一种含铝电工钢的RH精炼方法及其冶炼工艺
技术领域
本发明属于钢铁制造技术领域,尤其涉及一种含铝电工钢的RH精炼方法及其冶炼工艺。
背景技术
电工钢是电力、电子行业重要的磁性材料,电工钢的传统冶炼流程依次包括KR脱硫、转炉冶炼、RH真空精炼和连铸。含铝电工钢钢液中含有Al2O3夹杂,连铸过程中尤其是在薄板坯连铸过程中,容易引发中间包塞棒上涨、水口结瘤,最终导致大包死流、生产中断。虽然钙处理可以解决Al2O3夹杂引起的塞棒上涨问题,但是电工钢使用RH真空精炼,钢包顶渣为氧化性渣,传统的喂线钙处理效果不佳,同时还会引起严重的钢液的二次污染,不能用于RH真空精炼的电工钢。
因此,如何在不使用钙处理的情况下,通过优化RH精炼方法,保证含铝电工钢在连铸过程中尤其是在薄板坯连铸过程中的可浇性,是冶炼含铝电工钢的一个关键问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种含铝电工钢的RH精炼方法,以解决现有技术中含铝电工钢在连铸过程中容易引发中间包塞棒上涨、水口结瘤,从而导致大包死流、生产中断的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种含铝电工钢的冶炼工艺。
为解决上述技术问题,本发明采取如下技术方案:
一种含铝电工钢的RH精炼方法,包括依次对钢水进行RH脱碳、脱氧合金化和RH纯循环;所述脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;所述RH纯循环时间为6~12min。
进一步地,所述RH脱碳过程中,极限真空度≤133Pa,保持时间≥5min。
进一步地,所述RH进站钢水的温度为1595℃~1640℃,氧含量为300~800ppm;所述RH出站钢水的Ca元素含量为10~40ppm。
进一步地,所述铝脱氧合金化后间隔3~5min,再进行硅铁合金化。
进一步地,所述铝脱氧合金化中铝的加入量为260~500kg,所述硅铁合金化中硅铁的加入量为580~1360kg。
进一步地,所述硅铁中硅含量为70~80%,钙元素的含量为0.5%~3.0%,余量为铁。
本发明还提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、上述含铝电工钢的RH精炼方法和连铸。
进一步地,所述含铝电工钢的成分为:C 0%~0.005%,Si 0.1%~0.5%,Mn0.1%~0.5%,P 0%~0.1%,S 0%~0.006%,Al 0.1%~0.5%,N 0%~0.003%,Ti0%~0.003%,Fe余量。
为了避免转炉补吹和防止钢水过氧化,进一步地,所述转炉炼钢终点氧含量为500~1000ppm,所述转炉炼钢出钢温度为1640~1680℃,所述转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为100~500kg/炉。
进一步地,所述氩站顶渣改质采用Al40改质剂对钢包顶渣进行改质,所述Al40改质剂加入量为50~200kg;所述氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量≤10%。
本发明提供的含铝电工钢的RH精炼方法及其冶炼工艺的有益效果在于:
本发明提供的含铝电工钢的RH精炼方法,通过重点控制RH脱碳结束后的脱氧合金化顺序和硅铁中的钙元素含量,同时控制RH进站钢包顶渣氧化性和RH合金化以后的纯循环时间,在不使用传统的喂线钙处理的条件下,使RH出站的钢液中钙元素含量达到10~40ppm,保证了连铸过程尤其是薄板坯连铸过程的稳顺性;同时钢液中含有钙元素抑制了钢中MnS、AlN等第二相析出物的长大,有利于提高产品磁性能。
采用本发明提供的含铝电工钢的RH精炼方法,使得含铝电工钢可以在薄板坯连铸机和常规连铸机上顺利连铸,RH精炼过程中无需使用传统钙处理,不会增加成本,且避免出现钢液的二次污染,产品稳定性好,对设备的要求较低且工艺简单,适合于工业大量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明含铝电工钢的冶炼工艺流程图。
图2是本发明实施例一中含铝电工钢的薄板坯连铸曲线图。
图3是本发明实施例一中含铝电工钢的热轧卷CaS夹杂形貌图。
图4是本发明实施例一中含铝电工钢的热轧卷硫化物夹杂成分分布图。
图5是本发明实施例二中含铝电工钢的薄板坯连铸曲线图。
图6是本发明实施例三中含铝电工钢的薄板坯连铸曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种含铝电工钢的RH精炼方法,包括依次对钢水进行RH脱碳、脱氧合金化和RH纯循环;脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;RH纯循环时间为6~12min。
