CN110117698B - 超低铝超低硫低合金钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低铝超低硫低合金钢的生产方法，属于钢铁冶炼技术领域。它包括采用不含LF钢包炉的KR脱硫‑LD‑RH‑CC工艺制备超低铝超低硫低合金钢；低合金钢以质量百分比为计包含Als≤0.0030％、S≤0.0025％、合金量在1.5～3.5％之间；且RH合金化时添加不易增加Als含量的合金元素并配合吹氧，在吹氧操作结束后进行RH补充脱硫，保证RH处理后钢液中S≤0.0022％，Als≤0.0028％。本发明设计的工艺方法在保证各合金元素含量基础上，还能提高产品的磁性、焊接性、抗冲击性及良好的力学性能。

Description

超低铝超低硫低合金钢的生产方法

技术领域

本发明涉及一种低合金钢，属于钢铁冶炼技术领域，具体地涉及一种超低铝超低硫低合金钢的生产方法。

背景技术

超低铝超低硫低合金钢可应用于氧化物冶金技术领域，一方面通过控制合金钢中硫元素、铝元素等含量，另一方面通过相关冶炼工艺控制氧化物夹杂粒子的尺寸、形状、分布等，从而达到改善钢板力学性能、焊接性能等目的。该超低铝超低硫低合金钢也可应用于对磁性有要求的钢铁冶炼技术领域，一方面超低铝和超低硫可获得较好的磁性，同时因为不添加成本高昂的铝合金，可以低成本生产磁性好的低合金钢。

上述控制因素缺一不可，这是因为当Als含量为0.01％时，产品铁损值达到最高，当Als含量大于0.01％时，又会促进钢板氧化造成轧辊磨损严重，且钢板硬度高，使冲片性降低，而Als含量在0.1％以上，还会降低钢板磁感，因为工艺生产中，铝含量高引起浇注时易结瘤及铸坯表面易结疤、成品表面缺陷多，此外，在成品退火时再结晶过程之前高铝沿亚晶界或原晶界处析出AlN，促使(111)晶粒优先生核和长大，AlN抑制效果过强，得不到成品退火再结晶所期望的织构，成品的磁性也会下降。并且，当铝含量较高时，其还容易与中包熔解氧形成Al₂O₃等，这些有害夹杂物极大地降低了钢板的力学性能和焊接性能，使得焊接线能量低，且焊接区易断裂。

因此，有必要制备一种能够很好的应用于氧化物冶金技术领域和对磁性有要求的钢铁冶炼技术领域的超低铝超低硫低合金钢。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种超低铝超低硫低合金钢的生产方法；该制备方法解决了KR脱硫工艺、转炉的炉渣和废钢返硫，转炉和RH合金化时的合金增Als、RH补充脱硫时的渣中(Al₂O₃)被还原增Als以及大包和真空室残钢残渣增Als等问题；实现了较好地控制Als、S及合金元素含量。

为实现上述目的，本发明公开了一种超低铝超低硫低合金钢的生产方法，它包括采用不含LF钢包炉的KR脱硫-LD-RH-CC工艺制备超低铝超低硫低合金钢；所述低合金钢以质量百分比为计包含Als≤0.0030％、S≤0.0025％、合金量在1.5～3.5％之间；

RH合金化工艺添加不易增加Als含量的合金元素并配合吹氧，在吹氧操作结束后进行RH补充脱硫，保证RH处理后钢液中S≤0.0022％，Als≤0.0028％。

进一步地，控制中包熔解氧含量为12～25ppm，所述合金元素包含质量百分比含量为0.01～0.02％的Ti元素。

这是因为常规采用铝脱氧时，中包熔解氧含量一般为2～5ppm，铸坯中的氧化物多为Al₂O₃等，这些有害夹杂物极大地降低了钢板的力学性能和焊接性能。而如果控制中包熔解氧含量为12～25ppm时，并添加强脱氧元素Ti元素，并控制其含量为0.01～0.02％时，铸坯不产生皮下气孔，但钢水在结晶器、二冷段凝固时形成Ti及其它合金元素的氧化物有利夹杂，故钢板在用户焊接时，焊接线能量高，可以采用自动焊接，且焊接热影响区的冲击韧性有明显提高，一般冲击功可提高50～60J，相当于添加0.15％的Ni含量所产生的效果。故本发明采用吹氧以补氧，与合金元素形成有利夹杂。

