CN109943683B - 一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法 - Google Patents
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Abstract
一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，实现LF精炼炉加小方坯连铸机顺利生产质量合格的高级别冷镦钢。本发明在LF精炼炉的控制采用先期一次加够Al、后期一次调合合金、降S、控N和弱吹的方法；连铸过程控制采用保护浇铸，铸坯以恒拉速状态进行输出的方法。通过本发明的实施，首次实现了LF炉工艺配备小方坯连铸工艺生产高级别合金冷镦钢的生产顺行，同时保证其钢质纯净度和用户的使用要求，为此类钢种的开发奠定了一定的基础。
Description
技术领域
本发明属于炉外精炼技术和连铸技术领域，尤其涉及一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法。
背景技术
高级别合金冷镦钢(ML20MnTiB)钢种主要成分如表1所示：
表1
该钢种成分控制难度不大，但是此钢种在使用过程中对钢质的纯净度和均匀性要求很高，而某钢厂160mm*160mm断面的小方坯生产线精炼炉无真空脱气设备，对钢水纯净度保证困难，连铸机无钢包旋转台、浸入式水口密封为配重方式，对保护浇铸的效果影响较大。
发明内容
本发明提供了一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，实现LF精炼炉加小方坯连铸机顺利生产质量合格的高级别冷镦钢。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，具体包括如下步骤：
1)LF精炼炉控制：
a)顶渣控制采取先加铝快速脱除原始渣中的氧，后加造渣料进行顶渣改质的方式，具体为：冶炼开始调整氩气流量为200NL/min-500NL/min搅拌，同时根据钢种成分的要求含铝和计算脱氧所需铝含铝，一次性加入铝线段搅拌1分钟-3分钟后立即加入造渣料；
b)造渣料加入完毕后，加热升温20℃-40℃，同时调整氩气流量为60NL/min-120NL/min进行融化顶渣操作；
c)停止加热后调整氩气流量为100NL/min-250NL/min进行搅拌2-5分钟，使钢水温度和成分均匀，进行取样操作，取样后第二次加入造渣料，随后进行第二次加热升温10℃-30℃，同时调整氩气流量为60NL/min-120NL/min；
d)第二次加热停止后调整氩气流量为150NL/min-200NL/min进行搅拌1分钟-3分钟，此时根据取样化验的结果进行一次合金加入，再搅拌3分钟-5分钟后取样检验，随后打入硅钙线或铁钙线，首罐Ca含量控制在0.0015wt％～0.0050wt％，过程罐Ca含量控制在0.0010wt％～0.0050wt％，然后调整氩气流量20NL/min-50NL/min进行弱吹氩8分钟-10分钟后搬出开浇；
2)连铸过程控制保护浇铸，铸坯以恒拉速状态进行输出；
a)中包开浇前利用氩气管直接向中包内吹入氩气形成惰性气体保护气氛；
b)采取在大罐开浇前向中包内加入覆盖剂的保护方式，分别在长水口浇铸区均匀铺展覆盖剂，每侧中包铸流区域均匀铺展覆盖剂；
c)钢水浇铸全程采取长水口带氩气密封，进入水口采取配重密封，结晶器液面加保护渣密封的方式；
d)中包钢水开浇后以0.2-0.3m/min的速度升速至标准拉速，设定拉速后，铸坯以恒拉速状态进行输出。
上述步骤a)中铝线段加入量为：顶渣厚度≤80mm时，加入铝线段1.0Kg/吨钢-2.0Kg/吨钢；顶渣厚度＞80mm时，加入铝线段2.0Kg/吨钢-3.0Kg/吨钢；造渣料加入量为：钢水S≤0.025wt％时，白灰加入4Kg/吨钢-9Kg/吨钢，铝矾土加入1Kg/吨钢-5Kg/吨钢；钢水S＞0.025wt％时，白灰加入9Kg/吨钢-12Kg/吨钢，铝矾土加入2Kg/吨钢-8Kg/吨钢。
