CN109680121B - 减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺 - Google Patents

减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺 Download PDF

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Abstract

本发明主要属于钢铁材料的冶炼领域，具体涉及一种减少深拉拔切割钢丝中CaO‑SiO2‑Al2O3夹杂物的炼钢工艺。通过控制炼钢过程中出钢、预精炼以及精炼步骤的条件，减少深拉拔切割钢丝中CaO‑SiO2‑Al2O3系夹杂物的数量，进而提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。本发明所述炼钢工艺不改变炉料种类与原料控制要求，仅对操作转炉/电炉出钢、脱氧、出钢预精炼、精炼、连铸工艺进行改进与优化；能够有效地减少深拉拔切割钢丝中CaO‑SiO2‑Al2O3系夹杂物的数量，大幅度提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。

Description

减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺
技术领域
本发明主要属于钢铁材料的冶炼领域，具体涉及一种减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺。
背景技术
深拉拔切割钢丝径向尺寸约φ0.08～φ0.20mm，主要用于光伏发电晶体硅片、航空与半导体用石英片的切割加工。
为避免钢中夹杂物导致的拉拔断丝，深拉拔切割钢丝在炼钢过程中对夹杂物进行控制时，通常将夹杂物的化学成分控制为 CaO-SiO2-Al2O3系(CaO：30～40wt％，SiO2：40～60wt％，Al2O3： 10～20wt％)与MnO-SiO2-Al2O3系(MnO：30～50wt％，SiO2：30～50wt％，Al2O3：10～20wt％)。上述工艺不足在于，CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物中的Al2O3含量容易产生波动而进入相图中较高Al2O3含量的高熔点区域，该区域Al2O3质量百分含量约20～30％、熔点超过1500℃，会导致切割钢丝在深拉拔时发生断丝。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种减少深拉拔切割钢丝中 CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺，通过减少CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量，大幅度提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺，通过控制炼钢过程中出钢、预精炼以及精炼步骤的条件，减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量，以实现提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。
进一步地，在转炉/电炉出钢过程中进行挡渣操作，控制出钢结束后钢包内的下渣层厚度不超过40mm。
进一步地，在转炉/电炉出钢过程中，当出钢量为40-50％时，向钢包内加入低铝硅铁进行脱氧；并加入渣料进行预精炼，以实现前期造渣。
进一步地，向钢包内加入的低铝硅铁的量为1.5～3kg/吨钢，向钢包内加入的渣料包括冶金灰和预熔型精炼合成渣，加入的所述冶金灰和所述预熔型精炼合成渣的量为均不超过6kg/吨钢，所述渣料的碱度约为1-1.2，所述渣料中Al2O3的含量不超过10％。
进一步地，出钢结束后立即开启钢包底吹氩气通路，进行底吹氩气搅拌；具体为控制钢包底吹氩气的流量不超过160Nl/min，搅拌功率不超过40W/吨钢；
将钢包运送至钢包炉精炼工位的过程中，保持底吹氩气的流量不超过160Nl/min，搅拌功率不超过40W/吨钢。
进一步地，钢包精炼过程中，分两批加入冶金灰与预熔型精炼合成渣，控制每批次中所述冶金灰的加入量不超过6kg/吨钢，每批次中所述预熔型精炼合成渣的加入量不超过10kg/吨钢，然后利用电极加热实现快速成渣。
进一步地，精炼过程中，保持钢包内气氛压力大于1个大气压，氧气浓度不超过0.5％，精炼过程一直保持钢包底吹氩气搅拌，吨钢搅拌功率不超过60W/吨钢。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明所提供的炼钢工艺在不改变炉料种类与原料控制要求的前提下，仅对操作转炉/电炉出钢、脱氧、出钢预精炼、精炼、连铸工艺进行改进与优化；
(2)本发明所述炼钢工艺不增加原有工艺中各种原料的加入量；
(3)本发明所述炼钢工艺能够有效避免炉渣卷入钢液，因而能够有效地减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量，大幅度提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。
附图说明
图1为常规工艺条件下深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物成分分布；
图2为通过常规工艺以及本发明炼钢工艺获得的拔切割钢丝中 CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量变化柱状图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