本发明提供的含铝电工钢的RH精炼方法,通过重点控制RH脱碳结束后的脱氧合金化顺序,同时控制RH进站钢包顶渣氧化性和脱氧合金化以后的纯循环时间,在不使用传统的喂线钙处理的条件下,能够保证连铸过程尤其是薄板坯连铸过程的稳顺性。
作为本发明的进一步优选,RH脱碳过程中,极限真空度≤133Pa,保持时间≥5min。在上述条件下,能够保证RH脱碳完全。
作为本发明的进一步优选,RH进站钢水的温度为1595℃~1640℃,氧含量为300~800ppm;RH出站钢水的Ca元素含量为10~40ppm。本发明实际操作过程中,当进站钢水温度和氧含量不能满足脱碳要求时,可以使用RH氧枪进行吹氧,吹氧次数不大于两次,吹氧量≤1m3/t;上述RH出站钢水的Ca元素含量范围内,能够使钢水具有良好的可浇性。另外,为了保证中间包塞棒不上涨、水口不结瘤,RH出站至大包开浇的时间≥15min。
作为本发明的进一步优选,铝脱氧合金化后间隔3~5min,再进行硅铁合金化。
作为本发明的进一步优选,铝脱氧合金化中铝的加入量为260~500kg,硅铁合金化中硅铁的加入量为580~1360kg。铝和硅铁加入量根据各牌号含铝电工钢成分要求和脱碳终点氧含量最终确定。
作为本发明的进一步优选,硅铁中硅含量为70~80%,钙元素的含量为0.5%~3.0%,余量为铁。
本发明还提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、上述含铝电工钢的RH精炼方法和连铸。
作为本发明的进一步优选,含铝电工钢的成分为:C 0%~0.005%,Si 0.1%~0.5%,Mn 0.1%~0.5%,P 0%~0.1%,S 0%~0.006%,Al 0.1%~0.5%,N 0%~0.003%,Ti 0%~0.003%,Fe余量。
作为本发明的进一步优选,转炉炼钢终点氧含量为500~1000ppm,转炉炼钢出钢温度为1640~1680℃,转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为100~500kg/炉。在转炉炼钢过程中要控制好枪位和加料时机,防止冶炼过程喷溅和返干,同时还要求转炉终点成分、温度一次命中,避免转炉补吹,防止钢水过氧化。转炉出过程中加入石灰100~500Kg/炉,出钢后还可根据终点氧含量加入相应量的碳粉或铝块作为脱氧剂。
作为本发明的进一步优选,氩站顶渣改质采用Al40改质剂对钢包顶渣进行改质,Al40改质剂加入量为50~200kg;所述氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量≤10%。本发明在氩站顶渣改质过程中,可以同时进行适当的软吹操作,使得钢包顶渣得到良好的改性。
为了说明本发明所述的技术方案,以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括依次对含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、RH脱碳、脱氧合金化、RH纯循环和连铸;脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;其中,本实施例中含铝电工钢的成分为:C 0.005%,Si 0.35%,Mn0.1%,P 0.1%,S 0.006%,Al 0.2%,N 0.003%,Ti 0.003%,Fe余量。
上述含铝电工钢的冶炼工艺具体步骤如下:
S1.转炉炼钢:使用100t转炉冶炼,转炉炼钢终点钢水氧含量850ppm,转炉炼钢出钢温度1672℃,转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为350kg;
S2.氩站顶渣改质:在经过步骤S1转炉出钢后,加入100kg的Al40改质剂,氩站进行软吹,使顶渣得到充分改质;其中,氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量为8%;
S3.RH脱碳:将步骤S2得到的钢水进行RH脱碳,RH进站钢水温度1609℃,进站氧含量471ppm,RH不吹氧,开主阀后11min脱碳结束;其中,脱碳过程中,极限真空度为100Pa,保持时间为8min;
S4.脱氧合金化:脱碳结束后,先加铝块300kg脱氧合金化,间隔3min后,加580kg硅铁合金化;其中,硅铁中硅含量为70%,钙元素含量为1.42%,余量为铁;
S5.RH纯循环:合金化结束后RH纯循环8min,RH出站到大包打开的钢水镇静时间为20min,RH出站时钢液中的钙含量为15ppm;
S6.连铸:将经过步骤S5处理的钢水进行薄板坯浇铸,本浇次连浇18炉,即得。
本实施例中含铝电工钢的连铸曲线如图2所示,本实施例的含铝电工钢在薄板坯浇铸过程中非常平稳,中间包塞棒位置稳定。
经过本实施例的操作步骤得到的热轧卷中硫化物类夹杂主要是CaS和少量MnS,本实施例中典型的CaS夹杂形貌和硫化物夹杂的成分分布分别如图3、图4所示。