上述步骤c)中造渣料加入量为：白灰加入1Kg/吨钢-5Kg/吨钢，铝矾土加入0.1Kg/吨钢-2Kg/吨钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，实现LF精炼炉加小方坯连铸机顺利生产质量合格的高级别冷镦钢。通过本发明的实施，首次实现了LF炉工艺配备小方坯连铸工艺生产高级别合金冷镦钢的生产顺行，同时保证其钢质纯净度和用户的使用要求，为此类钢种的开发奠定了一定的基础。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明：
一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，具体包括如下步骤：
1)LF精炼炉控制：先期一次加够Al、后期一次调合合金、降S、控N和弱吹。
a)顶渣控制采取先加铝快速脱除原始渣中的氧，后加造渣料进行顶渣改质的方式，具体为：冶炼开始调整氩气流量为200NL/min-500NL/min搅拌，同时根据钢种成分的要求含铝和计算脱氧所需铝含铝，一次性加入铝线段搅拌1分钟-3分钟后立即加入造渣料；
b)造渣料加入完毕后，加热升温20℃-40℃，同时调整氩气流量为60NL/min-120NL/min进行融化顶渣操作；
c)停止加热后调整氩气流量为100NL/min-250NL/min进行搅拌2-5分钟，使钢水温度和成分均匀，进行取样操作，取样后第二次加入造渣料，随后进行第二次加热升温10℃-30℃，同时调整氩气流量为60NL/min-120NL/min；
d)第二次加热停止后调整氩气流量为150NL/min-200NL/min进行搅拌1分钟-3分钟，进一步降低钢水中硫的含量，此时根据取样化验的结果进行一次合金加入，再搅拌3分钟-5分钟后取样检验，随后利用打线机进行打入硅钙线或铁钙线，首罐Ca含量控制在0.0015wt％～0.0050wt％，过程罐Ca含量控制在0.0010wt％～0.0050wt％，然后调整氩气流量20NL/min-50NL/min进行弱吹氩8分钟-10分钟后搬出开浇；
冶炼全过程大大降低了加热时间和搅拌时间，进而减少钢水与空气接触的时间，从而很好控制了钢水的氮含量。
2)连铸过程控制保护浇铸，铸坯以恒拉速状态进行输出。
因钢种后续使用性能要求钢质纯净度和均匀性非常严格，否则会在使用过程中出现拉拔断裂或者冷镦开裂问题，因此在连铸过程中需重点防止二次氧化带来的夹杂及因拉速不稳定带来的凝固不均匀问题，具体控制如下：
a)中包开浇前利用氩气管直接向中包内吹入氩气形成惰性气体保护气氛；
b)采取在大罐开浇前向中包内加入覆盖剂的保护方式，根据中包容量分别在长水口浇铸区均匀铺展一定量覆盖剂，每侧中包铸流区域均匀铺展一定量覆盖剂，如此保证大罐钢水下流后及时被保护；
c)钢水浇铸全程采取长水口带氩气密封，进入水口采取配重密封，结晶器液面加保护渣密封的方式；
d)中包钢水开浇后以0.3m/s的速度升速至标准拉速，设定拉速后，铸坯以恒拉速状态进行输出。液位控制采取自动方式，保证铸坯稳定的拉速状态下输出，从而保证冷却的均匀进而保证铸坯组织均匀性。
上述步骤a)中铝线段加入量为：顶渣厚度≤80mm时，加入铝线段1.0Kg/吨钢-2.0Kg/吨钢；顶渣厚度＞80mm时，加入铝线段2.0Kg/吨钢-3.0Kg/吨钢；造渣料加入量为：钢水S≤0.025wt％时，白灰加入4Kg/吨钢-9Kg/吨钢，铝矾土加入1Kg/吨钢-5Kg/吨钢；钢水S＞0.025wt％时，白灰加入9Kg/吨钢-12Kg/吨钢，铝矾土加入2Kg/吨钢-8Kg/吨钢。
上述步骤c)中造渣料加入量为：白灰加入1Kg/吨钢-5Kg/吨钢，铝矾土加入0.1Kg/吨钢-2Kg/吨钢。
实施例1：
