％～0.55％、Mn 1.00％～1.70％、P≤0.040％、S0.02％～0.06％、Cr 1.00％～1.50％、Al 0.01％～0.05％、Fe余量。元素硫的作用在于硫以硫化锰的形式分布在钢中，MnS割断了基体的连续性，使钢体切削易断，MnS又具有润滑作用，从而降低了刀具的磨损，提高了钢材的切削加工性能。其转炉冶炼工艺为：转炉→LF炉→RH炉→连铸。转炉出钢过程中，加入碳粉、硅铁、锰铁、铬铁和铝铁合金，对钢水进行脱氧和初调成分。LF炉进行造渣和加热，促使钢水中的夹杂物上浮，加入合金调整钢水成分至目标成分。RH炉进行真空循环脱气，进一步促使钢水中夹杂物的上浮，RH炉真空循环结束，喂入钙线，对钢水中的Al2O3夹杂物进行变性处理。对含硫含量高(≥0.010％)的钢水进行钙处理时，钢水中的Ca元素会与S元素优先反应，生成CaS夹杂物；而并非与钢水中的Al2O3夹杂物反应，使其转化为低熔点12CaO·7Al2O3夹杂物上浮去除。因此，其存在的问题有：(1)钢水中存在大量的CaS夹杂物，板坯连铸机浇注时，水口堵塞严重，钢水的可浇性差；(2)钢水中的Al2O3夹杂物未能有效的变性，Al2O3夹杂物不具备塑性，切削加工时会影响刀具的寿命。
申请公布号CN105779907A中国专利申请公开了一种含镁钙的易切削钢及生产工艺，转炉前铁水不经脱硫，转炉出钢后钢水氧活度在60～200×10-6；LF精炼炉渣碱度0.8～1.5，加入硫铁，精炼后期采用喂丝法向钢水中插入Si-Ca包芯线和Si-Mg包芯线控制脱氧；钢水连铸工艺浇注。公布的专利中，LF炉加入硫铁，钢水S达到0.08％～0.13％，精炼后期喂入Si-Ca包芯线和Si-Mg包芯线，则必然会生成大量的CaS和MgS夹杂物，而起不到对Al2O3变性处理的目标。因此，必然会存在：(1)钢水中存在大量的CaS夹杂物，板坯连铸机浇注时，水口堵塞严重，钢水的可浇性差；(2)钢水中的Al2O3夹杂物未能有效的变性，Al2O3夹杂物不具备塑性，影响产品质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种含硫铝镇静钢水的生产方法，主要解决现有技术中采用转炉冶炼生产的含硫铝镇静钢水中夹杂物控制困难、不能满足板坯连铸机的正常浇铸的技术问题；本发明方法生产的含硫铝镇静钢水，一方面，通过对钢中的Al2O3夹杂物经钙处理，变性为低熔点12CaO·7Al2O3上浮去除；另一方面，钙处理工艺不会生成CaS夹杂物，解决了钢水中CaS夹杂物的控制；本发明方法，实现含硫铝镇静钢水夹杂物的控制及板坯连铸机正常浇铸作业。
本发明采用的技术方案是：一种含硫铝镇静钢水的生产方法，包括以下步骤：
1)采用顶底复吹转炉冶炼钢水，投入金属主料的原料组成的重量百分比为，铁水92％～100％，余量为轻型废钢，铁水化学成分中w[S]≤0.0020％，轻型废钢化学成分中w[S]≤0.0060％；
2)转炉冶炼过程中造渣辅料的操控，在转炉氧枪通氧点火时加入转炉造渣辅料进行造渣，转炉造渣辅料为生石灰、轻烧镁球和铁矿石；其中，生石灰中w[S]≤0.020％、轻烧镁球中w[S]≤0.035％、铁矿石中w[S]≤0.018％；控制转炉终点渣二元碱度(w(CaO)/w(SiO2))为3.5～4.5；炉渣中MgO质量分数为8.0％～12.0％；
3)转炉冶炼终点的操控，取样检测转炉吹炼终点钢水中w[C]和钢水温度，检测到转炉吹炼终点钢水中w[C]≥0.060％、转炉吹炼终点钢水温度高于1680℃时，转炉吹炼结束；
