CN109706286A - 一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，属于钢水冶炼过程残余元素控制领域，本发明通过优化出钢脱氧合金化顺序、渣料加入时机以及精炼过程造渣控制要点，使焊丝钢钢水钙含量稳定的控制在12ppm以下，可以有效减少焊接过程中的飞溅率。大幅提升产品内在质量，提高用户认可度，品牌效益增加，预计吨钢效益增加200元。

Description

一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法

技术领域

本发明涉及一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，属于钢水冶炼过程残余元素控制领域。

背景技术

目前，生产焊丝钢钙含量的控制方法均不够系统，未进行全流程的系统原因分析，主要控制思路是：提高转炉出钢温度，减少精炼过程石灰加入量，进而缩短精炼时间，以期望降低渣中CaO被还原的可能性。但往往在转炉出钢过程钢渣混冲的条件下，高氧化性钢水与加入的石灰系渣料以及部分炉渣充分反应，钢水中的C、Si、Al都具备还原CaO的条件，造成出钢后钢水钙含量就已经很高(10ppm以上)，加之精炼环节石灰加入量控制不当、使用普通硅铁带入的铝，在精炼渣碱度大于3.0的低碱度范围内，仍然具备还原CaO的能力，使得精炼过程钙含量仍然得不到有效控制，最终造成钢水成品钙含量超标，造成焊丝钢焊接过程中飞溅率偏高，而且不稳定。

发明内容

为克服现有转炉焊丝钢钙含量控制技术的缺点，本发明提供一种全流程的系统钙含量控制方案，该方法从CaO还原的热力学条件入手，进行全流程的控制，使钢水钙含量稳定控制在较低水平(小于12ppm)，提高钢水质量。

该控制方法包括原材料选择、转炉冶炼过程、出钢过程、脱氧合金化过程以及精炼造渣过程、成分调整过程的全流程控制。

本发明具体采用如下技术方案：

一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，其特征在于包括：

出钢过程控制：根据转炉终点氧含量，确定是否配加铝块脱氧，同时按照硅系——锰系顺序配加合金，取消石灰系渣料加入；铝块加入量按如下方式确定：

终点氧含量X(ppm)	吨钢铝块加入量(kg/吨钢)
		X≤500	0
500＜X≤800	0.6
		800＜X≤1000	1
X＞1000	2

精炼过程控制：在精炼初期加入精炼渣，控制石灰加入量，确保顶渣碱度小于3.0，降低CaO被还原的可能性；

造渣料以及部分合金的选择：转炉吹炼过程禁止加入返回渣，精炼过程补加低铝硅系合金调整硅成分。

控制原理：

为了解决转炉焊丝钢钙含量波动大的问题，经过反复试验对比数据分析得出，溶解于钢液中的C、Si、Al还原渣中CaO的热力学条件是具备的，但要受温度、溶解氧含量和精炼渣碱度的影响力。

(1)温度的影响：C、Si、Al还原渣中CaO的能力随温度升高而增大，而在出钢和精炼初期，CaO被还原的可能性更大。在同一温度下，Al还原CaO在热力学上比C、Si更具有优越性。在大气条件下出钢和精炼，当温度不小于1600℃，C有条件还原CaO而使钙进入钢液。因此，在出钢过程取消石灰系渣料加入；同时在精炼初期加入精炼渣，控制石灰加入量，降低CaO被还原的可能性。

(2)精炼渣的影响：随着精炼渣碱度的提高，渣中自由的CaO含量增加，CaO的活度也增大，使C、Si、Al还原渣中CaO的趋势增大，有利于钙进入钢液。在出钢过程中(钢渣混出的条件下)温度不小于1600℃、溶解氧不小于35ppm，钢水内C、Si、Al都具备还原CaO的条件，当精炼进入中后期温度不小于1524℃，溶解氧不小于5ppm，在精炼渣碱度大于3.0的低碱度范围内，Al仍然具备较强还原CaO的条件，而只有在碱度不大于3.0的低碱度渣下，Al才不具备还原CaO的条件。