生产一罐断面为160mm*160mm的小方坯高级别合金冷镦钢，罐内钢水重量为90吨，将LF炉冶炼过程采取先期一次加够Al、后期一次调合合金、降S、控N和弱吹的方法进行，冶炼开始调整氩气流量为350NL/min搅拌，同时加入铝线段156Kg，搅拌1分钟后立即加入造渣料(白灰加入540kg，铝矾土加入180kg/吨钢)；造渣料加入完毕后，加热升温20℃-40℃，同时调整氩气流量为85NL/min进行融化顶渣操作；停止加热后进行调整氩气流量为200NL/min进行搅拌3分钟，然后进行取样操作，取样后第二次加入造渣料(白灰加入90kg，铝矾土加入27kg)，随后进行第二次加热升温10℃-30℃，同时调整氩气流量为80NL/min；加热停止后进行调整氩气流量为180NL/min进行搅拌1分钟，进一步降低钢水中硫的含量，此时根据取样化验的结果进行一次合金加入，再搅拌3分钟后取样检验，随后利用打线机进行打入硅钙线，然后调整氩气流量50NL/min进行弱吹氩8分钟，在此过程中成分检验结果显示合格，随后搬出。
连铸中包开浇前利用氩气管直接向中包内吹入氩气形成惰性气体保护气氛；首次采取在大罐开浇前向中包内加入覆盖剂的保护方式，即在长水口浇铸区均匀铺展40kg覆盖剂，每侧中包铸流区域均匀铺展20kg覆盖剂，保证了大罐钢水下流后及被保护；钢水浇铸全程采取长水口带氩气密封，进入水口采取配重密封，结晶器液面加保护渣密封的方式；中包钢水开浇后快速以0.3m/s的速度升速至1.8m/min，设定拉速后，液位控制采取自动方式，保证铸坯稳定的拉速状态下输出，从而保证冷却的均匀进而保证铸坯组织均匀性。
Claims (3)
1.一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，其特征在于，应用于160mm*160mm断面的小方坯生产，该生产线精炼炉无真空脱气设备，连铸机无钢包旋转台，浸入式水口密封为配重方式，具体包括如下步骤：
1)LF精炼炉控制：
a)顶渣控制采取先加铝快速脱除原始渣中的氧，后加造渣料进行顶渣改质的方式，具体为：冶炼开始调整氩气流量为200NL/min-500NL/min搅拌，同时根据钢种成分的要求含铝和计算脱氧所需铝含铝，一次性加入铝线段搅拌1分钟-3分钟后立即加入造渣料；
b)造渣料加入完毕后，加热升温20℃-40℃，同时调整氩气流量为60NL/min-120NL/min进行融化顶渣操作；
c)停止加热后调整氩气流量为100NL/min-250NL/min进行搅拌2-5分钟，使钢水温度和成分均匀，进行取样操作，取样后第二次加入造渣料，随后进行第二次加热升温10℃-30℃，同时调整氩气流量为60NL/min-120NL/min；
d)第二次加热停止后调整氩气流量为150NL/min-200NL/min进行搅拌1分钟-3分钟，此时根据取样化验的结果进行一次合金加入，再搅拌3分钟-5分钟后取样检验，随后打入硅钙线或铁钙线，首罐Ca含量控制在0.0015wt％～0.0050wt％，过程罐Ca含量控制在0.0010wt％～0.0050wt％，然后调整氩气流量20NL/min-50NL/min进行弱吹氩8分钟-10分钟后搬出开浇；
2)连铸过程控制保护浇铸，铸坯以恒拉速状态进行输出；
a)中包开浇前利用氩气管直接向中包内吹入氩气形成惰性气体保护气氛；
b)采取在大罐开浇前向中包内加入覆盖剂的保护方式，分别在长水口浇铸区均匀铺展覆盖剂，每侧中包铸流区域均匀铺展覆盖剂；
c)钢水浇铸全程采取长水口带氩气密封，进入水口采取配重密封，结晶器液面加保护渣密封的方式；
d)中包钢水开浇后以0.2-0.3m/min的速度升速至标准拉速，设定拉速后，铸坯以恒拉速状态进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，其特征在于，上述步骤a)中铝线段加入量为：顶渣厚度≤80mm时，加入铝线段1.0Kg/吨钢-2.0Kg/吨钢；顶渣厚度＞80mm时，加入铝线段2.0Kg/吨钢-3.0Kg/吨钢；造渣料加入量为：钢水S≤0.025wt％时，白灰加入4Kg/吨钢-9Kg/吨钢，铝矾土加入1Kg/吨钢-5Kg/吨钢；钢水S＞0.025wt％时，白灰加入9Kg/吨钢-12Kg/吨钢，铝矾土加入2Kg/吨钢-8Kg/吨钢。
3.根据权利要求1所述的一种小方坯生产合金冷镦钢的精炼和连铸方法，其特征在于，上述步骤c)中造渣料加入量为：白灰加入1Kg/吨钢-5Kg/吨钢，铝矾土加入0.1Kg/吨钢-2Kg/吨钢。
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