CN110512051B - 一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，属于炼钢技术领域，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、转炉出钢脱氧、LF炉精炼、RH真空精炼、软吹镇静、连铸工序；所述铁水脱硫预处理中，控制脱硫预处理后铁水中硫重量百分比含量≤0.0040％；所述转炉冶炼中，控制转炉终点钢中硫重量百分比含量≤0.008％；所述转炉出钢脱氧中，控制脱氧后钢中自由氧百万分比浓度含量≤20ppm；所述LF炉精炼中，控制LF炉精炼结束钢中硫重量百分比含量≤0.0020％，控制LF炉精炼过程中钢自由氧百万分比浓度含量≤3ppm；在所述RH真空精炼过程中加入稀土合金；所述连铸过程中，采用氩气全程密封保护，控制连铸增氮百万分比浓度量≤3ppm。

Description

一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法。
背景技术
稀土元素在钢中主要有三大作用：净化钢液、夹杂物变性和微合金化。稀土可降低钢中的氧、硫含量，起到净化钢液的作用；稀土可使钢中的夹杂物变性，使Al2O3、MnS转变为稀土氧硫化物；稀土可抑制晶粒长大，在钢中可起到微合金化作用，提高钢材的强韧性、疲劳性能和耐蚀性等。但目前为止，稀土都未在钢中实现工业化批量应用，其原因在于，稀土的比重较大，在钢中容易生成稀土氧硫化物，在钢中不容易去除，形成的稀土夹杂物容易聚集长大，并在连铸过程中易在水口处聚集，导致水口堵塞，影响工业生产，并容易导致断浇等生产事故；同时稀土由于形成了大型夹杂物，导致在钢中稀土元素收得率低、不能在钢中发挥作用。
申请号2016106310462的中国专利公开了一种钢中添加稀土金属提高性能的方法，该专利主要是通过向不同类型的钢种中加入稀土元素来提高钢材的性能，添加稀土时要求钢中的硫含量和氧含量，同时规定使用的高纯稀土金属的全氧含量在200ppm以下；稀土的加入时机为钢包精炼LF后期、真空脱气RH/VD后期，之后钢液连铸或模铸，该专利认为采用此种方法可以实现稀土金属提高钢材性能，避免生产过程堵塞水口等问题。该专利稀土金属均在后期加入，因此生产的稀土氧硫化物没有足够的时间去除，起不到净化钢液的作用，同时由于后续稀土夹杂物的聚集，生产的大型夹杂物，影响稀土含量及对钢种的性能。
申请号2005100532979的中国专利公开一种连铸中间包稀土加入工艺，该专利针对的是低氧、低硫和无铝钢，在中间包通过喂丝机将稀土丝喂入中间包，起到净化钢液和使稀土在钢中分布均匀，该工艺只能在中间包喂入稀土丝，由于稀土加入后没有足够的时间在钢液中混匀，因此，只能起到部分微合金化的作用，不能对钢液进行净化和夹杂物的变性的作用。
申请号2017109431158的中国专利公开一种含稀土元素钢锭的冶炼方法，该工艺主要是针对LF+VD精炼工艺，采用模铸生产工艺，稀土的添加方式为在钢锭模铸工序，采用吊挂法加入稀土棒，本发明解决了含稀土元素钢锭中非金属夹杂物不稳定性、稀土夹杂物聚集偏析等问题，降低了含含稀土元素钢锭的各项异性，但是该专利仅限于用于模铸生产，在钢锭模铸的过程中添加稀土。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法.
