CN109848382A

CN109848382A - 一种炼钢工艺中钛合金化的方法

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Publication number: CN109848382A
Application number: CN201910089095.1A
Authority: CN
Inventors: 李彩云
Original assignee: Lingyuan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Lingyuan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种炼钢工艺中钛合金化的方法。本发明的钢水初合金化后在连铸机开始浇铸前，对中间包实施保护浇铸措施或不实施；打开钢包前安装保护浇铸套管或不安装；在钢水出钢过程中及结束后不进行深度脱氧。本发明解决了钛合金化前必须投入深度脱氧和炉外精炼成本的问题，以及钛合金化钛收得率低和收得率不稳定的问题。

Description

一种炼钢工艺中钛合金化的方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种炼钢工艺中钛合金化的方法。

背景技术

目前长(板)材低合金高强钢微合金化提高强度，普遍采用添加铌、钒、钛三种合金元素，但钒、铌受资源限制，价格较高。钛与氧的结合能力弱于铝而强于硅和锰，冶炼过程中如果钢液未经适当脱氧就就加入钛会导致钢中生成大量的含钛化合物，影响钛的收得率和收得率的稳定性；这些钛的化合物夹杂会改变连铸保护渣的成分和性质，易引起侵入式水口结瘤，阻碍连铸生成顺行。

因此传统炼钢工艺中采用钛合金化技术，首先通过深度脱氧或采用炉外精炼方式将降低钢水中自由氧，加入铝或铝合金制品使钢中含有酸溶铝再进行钛合金化。连铸工序必须进行保护浇注，即便如此，在热力学条件下钛仍会与钢中残余氧等元素结合生成氧及其他化合物，因此传统炼钢工艺中技术中钛元素收得率仅为20-60％左右。

钛合金化前深度脱氧或炉外精炼需投入脱氧或精炼成本。

由于钛性质活波，成分控制难度较大，成本投入高，容易造成钢性能波动，限制了钛微合金化技术的广泛应用。

发明内容

针对现有技术普遍存在脱氧或精炼成本过高的问题，本发明提供一种炼钢工艺中钛合金化的方法，不需要对钢水深度脱氧，避免连铸工序钢水浇铸过程中絮流，目的是提高钛的收得率，降低生产成本。

本发明的炼钢工艺中钛合金化的方法，按照以下步骤进行：

(1)钢水初合金化后在连铸机开始浇铸前，对中间包实施保护浇铸措施或不实施；

(2)打开钢包前安装保护浇铸套管或不安装；

(3)打开钢包后钢水进入中间包后由浸入式水口流入结晶器；

(4)钢水进入结晶器后凝固前，使用预先布置好的喂丝(线)机向结晶器内喂入钛合金包芯丝或线；

(5)钛合金包芯丝或线在结晶器内钢水中熔化，利用钢水冲击力搅拌，使得钢水钛含量达到工艺要求；

(6)钢水经过结晶器形成初生坯壳，在连铸机内进一步冷却后得到含有符合工艺要求的Ti和工艺要求的其他元素以及余量的Fe和不可避免的杂质的连铸坯。

其中所述中间包保护浇铸措施包括中间包与包盖间的密封措施和包盖上方覆盖石棉毡或其他覆盖物。

在连铸各流次结晶器前至少设置1台喂丝或线机。

所述的喂丝或线机包括单孔喂丝或线机、双孔喂丝或线机及双孔以上喂丝或机。

所述的连铸机包括方坯连铸机、板坯连铸机及其他异形坯连铸机。

所述钛合金包芯丝或线在结晶器喂入，包括中间包、中间包和结晶器连接部分。

所述的钛合金包芯丝或线包括钛合金粉末包芯丝(线)和其他钛合金制品丝(线)。

所述的钢水经过结晶器形成初生坯壳的合金化步骤包括：每秒喂线或私速度通过喂线活丝速度根据计算公式速度V＝目标成分/合金包芯丝或丝钛含量/80～95％×1000000/合金丝或线米单重×结晶器宽度×结晶器厚度×7.6×拉速/60确定。

