CN110029278A - 一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法,主要化学成分质量百分比为:C≤0.040%,Mn≤0.080%,Cr≤0.020%,Al≤0.0060%,P≤0.015%,S≤0.005%,Ti≤0.0030%,[O]≤0.0015%,[N]≤0.0050%。由上述的配方可知,本发明的一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法,在不利用RH脱氧脱碳的前提下,利用转炉高拉碳、底吹“后搅”实现转炉钢水超低碳含量且低氧含量的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种供3D打印机金属原料用低碳低铝钢生产的领域,具体涉及一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法。
背景技术
随着科技的发展,3D打印的应用越来越普及。在3D打印机中,会涉及到高纯净度超低碳低铝钢要求超低残余元素控制和高纯净度,而此钢在冶炼过程中转炉出钢的超低碳和高自由氧量,冶炼过程钢中残余Cr、Ti、Al含量不稳定,钢水硫含量脱除困难。
如何有效控制、降低钢水中的初始自由氧含量,以及钢中残余Cr、Ti、Al、S等元素,此钢生产的关键。通过转炉出钢前的高拉碳及底吹强搅拌,出钢时的硅铁合金及硅铁粉深脱氧,降低钢中氧含量;使用洁净的钢包盛钢水避免包壁残留旧钢水导致此钢种残余元素增多;LF精炼过程的快速升温后的造渣,合理底吹搅拌达到迅速高效的脱硫;足够的软搅拌冶炼去除夹杂。从而有效的控制钢水纯净度和钢中残余元素。
发明内容
本发明的目的在于:通过采用KR深脱硫铁水配加优质废钢,顶底吹复吹转炉吹炼及底吹后搅,转炉冶炼结束控制出钢C含量在0.02%~0.03%之间,出钢过程中对钢水进行适当脱氧,钢包使用清洁的钢包。出钢结束后将钢水转运到LF工位进行快速升温、渣面加脱氧剂进行扩散脱氧,以及加入一定量的石灰、萤石造渣及底吹有效搅拌达到深脱硫,后期软搅拌冶炼,并软吹8~20min后钢水转运到连铸浇注成150×150 mm~200×200 mm方坯,实现钢水残余元素的有效稳定控制,及钢水高纯净度的控制。
本发明所采取的技术方案是:
一种高纯净度超低碳低铝钢,化学成分按照质量百分比包括:C≤0.040%,Mn≤0.080%,Cr≤0.020%,Al≤0.0060%,P≤0.015%,S≤0.005%,Ti≤0.0030%,[O]≤0.0015%,[N]≤0.0050%。
生产如上所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的方法,包括以下步骤:
1)铁水首先进行KR搅拌脱硫,脱硫后铁水与优质废钢先后配加入转炉,转炉吹炼过程中使用底吹搅拌控制,实现低碳低自由氧量出钢,C=0.002~0.003%;
2)转炉吹炼结束使用清洁的钢包出钢,出钢时加合金,以及出钢过程中加脱氧剂进行钢水脱氧;
3)钢水转运到LF精炼工位后,首先进行钢水的快速升温,升温5~10min;
4)LF升温5~10min后加入石灰和萤石,继续升温化渣5~10min;
5)LF加入渣料再次升温5~10min后,使用钢包底吹大流量进行钢水搅拌充分脱硫;
6)LF精炼过程不间断的使用硅铁粉脱氧剂进行渣面扩散脱氧;
7)LF精炼前中期配加合金调整钢水成分;精炼中后期,控制底吹流量,进行钢水温度、渣系、成分微调、夹杂物上浮去除等方面的控制;
8)LF精炼结束,软吹8~20min,软吹结束后钢水转运到150×150 mm~200×200 mm方坯弧形连铸机进行浇注。
本发明进一步进一步对改进方案是,所述步骤1)中,优质废钢为自产碳素钢切头切尾坯料。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述步骤1)中,转炉底吹搅拌控制,在转炉吹炼高拉碳结束后,采用底吹“后搅”功能。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述“后搅”,根据副枪TSC测定的碳含量,将“后搅”流量设定在400~700Nm3/h,搅拌1~3min。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述步骤2)中,使用清洁的钢包,为不使用刚盛过含Cr、Ti且低Al 钢水的钢包,或者用之前盛过弹簧钢的钢包。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述步骤2)中,出钢时加硅铁合金,为出钢前在钢包内提前加入普通75%硅铁合金;以及出钢过程中加脱氧剂,为硅铁粉,并抛洒到钢流中。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述步骤4)中,石灰和萤石,两者按照2:1~3:1重量配加。