本发明实施例提供一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、转炉出钢脱氧、LF炉精炼、RH真空精炼、软吹镇静、连铸工序；
所述铁水脱硫预处理中，控制脱硫预处理后铁水中硫重量百分比含量≤0.0040％；
所述转炉冶炼中，控制转炉终点钢中硫重量百分比含量≤0.008％；
所述转炉出钢脱氧中，控制脱氧后钢中自由氧百万分比浓度含量≤20ppm；
所述LF炉精炼中，控制LF炉精炼结束钢中硫重量百分比含量≤0.0020％，控制LF炉精炼过程中钢自由氧百万分比浓度含量≤3ppm；
在所述RH真空精炼过程中加入稀土合金；
所述连铸过程中，采用氩气全程密封保护，控制连铸增氮百万分比浓度量≤3ppm。
进一步的，所述LF炉精炼中，控制炉渣中FeO和MnO重量百分比总含量为0.8-1.5％，炉渣碱度CaO/SiO2为5.0-8.0，炉渣加入质量为8-12kg/t钢。
进一步的，所述LF炉精炼周期≥35min。
进一步的，所述RH真空精炼进行2.0-3.0min时，采用高位料仓加入所述稀土合金。
进一步的，所述稀土合金加入RH真空精炼炉后，在RH真空度≤100Pa条件下，RH真空循环≥12min。
进一步的，所述稀土合金加入质量为0.2-0.3kg/t钢。
进一步的，所述稀土合金中稀土元素重量百分比含量≥95％。
进一步的，所述稀土元素包括如下至少一种：铈、镧。
进一步的，所述软吹镇静中，软吹操作结束后，再进行镇静操作，所述软吹流量为0.8-1.2NL/min·t钢，所述软吹时间≥10min，所述镇静时间≥5min。
进一步的，连铸过程中，长水口处所述氩气流量为60-80NL/min，中间包浸入式水口处所述氩气流量为3-5NL/min。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，通过控制冶炼过程中铁水脱硫预处理、转炉冶炼、转炉出钢脱氧、LF炉精炼、RH真空精炼、软吹镇静、连铸工序的工艺参数，可实现完全去除钢中形成的大尺寸稀土氧硫化物，避免稀土氧硫化物在水口结瘤，解决了含稀土元素钢水连铸过程中的水口结瘤导致的水口堵塞问题，实现了含稀土元素钢水的连续浇铸。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本申请提供一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、转炉出钢脱氧、LF炉精炼、RH真空精炼、软吹镇静、连铸工序；
所述铁水脱硫预处理中，控制脱硫预处理后铁水中硫重量百分比含量≤0.0040％；
所述转炉冶炼中，控制转炉终点钢中硫重量百分比含量≤0.008％；
所述转炉出钢脱氧中，控制脱氧后钢中自由氧百万分比浓度含量≤20ppm；
所述LF炉精炼中，控制LF炉精炼结束钢中硫重量百分比含量≤0.0020％，控制LF炉精炼过程中钢自由氧百万分比浓度含量≤3ppm；
在所述RH真空精炼过程中加入稀土合金；
所述连铸过程中，采用氩气全程密封保护，控制连铸增氮百万分比浓度量≤3ppm。
本申请所述LF炉精炼中，控制炉渣中FeO和MnO重量百分比总含量为0.8-1.5％，炉渣碱度CaO/SiO2为5.0-8.0，炉渣加入质量为8-12kg/t钢。
本申请中，所述LF炉精炼周期≥35min。
本申请中，所述RH真空精炼进行2.0-3.0min时，采用高位料仓加入所述稀土合金。
本申请中，所述稀土合金加入RH真空精炼炉后，在RH真空度≤100Pa条件下，RH真空循环≥12min。
本申请中，所述稀土合金加入质量为0.2-0.3kg/t钢。
本申请中，所述稀土合金中稀土元素重量百分比含量≥95％。
本申请中，所述稀土元素包括如下至少一种：铈、镧。
本申请所述软吹镇静中，软吹操作结束后，再进行镇静操作，所述软吹流量为0.8-1.2NL/min·t钢，所述软吹时间≥10min，所述镇静时间≥5min。
本申请连铸过程中，长水口处所述氩气流量为60-80NL/min，中间包浸入式水口处所述氩气流量为3-5NL/min。
下面将结合具体实施例对本申请的避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法进行详细说明。
实施例1
钢种低合金结构钢Q345D，采用的工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—RH真空精炼—软吹镇静—板坯连铸，
(1)硫含量控制：铁水脱硫预处理后铁水中的[S]＝0.0020％；转炉冶炼采用废钢和辅料，控制废钢硫含量0.0050％；转炉终点的硫含量[S]＝0.006％；LF炉精炼控制炉渣氧化性(FeO+MnO)＝1.0％，炉渣碱度CaO/SiO2＝5.0，炉渣加入量8kg/t钢，LF炉精炼结束钢中的硫含量0.0020％。
(2)氧含量控制：转炉出钢采用强脱氧剂铝脱氧，脱氧后钢中的自由氧含量控制在20ppm；LF炉精炼周期控制在35min，LF炉精炼结束钢中的自由氧含量控制在3ppm。
(3)稀土加入：采用铈和镧稀土合金进行合金化，稀土合金中稀土元素的含量要求≥95％，在RH真空精炼2.0min时采用高位料仓加入稀土合金，加入量为0.2kg/t钢；稀土合金加入后，在RH真空度100Pa条件下，RH真空循环时间控制在12min。