优选的，选择Al含量低、Ti含量高达70％的70FeTi或使用Al含量低的合金FeSi、MnSi或高CFeMn。

优选的，转炉出钢时严禁加入AlFe，钢水在吹氩站严禁喂入Al线，钢水在RH严禁添加Al丸。

进一步地，所述RH补充脱硫中钢水脱硫剂(由适当比例的CaO和CaF2组成)的使用量Ds与RH钢液中S含量S_RH开始(单位质量百分比％)满足如下数学关系式：

Ds＝120×[(S_RH开始-0.0025)/0.001]；

单位，Ds：kg。

优选的，所述脱硫剂包括适当比例的CaO和CaF₂。

优选的，RH钢液中S含量S_RH开始的单位为质量百分比％。

进一步地，所述KR脱硫工艺包括对脱硫铁水进行一次以上的扒渣处理。

进一步地，所述扒渣处理包括扒前渣与扒后渣，扒后渣处理3次以上，且多次扒后渣之间停留至少5分钟；并按照扒前后渣目标裸露90％以上。以保脱硫后渣充分上浮并被扒走，脱硫后渣目标裸露90％以上。

进一步地，所述LD工艺包括采用S≤0.005％的厂内或厂外专用废钢。

进一步地，控制进入转炉内钢水中S≤0.001％，转炉出钢S≤0.004％。并在一座转炉内连续冶炼，减少高硫含量的溅渣层增硫。

进一步地，控制进入转炉内优质散装料中S≤0.020％。

进一步地，所述优质散装料包括S≤0.018％的活性灰、S≤0.015％的轻烧、S≤0.012％的返矿或S≤0.010％的改质剂中的至少一种。从而避免高硫含量的转炉渣返硫。

进一步地，还包括规范使用盛装所述超低铝超低硫低合金钢的钢包和真空室。

本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：

1、本发明设计的工艺方法在不包含LF钢包炉的工艺基础上，通过在原料来源及具体工艺中控制S元素及Al元素含量，稳定的生产出成品Als≤0.0030％、S≤0.0025％的合金量控制在1.5～3.5％之间的超低铝超低硫低合金钢；

2、本发明设计的工艺方法在脱氧结束后，通过补氧及微调添加合金元素，以形成有利夹杂物，保证了产品的磁性、焊接性、抗冲击性及良好的力学性能。

具体实施方式

本发明公开了一种超低铝超低硫低合金钢的生产方法，它包括采用不含LF钢包炉的KR脱硫-LD-RH-CC工艺制备超低铝超低硫低合金钢；所述低合金钢以质量百分比为计包含Als≤0.0030％、S≤0.0025％、合金量在1.5～3.5％之间。

由于没有LF钢包炉可以对钢水进行脱硫处理，要想稳定的生产出具备上述特点的合金钢，必然要解决如下技术问题：

(1)KR脱硫工艺和转炉的炉渣及废钢返硫问题；首先是铁水扒渣的工艺，扒渣时带铁影响钢铁料消耗，扒渣次数少，铁水渣扒不干净，其次是转炉的散装料的质量，主要是S含量的高低；最后需要对废钢的来源直接把关，废钢硫含量的高低直接影响了转炉出钢钢水的硫含量。

(2)转炉和RH合金化时的合金增Als问题；Al作为转炉炼钢的终脱氧剂，在炼钢厂的生产中，应用十分广泛，而Al的添加必然带来Als增加的问题，因此需要对炼钢厂的合金化工艺进行调整。

(3)合金化和RH补充脱硫时的渣中(Al₂O₃)被还原增Als等问题；当钢中Si、Mn含量较高时，容易发生2[Al₂O₃]+3[Si]＝4[Al]+3[SiO₂]或[Al₂O₃]+3Mn＝2[Al]+3[MnO]。

(4)该超低铝超低硫低合金钢使用的大罐和真空室的残钢和残渣中的Als对钢水增Als的影响问题。

其中，为解决上述问题(1)，本发明选择对脱硫铁水进行一次以上的扒渣处理，所述扒渣处理包括扒前渣与扒后渣，且所述多次扒后渣之间停留至少5分钟；按照扒前后渣目标裸露90％以上，扒后渣处理3次以上，以确保脱硫后渣充分上浮并被扒走，脱硫后渣目标裸露90％以上。其次，对于采用的废钢使用S≤0.005％的厂内或厂外专用废钢，如厂内的切头钢或专用外购废钢。控制进入转炉内优质散装料中S≤0.020％，具体的散装料包括S≤0.018％的活性灰、S≤0.015％的轻烧、S≤0.012％的返矿或S≤0.010％的改质剂中的至少一种。从而减少高硫含量的转炉渣返硫。