所述的连铸机内冷却包括气雾冷却方式和水冷却方式。

所述的钢水出钢过程中或出钢结束后对钢水不进行深度脱氧。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

现有钛合金化技术是采用在转炉出钢结束后深度脱氧，并在LF精炼过程中对钢水扩散脱氧后加入钛铁进行合金化，其收得率仅为55％左右。本发明解决了钛合金化钛收得率低和收得率不稳定的问题。

本发明解决了钢水钛合金化前必须进行深度脱氧并使钢水中含有酸溶铝的问题。

本发明解决了生产含钛钢连铸工序必须进行完善保护浇铸措施才能保证钢水可浇性的问题。

本发明解决了钛合金化前必须投入深度脱氧和炉外精炼成本的问题。

在现有技术中，钛合金化前需在LF精炼工序对钢水进行顶渣扩散脱氧、造渣，其工艺所需基本材料如下：

除以上LF精炼造渣、脱氧材料投入外，转炉出钢过程还需投入1.0kg/t以上的强脱氧剂，如铝线、铝铁，进行预脱氧，采用结晶器喂丝工艺避免了转炉预脱氧和精炼造渣投入，根据上表吨钢成本降低80元以上。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例以生产20CrMnTi时标准中[Ti]元素范围0.040～0.100％，为例进行说明。

本实施例的炼钢工艺中的钛合金化方法包括：

(1)钢水初合金化后在连铸机开始浇铸前，对中间包实施保护浇铸措施；

(2)打开钢包前安装保护浇铸套管；

(3)打开钢包后钢水进入中间包后在由浸入式水口流入结晶器；

(4)钢水进入结晶器后，凝固前，使用预先布置好的喂丝或线机向结晶器内喂入钛合金包芯丝或线；

(5)钛合金包芯丝(线)在结晶器内钢水中熔化，利用钢水冲击力搅拌，使得钢水钛含量达到工艺要求；

其中步骤(6)钢水进入结晶器后，凝固前，使用预先布置好的喂丝(线)机，向结晶器内喂入钛合金包芯丝(线)或其他钛合金线，钛合金线由喂丝(线)机进线导管或导轮进入压下轮和传动轮之间，穿过压下轮和传动轮之间后进入喂丝(线)导管入口，导管出口对准结晶器内壁与浸入式水口之间钢水液面。

本实施例还包括开启喂丝(线)机时，控制压下轮压下后进行微调，将压下轮微调至具有足够的摩擦力输送钛合金包芯丝。

根据喂线速度计算速度V＝目标成分/合金包芯丝或丝钛含量/80～95％×1000000/合金丝或线米单重×结晶器宽度×结晶器厚度×7.6×拉速/60确定，根据计算结果调整喂丝 (线)机速度，使喂丝机将钛合金包芯丝(线)按照预先设置好的喂丝速度送入结晶器内钢水中。

钛合金包芯丝(线)在结晶器内钢水中熔化，利用钢水流入结晶器内的动力学条件将钛元素搅拌均匀，钢水在结晶器内形成坯壳，初生铸坯在连铸机经进一步冷却，得到含有符合工艺要求的Ti和工艺要求的其他元素以及余量的Fe和不可避免的杂质的连铸坯。

本实施例中如需达到生产20CrMnTi时标准中[Ti]元素范围0.040～0.100％标准要求的下限，即0.040％，按照现有技术合金加入量：

合金加入量＝0.040％/合金收得率/合金中[Ti]含量×1000

＝0.040％/55％％/32％×1000＝1.78kg/t(钛铁标准牌号FeTi30A，实际钛含量为32％)。

采用本实施例的结晶器喂丝(线)工艺如需达到标准下限，即0.040％，需喂入钛合金丝(线)：

合金加入量＝0.040％/合金收得率/合金中[Ti]含量×1000

＝0.040/85％/19.35％×1000＝2.43kg/t(钛合金丝暂无国家标准，其芯粉中[Ti] 含量40％，合金线重62g/m，芯粉重30g/m)