(4)软吹镇静：RH真空处理后采用软吹工艺，软吹流量为0.8NL/min·t钢，软吹时间控制在10min；软吹之后采用镇静操作，钢液镇静时间控制在5min。
(5)连铸工艺：连铸过程中采用保护浇铸，浇铸过程的长水口采用氩气密封保护，氩气的流量为60NL/min；中间包浸入式水口氩气密封保护，氩气流量控制在5NL/min，连铸过程的增氮量控制在3ppm。
采用此工艺生产的含稀土元素钢，可使钢中形成的大尺寸稀土氧硫化物去除完全，避免稀土氧硫化物在水口结瘤，解决了含稀土元素钢连铸过程中的水口结瘤导致的水口堵塞问题此工艺生产的，实现了稀土的连续浇铸；钢材中夹杂物按照检验标准GB/T10561-2005，B、D类夹杂物均控制≤1.0级，满足了钢种高洁净度的要求。
实施例2
钢种低合金结构钢Q420q，采用的工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—RH真空精炼—软吹镇静—板坯连铸，
(1)硫含量控制：铁水脱硫预处理后铁水中的[S]＝0.0040％；转炉冶炼采用废钢和辅料，控制废钢硫含量0.0050％；转炉终点的硫含量[S]＝0.008％；LF炉精炼控制炉渣氧化性(FeO+MnO)＝1.5％，炉渣碱度CaO/SiO2＝8.0，炉渣加入量12kg/t钢，LF炉精炼结束钢中的硫含量0.0010％。
(2)氧含量控制：转炉出钢采用强脱氧剂铝脱氧，脱氧后钢中的自由氧含量控制在15ppm；LF炉精炼周期控制在35min，LF炉精炼结束钢中的自由氧含量控制在2ppm。
(3)稀土加入：采用铈和镧稀土合金进行合金化，稀土合金中稀土元素的含量要求≥95％，在RH真空精炼2.0min时采用高位料仓加入稀土合金，加入量为0.3kg/t钢；稀土合金加入后，在RH真空度100Pa条件下，RH真空循环时间控制在15min。
(4)软吹镇静：RH真空处理后采用软吹工艺，软吹流量为0.8NL/min·t钢，软吹时间控制在15min；软吹之后采用镇静操作，钢液镇静时间控制在6min。
(5)连铸工艺：连铸过程中采用保护浇铸，浇铸过程的长水口采用氩气密封保护，氩气的流量为80NL/min；中间包浸入式水口氩气密封保护，氩气流量控制在3NL/min，连铸过程的增氮量控制在2ppm。
采用此工艺生产的含稀土元素钢，可使钢中形成的大尺寸稀土氧硫化物去除完全，避免稀土氧硫化物在水口结瘤，解决了含稀土元素钢连铸过程中的水口结瘤导致的水口堵塞问题此工艺生产的，实现了稀土的连续浇铸；钢材中夹杂物按照检验标准GB/T10561-2005，B、D类夹杂物均控制≤0.5级，满足了钢种高洁净度的要求。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，其特征在于，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、转炉出钢脱氧、LF炉精炼、RH真空精炼、软吹镇静、连铸工序；所述铁水脱硫预处理中，控制脱硫预处理后铁水中硫重量百分比含量≤0.0040％；所述转炉冶炼中，控制转炉终点钢中硫重量百分比含量≤0.008％；
所述转炉出钢脱氧中，控制脱氧后钢中自由氧百万分比浓度含量≤20ppm；
所述LF炉精炼中，控制LF炉精炼结束钢中硫重量百分比含量≤0.0020％，控制LF炉精炼过程中钢自由氧百万分比浓度含量≤3ppm；
在所述RH真空精炼过程中加入稀土合金；
所述连铸过程中，采用氩气全程密封保护，控制连铸增氮百万分比浓度量≤3ppm；所述LF炉精炼中，控制炉渣中FeO和MnO重量百分比总含量为0.8-1.5％，炉渣碱度CaO/SiO 2为5.0-8.0，炉渣加入质量为8-12kg/t钢；
所述RH真空精炼进行2.0-3.0min时，采用高位料仓加入所述稀土合金；
所述软吹镇静中，软吹操作结束后，再进行镇静操作，所述软吹流量为0.8-1.2NL/min·t钢，所述软吹时间≥10min，所述镇静时间≥5min；
连铸过程中，长水口处所述氩气流量为60-80NL/min，中间包浸入式水口处所述氩气流量为3-5NL/min。
2.根据权利要求1所述的一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，其特征在于，所述LF炉精炼周期≥35min。
3.根据权利要求1所述的一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，其特征在于，所述稀土合金加入RH真空精炼炉后，在RH真空度≤100Pa条件下，RH真空循环≥12min。
4.根据权利要求1所述的一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，其特征在于，所述稀土合金加入质量为0.2-0.3kg/t钢。
5.根据权利要求1所述的一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，其特征在于，所述稀土合金中稀土元素重量百分比含量≥95％。
6.根据权利要求5所述的一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，其特征在于，所述稀土元素包括如下至少一种：铈、镧。
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