4)转炉吹炼结束后立即出钢，转炉出钢过程钢包底吹氩气，当转炉出钢的钢水量达钢水总量的25％～35％时，向钢包内加入铝铁、锰铁和铬铁合金对钢水进行进脱氧和初调钢水成分；
5)将钢包中的钢水运至精炼炉进行钢水温度调控和合金成分调控；加入生石灰和中铝渣脱氧剂造渣，控制钢包渣中w(CaO)/w(Al2O3)的值为1.0～1.5，调整钢水中碳、铝、铬和锰元素至目标成分，调整钢水温度至目标温度，然后喂入纯钙线进行钙处理，纯钙线的加入量为0.3～0.6kg/t钢，钢包底吹氩气时间≥5min后完成精炼炉钢水精炼；
6)将钢包中的钢水运至RH炉进行精炼处理，对钢水进行真空脱气处理，RH炉的真空度≤270Pa，纯脱气时间为5～10min，后加入硅铁合金和硫铁合金调控钢水中成分至设计含量，环流量为2000～3000L/min的情况下，循环时间为6～10min，得到成品钢水。
进一步，本发明步骤5)中，生石灰的加入量为2.5～4.5kg/t钢，生石灰化学成分的重量百分比为CaO 90～98％、SiO22～3.5％、烧损和其它成分之和≤5％。
本发明步骤5)中，中铝渣脱氧剂的加入量为0.8～1.4kg/t钢，中铝渣脱氧剂化学成分的重量百分比为Al 26％～32％、Al2O338％～52％、CaO 16％～30％、SiO2≤10％和H2O≤1％。
本发明步骤6)中，硫铁合金的加入量为(35～45)×[％S]，单位为kg/t钢，[％S]为成品钢水中硫的重量百分含量；硫铁合金化学成分的重量百分比为Fe 65％～75％、S 25％～35％和杂质≤3.0％。
本发明通过对金属料和造渣辅料中的硫含量进行要求，控制了钢水硫含量的来源；转炉冶炼终点高碱度炉渣和较低氧化性控制，提高了炉渣的脱硫能力，使得转炉终点硫的渣-金分配比(LS＝w(S)/w[S])为4～10，实现了转炉冶炼的出钢钢水化学成分中S的质量百分比≤0.0040％。
LF炉进行造渣，控制钢包渣中w(CaO)/w(Al2O3的值为1.0～1.5，有利于吸附钢水中的Al2O3夹杂物，然后进行钙处理，将钢水中的Al2O3夹杂物变性为低熔点12CaO·7Al2O3后上浮；此时进行钙处理，由于钢水化学成分中S的质量百分比≤0.0040％，可以很好的避免CaS的生成，且LF炉不脱硫，避免了CaS夹杂物的产生。
RH炉精炼，由于LF炉精炼钙处理后，钢水化学成分中Ca的质量百分比为0.015％～0.045％，RH炉进行循环6分钟以上，可以保证钢水化学成分中Ca的质量百分比≤5×10-6，此时加入硫铁合金，可以避免CaS夹杂物的产生。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、有效避免了钢水中CaS夹杂物的生成，钢水在板坯连铸机浇筑时，水口堵塞情况得到改善，钢水的可浇性好。2、钢水化学成分中S的质量百分比≤0.0040％时，进行钢水钙处理，Al2O3夹杂物变性较为充分，低熔点的12CaO·7Al2O3夹杂物易于上浮去除，产品质量得到了提高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例，以150吨的顶底复吹转炉冶炼含硫铝镇静钢水，其中，实施例1、2冶炼钢种均为20MnCrS5，实施例3、4冶炼钢种均为35MnCrS5，转炉冶炼过程底吹气体为氩气；生产方法，包括：转炉冶炼、LF炉精炼和RH炉精炼。本发明实施例钢水生产的控制参数见表1至表5。
表1本发明实施例转炉冶炼金属料参数
表2本发明实施例转炉冶炼指标和转炉冶炼终点钢水控制参数
表3本发明实施例LF炉精炼处理中合金和造渣料参数
表4本发明实施例LF炉精炼结束钢水化学成分，单位：重量百分比