由图3~4可知,CaS夹杂尺寸相对较大,恶化磁性能的作用更小。
实施例2
本实施例提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括依次对含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、RH脱碳、脱氧合金化、RH纯循环和连铸;脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;其中,本实施例中含铝电工钢的成分为:C 0.003%,Si 0.6%,Mn 0.5%,S 0.003%,Al 0.25%,N 0.001%,Ti 0.002%,Fe余量。
上述含铝电工钢的冶炼工艺具体步骤如下:
S1.转炉炼钢:使用100t转炉冶炼,转炉炼钢终点钢水氧含量981ppm,转炉炼钢出钢温度1643℃,转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为308kg;
S2.氩站顶渣改质:在经过步骤S1转炉出钢后,加入80kg的Al40改质剂,氩站进行软吹,使顶渣得到充分改质;其中,氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量为5%;
S3.RH脱碳:将步骤S2得到的钢水进行RH脱碳,RH进站钢水温度1595℃,进站氧含量696ppm,采用RH氧枪进行吹氧,吹氧次数为2次,吹氧量为40m3,开主阀后11min脱碳结束;其中,脱碳过程中,极限真空度为83Pa,保持时间为20min;
S4.脱氧合金化:脱碳结束后,先加铝块430kg脱氧合金化,间隔3min后,加1000kg硅铁合金化;其中,硅铁中硅含量为80%,钙元素含量为1.05%,余量为铁;
S5.RH纯循环:合金化结束后RH纯循环8min,RH出站到大包打开的钢水镇静时间18min,RH出站时钢液中的钙含量为21ppm;
S6.连铸:将经过步骤S5处理的钢水进行薄板坯浇铸,本浇次连浇14炉,即得。
本实施例中含铝电工钢的连铸曲线如图5所示,本实施例的含铝电工钢在薄板坯浇铸过程中非常平稳,中间包塞棒位置稳定。
实施例3
本实施例提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括依次对含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、RH脱碳、脱氧合金化、RH纯循环和连铸;脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;其中,本实施例中含铝电工钢的成分为:C 0.001%,Si 0.75%,Mn0.4%,P 0.05%,Al 0.25%,N 0.002%,Ti 0.001%,Fe余量。
上述含铝电工钢的冶炼工艺具体步骤如下:
S1.转炉炼钢:使用100t转炉冶炼,转炉炼钢终点钢水氧含量917ppm,转炉炼钢出钢温度1679℃,转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为260kg;
S2.氩站顶渣改质:在经过步骤S1转炉出钢后,加入80kg的Al40改质剂,氩站进行软吹,使顶渣得到充分改质;其中,氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量为10%;
S3.RH脱碳:将步骤S2得到的钢水进行RH脱碳,RH进站钢水温度1612℃,进站氧含量589ppm,RH不吹氧,开主阀后11min脱碳结束;其中,脱碳过程中,极限真空度为133Pa,保持时间为5min;
S4.脱氧合金化:脱碳结束后,先加铝块380kg脱氧合金化,间隔3min后,加1360kg硅铁合金化;其中,硅铁中硅含量为75%,钙元素含量为1.13%,余量为铁;
S5.RH纯循环:合金化结束后RH纯循环8min,RH出站到大包打开的钢水镇静时间20min,RH出站时钢液中的钙含量为25ppm;
S6.连铸:将经过步骤S5处理的钢水进行薄板坯浇铸,本浇次连浇18炉,即得。
本实施例中含铝电工钢的连铸曲线如图6所示,本实施例的含铝电工钢在薄板坯浇铸过程中非常平稳,中间包塞棒位置稳定。
实施例4
本实施例提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括依次对含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、RH脱碳、脱氧合金化、RH纯循环和连铸;脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;其中,本实施例中含铝电工钢的成分为:Si 0.6%,Mn 0.3%,P 0.02%,Al 0.3%,Ti 0.002%,Fe余量。