使用两种不同方法使钢中化学成分如需达到0.040％所需纯[Ti]分别为：

钛铁中纯[Ti]含量＝1.03～1.78×32％＝0.570kg/t；

钛合金线中纯[Ti]含量＝2.45×40％×(30/62)＝0.474kg/t。

本实施例结晶器喂丝钛合金化应用于大批量工业生产：

生产某钢种采用结晶器喂丝工艺进行钛合金化，其喂丝速度为0.20m/s，浇铸周期为 20min，单流浇铸量为6.9t。

吨钢喂丝量＝喂丝速度×浇铸周期/钛合金线米单重(kg)/单流浇铸量

＝0.22×60×20×0.062/6.9＝2.15kg/t

经过对16个试样进行检验，[Ti]含量为0.031～0.037％，平均0.034％，进行收得率回归：

收得率＝成品元素含量/钛合金线喂入量/钛含量×1000

＝0.034％/2.15/19.35％×1000＝81.72％

即采用本发明的技术方案提高了钛合金化收得率。

采用本实施例结晶器喂丝工艺避免了转炉预脱氧和精炼造渣投入，吨钢成本降低80 元以上。

实施例2

本实施例具体方案为：按照实施例1方法设置喂丝或线机并进行调校；

钢水出钢时采用复合脱氧剂进行脱氧(非深度脱氧)或不使用脱氧剂，吹氩3-8min，钢水进入连铸机；

对中间包不实施保护浇铸措施，大包不安装大包保护浇铸套管；

钢水进入中间包，钢水液面高度达到中间包高度1/3时加入中间包覆盖剂，钢水液面达到中间包2/3时打开滑板或塞棒。

钢水由浸入式水口进入结晶器，开启喂丝机将钛合金包芯丝或线按照实施例1中步骤 (6)送入结晶器内钢水。

钛合金包芯丝或线在结晶器内钢水中熔化，利用钢水流入结晶器内的动力学条件将钛元素搅拌均匀，钢水在结晶器内形成坯壳，初生铸坯在连铸机经进一步冷却，得到含有符合工艺要求的Ti和工艺要求的其他元素以及余量的Fe和不可避免的杂质的连铸坯。

铸坯中具有0.031％-0.037％的Ti含量，Ti收得率为81.72％，生产成本与现有技术进行对比，吨钢生产成本降低81元。

实施例3

钢水出钢时采用复合脱氧剂进行脱氧(非深度脱氧)，吹氩3-8min；

钢水进行炉外精炼；

中间包实施保护浇铸措施，打开大包前安装大包保护浇铸套管；

钢水由浸入式水口进入结晶器，开启喂丝机将钛合金包芯丝或线按照实施例1中步骤(6)送入结晶器内钢水。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims

1.一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(2)打开钢包前安装保护浇铸套管或不安装；

(3)打开钢包后钢水进入中间包后由浸入式水口流入结晶器；

2.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述中间包保护浇铸措施包括中间包与包盖间的密封措施和包盖上方覆盖石棉毡或其他覆盖物。

3.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于在连铸各流次结晶器前至少设置1台喂丝或线机。

4.根据权利要求3所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述的喂丝或线机包括单孔喂丝或线机、双孔喂丝或线机及双孔以上喂丝或机。

5.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述的连铸机包括方坯连铸机、板坯连铸机及其他异形坯连铸机。

6.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述钛合金包芯丝或线在结晶器喂入，包括中间包、中间包和结晶器连接部分。

7.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述的钛合金包芯丝或线包括钛合金粉末包芯丝或线和其他钛合金制品丝或线。

8.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述的钢水经过结晶器形成初生坯壳的合金化步骤包括：每秒喂线或私速度通过喂线活丝速度根据计算公式速度V＝目标成分/合金包芯丝或丝钛含量/80-95％×1000000/合金丝或线米单重×结晶器宽度×结晶器厚度×7.6×拉速/60确定。

9.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于所述的连铸机内冷却包括气雾冷却方式和水冷却方式。

10.根据权利要求1所述的一种炼钢工艺中钛合金化的方法，其特征在于钢水出钢过程中或出钢结束后对钢水不进行深度脱氧。