本发明更进一步进一步对改进方案是,石灰和萤石的配加量,根据LF精炼第一样钢水硫含量加入,S≤0.010%,石灰加2.5kg/t钢;0.010< S≤0.015%,石灰加4.5kg/t钢。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述步骤5)中,LF钢包底吹大流量,则为根据LF精炼中期,根据钢水残余硫含量,使用底吹旁通系统,底吹流量设定到600~1000 Nm3/h搅拌2~4min。
本发明更进一步进一步对改进方案是,所述步骤7)中,控制底吹流量在<200Nm3/h。
本发明的有益效果在于:
第一、本发明的一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法,在不利用RH脱氧脱碳的前提下,利用转炉高拉碳、底吹“后搅”实现转炉钢水超低碳含量且低氧含量的控制。
第二、本发明的一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法,利用快速升温、合理的钢包底吹搅拌,可以快速脱硫,将钢水S含量控制在≤0.005%,缩短LF精炼时间,同时达到LF过程钢水增碳量很少,≤0.015%。
第三、本发明的一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法,可以有效解决钢中残余Cr、Ti、Al含量高的问题,将钢中残余Al含量由0.007%左右,稳定在≤0.004%;残余Cr≤0.015%、Ti≤0.0015%。节约生产工艺成本,在实现钢水的高纯净度,为3D打印用原材料提供高品质金属粉末。
具体实施方式
本发明专利提供了一种高纯净度超低碳低铝钢及其生产方法。
下面通过具体实施方式对本发明技术方案做详细说明。
实例1
铁水KR脱硫扒渣后硫含量0.0015%,转炉配加87%铁水+13%自产废钢,TSC测定碳含量0.15%后,开底吹“后搅”1.5min,流量500 Nm3/h,转炉出钢C=0.023%,出钢S=0.013%。使用刚盛过弹簧钢的钢包,转炉钢水出钢前在钢包中加入硅铁合金,出钢过程中对准钢流抛洒60kg硅铁粉。LF升温7min后,钢水过热度80℃,加入石灰400kg,萤石150 kg,LF冶炼全程共加入渣面脱氧剂硅铁粉150kg。精炼中期,设定钢包底吹流量达到750 Nm3/h,搅拌2.5min,精炼中后期底吹流量设定为120 Nm3/h,进行钢水夹杂物的控制,软吹10min后钢水转运到连铸进行浇注成150×150 mm方坯。
最终成品C=0.031%,S=0.0020%、P=0.011%、Mn=0.038%、Al=0.002%、Cr=0.014%、Ti=0.0011%,氮含量0.0043%。
按照国标金相高倍检验评定,A类0/0.5级、B类0/0.5级、C类0级、D类0/0.5级。
实例2
铁水KR脱硫扒渣后硫含量0.003%,转炉配加85%铁水+15%自产废钢,TSC测定碳含量0.20%后,开底吹“后搅”3min,流量600 Nm3/h,转炉出钢C=0.015%,出钢S=0.013%。使用刚盛过弹簧钢的钢包,转炉钢水出钢前在钢包中加入硅铁合金,出钢过程中对准钢流抛洒80kg硅铁粉。LF升温5min后,钢水过热度75℃,加入石灰500kg,萤石200 kg,LF冶炼全程共加入渣面脱氧剂硅铁粉200kg。精炼中期,设定钢包底吹流量达到800 Nm3/h,搅拌3min,精炼中后期底吹流量设定为100 Nm3/h,进行钢水夹杂物的控制,软吹15min后钢水转运到连铸进行浇注成150×150 mm方坯。
最终成品C=0.026%,S=0.0014%、P=0.013%、Mn=0.045%、Al=0.003%、Cr=0.011%、Ti=0.0010%,氮含量0.0038%。
按照国标金相高倍检验评定,A类0/0.5级、B类0/0.5级、C类0级、D类0/0.5级。
实例3