(3)溶解氧含量的影响：随着钢液中的溶解氧含量增高，渣中CaO还原的趋势越强。因此，在出钢和精炼初期，CaO被还原的可能性更大。为了阻止CaO的还原，应尽早用铝对钢液完全脱氧，降低溶解氧含量，是减少钢中含钙量的措施之一，否则即使进入精炼后期，Al还原CaO的条件都是存在的。

本发明的转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，主要思路是在保证精炼工序正常造渣的前提下，控制转炉吹炼中期以后至精炼结束期间石灰系渣料以及含铝合金的加入时机，以达到最大限度减少钙在钢水中被还原的可能性。首先，转炉吹炼中期以后至精炼结束期间涉及到的石灰系渣料包括返回渣、石灰、精炼渣，因C、Si、Al还原渣中CaO的能力随温度升高而增大，所以为降低CaO被还原的可能性，在转炉吹炼中期以后至精炼初期钢水温度较高时，需严格控制石灰系渣料(石灰、返回渣、精炼渣)加入，即在转炉吹炼过程禁止加入返回渣、出钢过程取消石灰加入，但为保证正常造渣，在精炼初期选取CaO含量相对石灰较低的精炼渣加入用于造渣，同时控制精炼过程石灰加入量。其次，随着钢液中的溶解氧含量增高，渣中CaO还原的趋势越强，为了阻止CaO的还原，应尽早用强氧化剂(铝或硅)对钢液完全脱氧，降低溶解氧含量，但也要考虑到钢水铝含量过高会影响钢水流动性，因此需根据转炉终点氧含量，确定是否配加及配加多少铝块脱氧，之后按照硅系—锰系顺序(由强到弱顺序)配加合金。另外，在精炼期间Al具备较强还原CaO的条件，应尽可能控制精炼过程含铝合金加入，优先选择低铝系合金(如低铝硅铁)。通过采取相关措施，使焊丝钢钢水钙含量稳定的控制在12ppm以下，可以有效减少焊接过程中的飞溅率。大幅提升产品内在质量，提高用户认可度，品牌效益增加，预计吨钢效益增加200元。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下实施例并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，采用转炉初炼、精炼、连铸小方坯流程；使焊丝钢钙含量控制在12ppm以下，满足焊丝钢用户对钙含量的控制要求，具体步骤如下：

1、出钢过程控制：根据终点钢水氧含量1100ppm，在出钢10秒左右加入2kg/吨钢的铝块进行脱氧，在出钢30秒左右开始加入硅铁，之后配加低碳锰铁，禁止加入石灰系渣料。

2、精炼初期加入3kg/吨钢的精炼渣进行造渣，之后根据渣况少量补加石灰及萤石，控制炉渣碱度小于等于3.0。

3、转炉吹炼过程禁止加入返回渣(如磁选粉等)，精炼过程补加硅系合金选用低铝硅铁。

4、钢水钙含量在不同取样时机的变化情况如下表：

实施例2

一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，采用转炉初炼、精炼、连铸小方坯流程；使焊丝钢钙含量控制在12ppm以下，满足焊丝钢用户对钙含量的控制要求，具体步骤如下：

1、出钢过程控制：根据终点钢水氧含量850ppm，在出钢10秒左右加入1kg/吨钢的铝块进行脱氧，在出钢30秒左右开始加入硅铁，之后配加低碳锰铁，禁止加入石灰系渣料。

2、精炼初期加入3kg/吨钢的精炼渣进行造渣，之后根据渣况少量补加石灰及萤石，控制炉渣碱度小于等于3.0。

3、转炉吹炼过程禁止加入返回渣(如磁选粉等)，精炼过程补加硅系合金选用低铝硅铁。

4、钢水钙含量在不同取样时机的变化情况如下表：

实施例3

一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，采用转炉初炼、精炼、连铸小方坯流程；使焊丝钢钙含量控制在12ppm以下，满足焊丝钢用户对钙含量的控制要求，具体步骤如下：