在现有技术中，如图1所示，深拉拔切割钢丝在炼钢过程中对夹杂物进行控制时，CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物中的Al2O3含量容易产生波动而进入相图中较高Al2O3含量的高熔点区域，即图中方形空心点所示，该区域Al2O3质量百分含量约20～30％、熔点超过1500℃，会导致夹杂物变形性能恶化，而增加切割钢丝在深拉拔时的断丝频率。
本实施例提供一种减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺，通过控制炼钢过程中出钢、预精炼、以及精炼步骤的条件，减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量，进而提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。所述炼钢工艺包括以下步骤：
(1)在转炉/电炉出钢过程中，进行挡渣操作，控制出钢结束后钢包内下渣层的厚度不超过40mm。
在转炉/电炉出钢过程中，当出钢量为40％时，向钢包内加入低铝硅铁进行脱氧；并加入渣料进行预精炼，以实现前期造渣。
向钢包内加入的低铝硅铁的量为2.5kg/吨钢，向钢包内加入的渣料包括冶金灰和预熔型精炼合成渣，加入的所述冶金灰和所述预熔型精炼合成渣的量分别为3kg/吨钢、6kg/吨钢，所述渣料的碱度约为1，所述渣料中Al2O3的含量为10％；
(2)进行底吹氩搅拌：
出钢结束后立即开启钢包底吹氩气通路，进行底吹氩气搅拌；具体为控制钢包底吹氩气流量为120Nl/min，搅拌功率为30W/吨钢；
将钢包运送至钢包炉精炼工位的过程中，保持底吹氩气流量为 120Nl/min，搅拌功率为30W/吨钢；
(3)钢包精炼过程中，分两批加入冶金灰与预熔型精炼合成渣，控制每批次中所述冶金灰的加入量为4kg/吨钢，每批次中所述预熔型精炼合成渣的加入量为7kg/吨钢，然后利用电极加热实现快速成渣；
精炼过程中，保持钢包内气氛压力大于1个大气压，氧气浓度不超过0.5％，精炼过程一直保持钢包底吹氩搅拌，吨钢搅拌功率为50W/ 吨钢。
分别利用本实施例所述炼钢工艺以及常规炼钢工艺，对国内某钢厂进行了工业试验。如图2所示，利用常规炼钢工艺，深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物在所有夹杂物中的数量比例的范围为 12～30％；利用本实施例所述炼钢工艺，将深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物在所有夹杂物中的数量比例降至低于6％，大幅减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量，有效提高深拉拔性能。
实施例2
一种减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺，所述炼钢工艺包括以下步骤：
(1)在转炉/电炉出钢过程中，进行挡渣操作，控制出钢结束后钢包内的下渣层厚度为30mm；
在转炉/电炉出钢过程中，当出钢量为45％时，向钢包内加入低铝硅铁进行脱氧；并加入渣料进行预精炼，以实现前期造渣。
向钢包内加入的低铝硅铁的量为1.5kg/吨钢，向钢包内加入的渣料包括冶金灰和预熔型精炼合成渣，加入的所述冶金灰和所述预熔型精炼合成渣的量分别为5kg/吨钢、4kg/吨钢，所述渣料的碱度约为1.2，所述渣料中Al2O3的含量为8％；
(2)进行底吹氩搅拌：
出钢结束后立即开启钢包底吹氩气通路，进行底吹氩搅拌；具体为控制钢包底吹氩气流量为140Nl/min，搅拌功率为35W/吨钢；
将钢包运送至钢包炉精炼工位的过程中，保持底吹氩气流量为 140Nl/min，搅拌功率为35W/吨钢；
(3)钢包精炼过程中，分两批加入冶金灰与预熔型精炼合成渣，控制每批次中所述冶金灰的加入量为6kg/吨钢，每批次中所述预熔型精炼合成渣的加入量为10kg/吨钢，然后利用电极加热实现快速成渣；
精炼的过程中，保持钢包内气氛压力大于1个大气压，氧气浓度不超过0.5％，精炼过程一直保持钢包底吹氩搅拌，吨钢搅拌功率为 55W/吨钢。
利用本实施例所述炼钢工艺，可将深拉拔切割钢丝中 CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量数量比例降低至10％以下，有效提高钢丝的深拉拔性能。
实施例3
一种减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺，所述炼钢工艺包括以下步骤：
(1)在转炉/电炉出钢过程中，进行挡渣操作，控制出钢结束后钢包内的下渣层厚度为35mm；
在转炉/电炉出钢过程中，当出钢量为45％时，向钢包内加入低铝硅铁进行脱氧；并加入渣料进行预精炼，以实现前期造渣。
向钢包内加入的低铝硅铁的量为3kg/吨钢，向钢包内加入的渣料包括冶金灰和预熔型精炼合成渣，加入的所述冶金灰和所述预熔型精炼合成渣的量分别为6kg/吨钢、4kg/吨钢，所述渣料的碱度约为1.1，所述渣料中Al2O3的含量为9％；
(2)进行底吹氩搅拌：
出钢结束后立即开启钢包底吹氩气通路，进行底吹氩搅拌；具体为控制钢包底吹氩气流量为120Nl/min，搅拌功率为30W/吨钢；
将钢包运送至钢包炉精炼工位的过程中，保持底吹氩气流量为120Nl/min，搅拌功率为30W/吨钢；
(3)钢包精炼过程中，分两批加入冶金灰与预熔型精炼合成渣，控制每批次中所述冶金灰的加入量为5kg/吨钢，每批次中所述预熔型精炼合成渣的加入量为9kg/吨钢，然后利用电极加热实现快速成渣；
精炼的过程中，保持钢包内气氛压力大于1个大气压，氧气浓度为0.5％，精炼过程一直保持钢包底吹氩搅拌，吨钢搅拌功率为55W/ 吨钢。
利用本实施例所述炼钢工艺，可将深拉拔切割钢丝中 CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量数量比例降低至10％以下，有效提高钢丝的深拉拔性能。