上述含铝电工钢的冶炼工艺具体步骤如下:
S1.转炉炼钢:使用100t转炉冶炼,转炉炼钢终点钢水氧含量534ppm,转炉炼钢出钢温度1656℃,转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为360kg;
S2.氩站顶渣改质:在经过步骤S1转炉出钢后,加入50kg的Al40改质剂,氩站进行软吹,使顶渣得到充分改质;其中,氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量为2%;
S3.RH脱碳:将步骤S2得到的钢水进行RH脱碳,RH进站钢水温度1640℃,进站氧含量302ppm,使用RH氧枪进行吹氧,吹氧次数为1次,吹氧量为50m3,开主阀后11min脱碳结束;其中,脱碳过程中,极限真空度为95Pa,保持时间为10min;
S4.脱氧合金化:脱碳结束后,先加铝块500kg脱氧合金化,间隔5min后,加860kg硅铁合金化;其中,硅铁中硅含量为78%,钙元素含量为0.63%,余量为铁;
S5.RH纯循环:合金化结束后RH纯循环6min,RH出站到大包打开的钢水镇静时间25min,RH出站时钢液中的钙含量为28ppm;
S6.连铸:将经过步骤S5处理的钢水进行薄板坯浇铸,本浇次连浇18炉,即得。
实施例5
本实施例提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,包括依次对含铝电工钢进行转炉炼钢、氩站顶渣改质、RH脱碳、脱氧合金化、RH纯循环和连铸;脱氧合金化依次包括铝脱氧合金化和硅铁合金化;其中,本实施例中含铝电工钢的成分为:Si 0.75%,Mn 0.3%,Al 0.3%,Fe余量。
上述含铝电工钢的冶炼工艺具体步骤如下:
S1.转炉炼钢:使用100t转炉冶炼,转炉炼钢终点钢水氧含量756ppm,转炉炼钢出钢温度1665℃,转炉炼钢出钢过程中加入石灰量为280kg;
S2.氩站顶渣改质:在经过步骤S1转炉出钢后,加入200kg的Al40改质剂,氩站进行软吹,使顶渣得到充分改质;其中,氩站顶渣改质处理后含铝电工钢中全铁含量为7%;
S3.RH脱碳:将步骤S2得到的钢水进行RH脱碳,RH进站钢水温度1628℃,进站氧含量796ppm,RH不吹氧,开主阀后11min脱碳结束;其中,脱碳过程中,极限真空度为113Pa,保持时间为6min;
S4.脱氧合金化:脱碳结束后,先加铝块260kg脱氧合金化,间隔4min后,加1120kg硅铁合金化;其中,硅铁中硅含量为72%,钙元素含量为2.93%,余量为铁;
S5.RH纯循环:合金化结束后RH纯循环12min,RH出站到大包打开的钢水镇静时间20min,RH出站时钢液中的钙含量为35ppm;
S6.连铸:将经过步骤S5处理的钢水进行薄板坯浇铸,本浇次连浇15炉,即得。
对比例1
对比例1提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,其工艺步骤与实施例1的含铝电工钢的冶炼工艺基本相同,主要区别在于:步骤S4中,脱碳结束后,先加硅铁合金化,然后再加铝块脱氧合金化。
对比例2
对比例2提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,其工艺步骤与实施例1的含铝电工钢的冶炼工艺基本相同,主要区别在于:步骤S4中,所使用的硅铁中的钙元素含量为3.5%。
对比例3
对比例3提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,其工艺步骤与实施例1的含铝电工钢的冶炼工艺基本相同,主要区别在于:步骤S4中,所使用的硅铁中的钙元素含量为0.15%。
对比例4
对比例4提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,其工艺步骤与实施例1的含铝电工钢的冶炼工艺基本相同,主要区别在于:步骤S5中,RH纯循环时间为3min。
对比例5
对比例5提供一种含铝电工钢的冶炼工艺,其工艺步骤与实施例1的含铝电工钢的冶炼工艺基本相同,主要区别在于:步骤S5中,RH纯循环时间为15min。
本发明提供的含铝电工钢的冶炼工艺,通过重点控制RH精炼过程中RH脱碳结束后的脱氧合金化顺序和硅铁中的钙元素含量,同时控制RH进站钢包顶渣氧化性和RH合金化以后的纯循环时间,在不使用传统的喂线钙处理的条件下,使RH出站的钢液中钙元素含量达到10~40ppm,保证了连铸过程的稳顺性;同时钢液中含有钙元素抑制了钢中MnS、AlN等第二相析出物的长大,有利于提高产品磁性能。
需要说明的是,在本文中,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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本发明的保护范围。