1、出钢过程控制：根据终点钢水氧含量760ppm，在出钢10秒左右加入0.6kg/吨钢的铝块进行脱氧，在出钢30秒左右开始加入硅铁，之后配加低碳锰铁，禁止加入石灰系渣料。

2、精炼初期加入3kg/吨钢的精炼渣进行造渣，之后根据渣况少量补加石灰及萤石，控制炉渣碱度小于等于3.0。

3、转炉吹炼过程禁止加入返回渣(如磁选粉等)，精炼过程补加硅系合金选用低铝硅铁。

4、钢水钙含量在不同取样时机的变化情况如下表：

实施例4

一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，采用转炉初炼、精炼、连铸小方坯流程；使焊丝钢钙含量控制在12ppm以下，满足焊丝钢用户对钙含量的控制要求，具体步骤如下：

1、出钢过程控制：根据终点钢水氧含量480ppm，在出钢30秒左右开始加入硅铁，之后配加低碳锰铁，禁止加入石灰系渣料。

2、精炼初期加入3kg/吨钢的精炼渣进行造渣，之后根据渣况少量补加石灰及萤石，控制炉渣碱度小于等于3.0。

3、转炉吹炼过程禁止加入返回渣(如磁选粉等)，精炼过程补加硅系合金选用低铝硅铁。

4、钢水钙含量在不同取样时机的变化情况如下表：

对比例5

未采用以上相关措施时，具体步骤实例如下：

1、转炉吹炼8分钟时加入850kg返回渣降温，出钢过程控制：终点钢水氧含量750ppm，在出钢10秒左右加入0.1kg/吨钢的铝块进行脱氧，在出钢30秒左右开始加入硅铁，之后配加低碳锰铁，同时加入0.3kg/吨钢的活性石灰提前造渣。

2、精炼初期加入0.2kg/吨钢、3kg/吨钢的精炼渣进行造渣，之后根据渣况少量补加石灰及萤石。

3、精炼样一后因硅低于判定下限0.12％，补加普通硅铁200kg。

4、钢水钙含量在不同取样时机的变化情况如下表：

实例3与实例5对比分析：

1、实例5在转炉吹炼中后期，采用返回渣降温，同时在出钢过程加入石灰造渣，而实例3在转炉吹炼中后期采用返矿降温，出钢过程未加入石灰，同时提高铝块加入量，加强了出钢过程前期脱氧强度，对比实例3与实例5炉后过程样钙含量，实例3较实例5低4ppm。

2、实例5在精炼初期加入0.2kg/吨钢石灰和3kg/吨钢精炼渣造渣，同时在样一后补加普通硅铁增硅，而实例3在精炼初期仅加入3kg/吨钢精炼渣造渣，使用低铝硅铁调整硅成分，对比实例3与实例5精炼样二较精炼样一钙含量增加幅度，实例3增加1ppm、实例5增加4ppm，实例3较实例5钢水钙含量少增加3ppm。

Claims (3)

1.一种转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，其特征在于包括：

出钢过程控制：根据转炉终点氧含量，确定是否配加铝块脱氧，同时按照硅系——锰系顺序配加合金，取消石灰系渣料加入；铝块加入量按如下方式确定：

精炼过程控制：在精炼初期加入精炼渣，控制石灰加入量，确保顶渣碱度小于3.0，降低CaO被还原的可能性；

造渣料以及部分合金的选择：转炉吹炼过程禁止加入返回渣，精炼过程补加低铝硅系合金调整硅成分。

2.如权利要求1所述的转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，其特征在于所述低铝硅系合金选用低铝硅铁。

3.如权利要求1所述的转炉焊丝钢冶炼过程钙含量的控制方法，其特征在于钢水钙含量稳定控制在12ppm以下。