铁水KR脱硫扒渣后硫含量0.0018%,转炉配加88%铁水+12%自产废钢,TSC测定碳含量0.17%后,开底吹“后搅”2min,流量550 Nm3/h,转炉出钢C=0.019%,出钢S=0.015%。使用刚盛过弹簧钢的钢包,转炉钢水出钢前在钢包中加入硅铁合金,出钢过程中对准钢流抛洒70kg硅铁粉。LF升温7min后,钢水过热度77℃,加入石灰600kg,萤石250 kg,LF冶炼全程共加入渣面脱氧剂硅铁粉250kg。精炼中期,设定钢包底吹流量达到850 Nm3/h,搅拌3min,精炼中后期底吹流量设定为150 Nm3/h,进行钢水夹杂物的控制,软吹18min后钢水转运到连铸进行浇注成150×150 mm方坯。
最终成品C=0.028%,S=0.0017%、P=0.011%、Mn=0.035%、Al=0.002%、Cr=0.012%、Ti=0.0010%,氮含量0.0041%。
按照国标金相高倍检验评定,A类0/0.5级、B类0级、C类0级、D类0/0.5级。
Claims (10)
1.一种高纯净度超低碳低铝钢,其特征在于:化学成分按照质量百分比包括:C≤0.040%,Mn≤0.080%,Cr≤0.020%,Al≤0.0060%,P≤0.015%,S≤0.005%,Ti≤0.0030%,[O]≤0.0015%,[N]≤0.0050%。
2.生产如权利要求1所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的方法,其特征在于包括以下步骤:
1)铁水首先进行KR搅拌脱硫,脱硫后铁水与优质废钢先后配加入转炉,转炉吹炼过程中使用底吹搅拌控制,实现低碳低自由氧量出钢,C=0.002~0.003%;
2)转炉吹炼结束使用清洁的钢包出钢,出钢时加合金,以及出钢过程中加脱氧剂进行钢水脱氧;
3)钢水转运到LF精炼工位后,首先进行钢水的快速升温,升温5~10min;
4)LF升温5~10min后加入石灰和萤石,继续升温化渣5~10min;
5)LF加入渣料再次升温5~10min后,使用钢包底吹大流量进行钢水搅拌充分脱硫;
6)LF精炼过程不间断的使用硅铁粉脱氧剂进行渣面扩散脱氧;
7)LF精炼前中期配加合金调整钢水成分;精炼中后期,控制底吹流量,进行钢水温度、渣系、成分微调、夹杂物上浮去除等方面的控制;
8)LF精炼结束,软吹8~20min,软吹结束后钢水转运到150×150 mm~200×200 mm方坯弧形连铸机进行浇注。
3.如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤1)中,优质废钢为自产碳素钢切头切尾坯料,此废钢S≤0.005%,Cr≤0.020%。
4.如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤1)中,转炉底吹搅拌控制,在转炉吹炼高拉碳结束后,采用底吹“后搅”功能;
所述“后搅”,根据副枪TSC测定的碳含量,将“后搅”流量设定在400~700Nm3/h,搅拌1~3min。
5. 如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤2)中,使用清洁的钢包,为不使用刚盛过含Cr、Ti且低Al 钢水的钢包,或者用之前盛过弹簧钢的钢包。
6.如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤2)中,出钢时加硅铁合金,为出钢前在钢包内提前加入普通75%硅铁合金;以及出钢过程中加脱氧剂,为硅铁粉,并抛洒到钢流中。
7.如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤4)中,石灰和萤石,两者按照2:1~3:1重量配加。
8. 如权利要求7所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:石灰和萤石的配加量,根据LF精炼第一样钢水硫含量加入,S≤0.010%,石灰加2.5kg/t钢;0.010<S≤0.015%,石灰加4.5kg/t钢。
9. 如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤5)中,LF钢包底吹大流量,则为根据LF精炼中期,根据钢水残余硫含量,使用底吹旁通系统,底吹流量设定到600~1000 Nm3/h搅拌2~4min。
10.如权利要求2所述的一种高纯净度超低碳低铝钢的生产方法,其特征在于:所述步骤7)中,控制底吹流量在<200Nm3/h。
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