炉次 C Si Mn P S Cr Al Ca
实施例1 0.195 0.014 1.180 0.023 0.0026 1.08 0.041 0.0026
实施例2 0.208 0.016 1.256 0.027 0.0027 1.17 0.035 0.0031
实施例3 0.342 0.018 1.363 0.022 0.0024 1.22 0.036 0.0029
实施例4 0.354 0.017 1.455 0.025 0.0029 1.24 0.032 0.0033
表5本发明实施例RH炉精炼处理中合金参数和成品钢水化学成分
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种含硫铝镇静钢水的生产方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)采用顶底复吹转炉冶炼钢水，投入金属主料的原料组成的重量百分比为，铁水92％～100％，余量为轻型废钢，铁水化学成分中w[S]≤0.0020％，轻型废钢化学成分中w[S]≤0.0060％；
2)转炉冶炼过程中造渣辅料的操控，在转炉氧枪通氧点火时加入转炉造渣辅料进行造渣，转炉造渣辅料为生石灰、轻烧镁球和铁矿石；其中，生石灰中w[S]≤0.020％、轻烧镁球中w[S]≤0.035％、铁矿石中w[S]≤0.018％；控制转炉终点渣二元碱度(w(CaO)/w(SiO2))为3.5～4.5；炉渣中MgO质量分数为8.0％～12.0％；
3)转炉冶炼终点的操控，取样检测转炉吹炼终点钢水中w[C]和钢水温度，检测到转炉吹炼终点钢水中w[C]≥0.060％、转炉吹炼终点钢水温度高于1680℃时，转炉吹炼结束；
4)转炉吹炼结束后立即出钢，转炉出钢过程钢包底吹氩气，当转炉出钢的钢水量达钢水总量的25％～35％时，向钢包内加入铝铁、锰铁和铬铁合金对钢水进行进脱氧和初调钢水成分；
5)将钢包中的钢水运至精炼炉进行钢水温度调控和合金成分调控；加入生石灰和中铝渣脱氧剂造渣，控制钢包渣中w(CaO)/w(Al2O3)的值为1.0～1.5，调整钢水中碳、铝、铬和锰元素至目标成分，调整钢水温度至目标温度，然后喂入纯钙线进行钙处理，纯钙线的加入量为0.3～0.6kg/t钢，钢包底吹氩气时间≥5min后完成精炼炉钢水精炼；
6)将钢包中的钢水运至RH炉进行精炼处理，对钢水进行真空脱气处理，RH炉的真空度≤270Pa，纯脱气时间为5～10min，后加入硅铁合金和硫铁合金调控钢水中成分至设计含量，环流量为2000～3000L/min的情况下，循环时间为6～10min，得到成品钢水。
2.如权利要求1所述的一种含硫铝镇静钢水的生产方法，其特征是，步骤5)中，生石灰的加入量为2.5～4.5kg/t钢，生石灰化学成分的重量百分比为CaO 90～98％、SiO22～3.5％、烧损和其它成分之和≤5％。
3.如权利要求1所述的一种含硫铝镇静钢水的生产方法，其特征是，步骤5)中，中铝渣脱氧剂的加入量为0.8～1.4kg/t钢，中铝渣脱氧剂化学成分的重量百分比为Al 26％～32％、Al2O338％～52％、CaO 16％～30％、SiO2≤10％和H2O≤1％。
4.如权利要求1所述的一种含硫铝镇静钢水的生产方法，其特征是，步骤6)中，硫铁合金的加入量为(35～45)×[％S]，单位为kg/t钢，[％S]为成品钢水中硫的重量百分含量；硫铁合金化学成分的重量百分比为Fe 65％～75％、S 25％～35％和杂质≤3.0％。
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