CN109487029A - 一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法 - Google Patents

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赵圣功
孙建卫
刘洪银
亓伟伟
王奉县
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王利
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Abstract

本发明属于钢铁技术领域，涉及一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法，包括：在Q195转炉冶炼完毕后，根据终点成分C≥0.08％炉次，出钢1/3～1/2时，加入铝质脱氧剂与硅质脱氧剂，其中，每吨钢中铝质脱氧剂的加入量M1＝(0.65～0.8kg)÷m，m为铝质脱氧剂中铝的质量百分比；每吨钢中硅质脱氧剂的加入量M2＝(0.35～0.45kg)÷n，n为硅质脱氧剂中硅的质量百分比。本发明通过铝、硅脱氧剂的配比，使得最终钢中硅含量由原0.10％～0.20％，降低到0.10％以下。既降低硅含量提高钢材表面质量，而且不易造成定径包连铸机结晶器水口絮流问题，提高钢水纯净度。

Description

一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法
技术领域
本发明属于钢铁技术领域，具体地，涉及一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法，转炉为50吨以下转炉，连铸中间包为滑块定径包，内径约为17mm。
背景技术
目前，生产企业在生产符合《GB/T 700碳素结构钢》中牌号Q195时的工艺路线为：转炉-底吹氩-连铸，Q195成分要求：C≤0.12％，Si≤0.30％，Mn≤0.50％，P≤0.035％，S≤0.040％，其余为Fe及夹杂物。由于C含量及Si含量要求非常低，在转炉冶炼时吹入大量的氧气进行脱碳、脱硅。发生的化学反应如下：
[C]+(O)→(CO)
[Si]+(O)→(SiO2)
一般的，50吨以下的小转炉且连铸结晶器水口使用定径浸入式水口的企业冶炼完毕后，转炉放钢过程中加入碳化硅、硅钙钡、硅铝钙钡或其他硅质脱氧剂进行脱氧。由于硅质脱氧剂中含有大量硅，于是在脱氧过程中会出现钢水“增硅”现象，Si含量增加0.05％～0.10％。在生产Q195钢时，产品最终化验成分中Si含量通常控制范围：0.10％～0.20％。
虽然有些企业用铝质脱氧剂代替硅质脱氧剂可以解决增硅，但是由于连铸采用定径浸入式水口，在连铸过程中会产生水口絮流、堵水口现象，造成非计划停产，甚至漏钢事故，影响正常的生产节奏。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法，通过调整铝质脱氧剂和硅质脱氧剂的配比，在满足后期连铸生产工艺要求下，将Q195钢中Si含量降低至0.10％以下。
根据Q195钢种的成分，计算与成分对应的理论活度氧平衡值，Q195钢的主合金成分为[Si]、[Mn]，在1600℃是硅氧平衡、锰氧平衡的计算式如下：
硅氧平衡：
锰氧平衡：
通过计算可以得出：在1600℃下，与0.15％[Si]平衡的活度氧为122ppm，从图1中可以发现当[Si]:0.15％、[Mn]:0.28％时，钢中活度氧的平衡元素以硅平衡为主。
在Q195实际生产时，钢中活度氧测定值为40ppm左右，因此说明此时与氧平衡的合金元素不是[Si]，可能是[Al]，为此计算1600℃的铝氧平衡：
通过计算可得，当钢中[Al]为0.001％时，钢中平衡的活度氧就可控制在40～50ppm。由以上的活度氧平衡计算可知，Q195钢在转炉出钢后控制钢中活度氧含量的合金元素仍然是[Al]。
基于以上理论计算，钢中[Si]不是控制Q195钢活度氧的合金元素，因此在维持钢中活度氧40～50ppm不变的前提下，可以通过脱氧合金种类的调整达到控制出钢合金化后钢中[Si]≤0.10％的目的。
本发明的具体技术方案如下：
本发明提供一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法，包括：