并最终保证进入转炉内钢水中S≤0.001％，转炉出钢S≤0.004％。

为解决上述问题(2)和(3)，选择使用Al含量低Ti含量高达70％的70FeTi，或Al含量低的合金FeSi、MnSi或高CFeMn等；

并且在转炉出钢时严禁加入AlFe，钢水在吹氩站严禁喂入Al线，钢水在RH精炼时严禁添加Al丸。

此外，在RH合金化后还采取适当补氧，这是因为当正常处理尚不能满足需要的熔解氧含量时，可以采取在RH吹氧的工艺得到需要的溶解氧含量，以保证合适的低Als含量。与此同时，适当的溶解氧可与合金元素形成有利于产品性能的夹杂物，如中包熔解氧含量为12～25ppm，强脱氧元素Ti含量为0.01～0.02％，铸坯不产生皮下气孔，钢水在结晶器、二冷段凝固时形成Ti及其它合金元素的氧化物有利夹杂，而钢板在用户焊接时，焊接线能量高，可以采用自动焊接，且焊接热影响区的冲击韧性有明显提高，一般冲击功可提高50～60J，相当于添加0.15％的Ni含量所产生的效果。

在补氧操作结束后进行RH补充脱硫，所述RH补充脱硫中脱硫剂的使用量Ds与RH钢液中S含量S_RH开始满足如下数学关系式：

Ds＝120×[(S_RH开始-0.0025)/0.001]；

单位，Ds：kg。

加入脱硫剂后，循环处理8分钟以上，保证RH处理后钢液中

S≤0.0022％，Als≤0.0028％。

为解决上述问题(4)，本发明炼钢采用的规范如下：

a)转炉出钢温度≥1690℃，确保到RH温度≥1630℃，避免RH脱碳期间加铝吹氧升温。

b)必须使用上2炉盛装低铝普钢的专用罐。

c)真空室必须留渣预热2炉低铝普钢的钢水，才能在1小时内接受计划。预热钢的节奏，炼钢厂必须全力配合保证。同时由于超低硫的需求，在RH需要添加大量的脱硫剂，对RH的插入管和底部侵蚀严重，如果一座RH不间断的生产超低铝超低硫低合金钢，而没时间喷补维护RH的耐材，耐材状况就会不好。为了能够大批量的稳定生产超低铝超低硫低合金钢，可采用双真空对付一台铸机的生产模式批量稳定的生产超低铝超低硫低合金钢，即一台RH生产超低铝超低硫低合金钢时，另一台RH就进行插入管和底部维护，确保RH的耐材状态正常，能够大量接受超低铝超低硫低合金钢计划。

采用本发明冶炼方法得到合金钢中各元素含量如列表1，

表1合金钢含量列表

本发明冶炼方法与常规工艺对比，无论是S元素，还是Als，其降低的相对更多，这说明本发明的设计方法更有效，与此同时，本发明设计方法能同时保证Als、S元素低含量，且合金量在1.5～3.5％之间，这对保证产品良好的磁性、焊接性、抗冲击性及良好的力学性能非常有利。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种超低铝超低硫低合金钢的生产方法，它包括采用不含LF钢包炉的KR脱硫-LD-RH-CC工艺制备超低铝超低硫低合金钢；所述低合金钢以质量百分比为计包含Als≤0.0030％、S≤0.0025％、合金量在1.5～3.5％之间；

且RH合金化工艺添加不易增加Als含量的合金元素并配合吹氧，在吹氧操作结束后进行RH补充脱硫，保证RH处理后钢液中S≤0.0022％，Als≤0.0028％。

2.根据权利要求1所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：控制中包熔解氧含量为12～25ppm，所述合金元素包含质量百分比含量为0.01～0.02％的Ti元素。

3.根据权利要求1所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：所述RH补充脱硫中脱硫剂的使用量Ds与RH钢液中S含量S_RH开始满足如下数学关系式：

Ds＝120×[(S_RH开始-0.0025)/0.001]；

单位，Ds：kg。

4.根据权利要求1或2或3所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：所述KR脱硫工艺包括对脱硫铁水进行一次以上的扒渣处理。

5.根据权利要求4所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：所述扒渣处理包括扒前渣与扒后渣，扒后渣处理3次以上，且多次扒后渣之间停留至少5分钟；并按照扒前后渣目标裸露90％以上。

6.根据权利要求1或2或3所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：所述LD工艺包括采用S≤0.005％的厂内或厂外专用废钢。

7.根据权利要求1或2或3所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：控制进入转炉内铁水中S≤0.001％，转炉出钢S≤0.004％。

8.根据权利要求7所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：控制进入转炉内优质散装料中S≤0.020％。

9.根据权利要求8所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：所述优质散装料包括S≤0.018％的活性灰、S≤0.015％的轻烧、S≤0.012％的返矿或S≤0.010％的改质剂中的至少一种。

10.根据权利要求1所述超低铝超低硫低合金钢的生产方法，其特征在于：还包括规范使用盛装所述超低铝超低硫低合金钢的钢包和真空室。