Claims (5)

1.减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3夹杂物的炼钢工艺，其特征在于，通过控制炼钢过程中出钢、预精炼以及精炼步骤的条件，减少深拉拔切割钢丝中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的数量，以实现提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能；
在转炉/电炉出钢过程中进行挡渣操作，控制出钢结束后钢包内的下渣层厚度不超过40mm；
出钢结束后立即开启钢包底吹氩气通路，进行底吹氩气搅拌；具体为控制钢包底吹氩气的流量不超过160Nl/min，搅拌功率不超过40W/吨钢；
将钢包运送至钢包炉精炼工位的过程中，保持底吹氩气的流量不超过160Nl/min，搅拌功率不超过40W/吨钢。
2.根据权利要求1所述炼钢工艺，其特征在于，在转炉/电炉出钢过程中，当出钢量为40-50％时，向钢包内加入低铝硅铁进行脱氧；并加入渣料进行预精炼，以实现前期造渣。
3.根据权利要求2所述炼钢工艺，其特征在于，向钢包内加入的低铝硅铁的量为1.5～3kg/吨钢，向钢包内加入的渣料包括冶金灰和预熔型精炼合成渣，加入的所述冶金灰和所述预熔型精炼合成渣的量为均不超过6kg/吨钢，所述渣料的碱度为1-1.2，所述渣料中Al2O3的含量不超过10％。
4.根据权利要求1所述炼钢工艺，其特征在于，钢包精炼过程中，分两批加入冶金灰与预熔型精炼合成渣，控制每批次中所述冶金灰的加入量不超过6kg/吨钢，每批次中所述预熔型精炼合成渣的加入量不超过10kg/吨钢，然后利用电极加热实现快速成渣。
5.根据权利要求1所述炼钢工艺，其特征在于，精炼过程中，保持钢包内气氛压力大于1个大气压，氧气浓度不超过0.5％，精炼过程一直保持钢包底吹氩气搅拌，吨钢搅拌功率不超过60W/吨钢。
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