在Q195转炉冶炼完毕后，根据终点成分C≥0.08％炉次，出钢1/3～1/2时，加入铝质脱氧剂与硅质脱氧剂，其中，
每吨钢中铝质脱氧剂的加入量M1＝(0.65～0.8kg)÷m，m为铝质脱氧剂中铝的质量百分比；
每吨钢中硅质脱氧剂的加入量M2＝(0.35～0.45kg)÷n，n为硅质脱氧剂中硅的质量百分比。
作为优选地，所述转炉为设计容量50吨以下的转炉，连铸机中间包为滑块定径包。
作为优选地，所述铝质脱氧剂包括钢芯铝、铝铁、铝粒、铝锰铁和铝锰钛中的一种或几种(各个企业铝质脱氧剂的实际化学成分不同)。
作为优选地，所述硅质脱氧剂包括硅钙钡铝脱氧剂、碳化硅和硅钙钡中的一种或几种(各个企业硅质脱氧剂的实际化学成分不同)。
作为优选地，所述方法还包括对于过氧化炉次终点C含量每降低0.01％，补加铝质脱氧剂，每吨钢中铝质脱氧剂的加入量M3＝(0.20～0.25kg)÷m，其中，m为铝质脱氧剂中铝的质量百分比。
转炉冶炼完毕后，根据终点成分C≥0.08％炉次，出钢1/2时，加入钢芯铝，加入量为0.65～0.8kg/t钢，加入硅钙钡铝脱氧剂0.7～0.9kg/t钢(可根据脱氧剂成分折算成其他硅质脱氧剂)。其中，对于过氧化炉次终点C含量每降低0.01％，补加钢芯铝0.20～0.25kg/t钢。
根据“小转炉—定径包”的设备特点，在不改变设备前提下，添加铝质脱氧剂，减少硅质脱氧剂，通过铝、硅脱氧剂的配比，使得脱氧剂中Al/Si比达到1.8。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
通过铝、硅脱氧剂的配比，使得最终钢中硅含量由原0.10％～0.20％，降低到0.10％以下。既降低硅含量提高钢材表面质量，而且不易造成定径包连铸机结晶器水口絮流问题，提高钢水纯净度。
附图说明
图1为本发明中硅、锰与钢中活度氧的平衡关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、Q195碳素结构钢的生产工艺，以铸坯断面规格120mm×360mm，为例：
(1)生产工艺流程
铁水预处理-50t转炉-吹氩-矩形坯连铸机；
(2)制备工艺
转炉装入量为45吨。转炉炉渣碱度控制在3.5，放钢温度以拉碳温度为依据，当拉碳温度等于放钢温度时可进行放钢操作，采用挡渣塞和挡渣球挡渣出钢，出渣3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢渣渣厚≤100mm。，严格控制出钢过程的下渣情况，转炉冶炼终点成分控制：C：0.08％，S：0.021％。当钢水出至1/4时开始均匀加入硅锰合金100kg，钢水出至3/4时≤加完，合金对准钢流冲击区加入。出钢1/3～1/2时，加入钢芯铝(铝含量约99％)0.80kg/t钢，加入硅钙钡铝脱氧剂(硅含量约50％)0.7kg/t钢。在钢水进吹氩站定氧，根据定氧结果及时调整补加脱氧剂加入量。
2、最终Q195钢的化学成分百分比如下：
C：0.09％，Si：0.04％，Mn：0.21％，P：0.033％，S：0.025％，Al：0.005％，其余为Fe元素和不可避免杂质。
实施例2
1、Q195碳素结构钢的生产工艺，以铸坯断面规格120mm×435mm，为例：
(1)生产工艺流程
铁水预处理-50t转炉-吹氩-矩形坯连铸机；
(2)制备工艺
转炉装入量为45吨。转炉炉渣碱度控制在3.0，放钢温度以拉碳温度为依据，当拉碳温度等于放钢温度时可进行放钢操作，采用挡渣塞和挡渣球挡渣出钢，出渣3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢渣渣厚≤100mm。，严格控制出钢过程的下渣情况，转炉冶炼终点成分控制：C：0.07％，S：0.025％。当钢水出至1/4时开始均匀加入硅锰合金90kg，钢水出至3/4时≤加完，合金对准钢流冲击区加入。出钢1/3～1/2时，加入钢芯铝(铝含量约99％)0.65kg/t钢，加入硅钙钡铝脱氧剂(硅含量约50％)0.9kg/t钢。在钢水进吹氩站定氧，根据定氧结果及时调整补加钢芯铝0.20kg/t钢。
2、最终Q195钢的化学成分百分比如下：
C：0.08％，Si：0.08％，Mn：0.20％，P：0.030％，S：0.019％，Al：0.003％，其余为Fe元素和不可避免杂质。
实施例3
1、Q195碳素结构钢的生产工艺，以铸坯断面规格120mm×435mm，为例：
(1)生产工艺流程
铁水预处理-50t转炉-吹氩-矩形坯连铸机；
(2)制备工艺
转炉装入量为45吨。转炉炉渣碱度控制在3.2，放钢温度以拉碳温度为依据，当拉碳温度等于放钢温度时可进行放钢操作，采用挡渣塞和挡渣球挡渣出钢，出渣3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢渣渣厚≤100mm。，严格控制出钢过程的下渣情况，转炉冶炼终点成分控制：C：0.07％，S：0.022％。当钢水出至1/4时开始均匀加入硅锰合金85kg，钢水出至3/4时≤加完，合金对准钢流冲击区加入。出钢1/3～1/2时，加入钢芯铝0.40kg/t钢(铝含量约99％)，加入铝锰铁0.50kg/t钢(铝含量约55％)，加入硅钙钡铝脱氧剂(硅含量约50％)0.9kg/t钢。在钢水进吹氩站定氧，根据定氧结果及时调整补加钢芯铝0.20kg/t钢。
2、最终Q195钢的化学成分百分比如下：
C：0.07％，Si：0.06％，Mn：0.21％，P：0.028％，S：0.018％，Al：0.002％，其余为Fe元素和不可避免杂质。
实施例4
1、Q195碳素结构钢的生产工艺，以铸坯断面规格120mm×285mm，为例：
(1)生产工艺流程
铁水预处理-50t转炉-吹氩-矩形坯连铸机；
(2)制备工艺
转炉装入量为45吨。转炉炉渣碱度控制在3.3，放钢温度以拉碳温度为依据，当拉碳温度等于放钢温度时可进行放钢操作，采用挡渣塞和挡渣球挡渣出钢，出渣3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢渣渣厚≤100mm。，严格控制出钢过程的下渣情况，转炉冶炼终点成分控制：C：0.08％，S：0.023％。当钢水出至1/4时开始均匀加入硅锰合金89kg，钢水出至3/4时≤加完，合金对准钢流冲击区加入。出钢1/3～1/2时，加入铝锰铁1.3kg/t钢(铝含量约55％)，加入硅钙钡脱氧剂0.75kg/t钢(硅含量约53％)。在钢水进吹氩站定氧，根据定氧结果及时调整补加脱氧剂加入量。
2、最终Q195钢的化学成分百分比如下：
C：0.06％，Si：0.06％，Mn：0.23％，P：0.025％，S：0.019％，Al：0.002％，其余为Fe元素和不可避免杂质。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施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，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都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 (5)

1.一种小转炉生产低碳低硅钢的脱氧方法，包括：
在Q195转炉冶炼完毕后，根据终点成分C≥0.08％炉次，出钢1/3～1/2时，加入铝质脱氧剂与硅质脱氧剂，其中，
每吨钢中铝质脱氧剂的加入量M1＝(0.65～0.8kg)÷m，m为铝质脱氧剂中铝的质量百分比；
每吨钢中硅质脱氧剂的加入量M2＝(0.35～0.45kg)÷n，n为硅质脱氧剂中硅的质量百分比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转炉为设计容量50吨以下的转炉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝质脱氧剂包括钢芯铝、铝铁、铝粒、铝锰铁和铝锰钛中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅质脱氧剂包括硅钙钡铝脱氧剂、碳化硅和硅钙钡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对于过氧化炉次终点C含量每降低0.01％，补加铝质脱氧剂，每吨钢中铝质脱氧剂的加入量M3＝(0.20～0.25kg)÷m，其中，m为铝质脱氧剂中铝的质量百分比。
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