CN110592324B - 一种降低if钢转炉出钢温度的rh精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,通过RH加铝粒的手段,利用铝‑氧反应产生的化学热对钢水温度进行补偿,对吹氧时机、吹氧量、加铝量、加铝时机、浸渍管插入深度、提升气体流量、真空度、钢水循环时间等进行系统研究,开发出一种适用于IF钢的转炉低温出钢、RH精炼炉化学升温方法,以实现转炉不需要过高温度出钢,而在RH工序进行化学升温补偿温度,在不降低产品质量的前提下,实现IF钢的批量生产。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域,具体涉及一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法。
背景技术
在钢铁冶金领域,钢水温度是贯穿于炼钢和连铸过程的一个十分重要的工艺参数。合适的钢水温度是保证炼钢和连铸生产顺行和钢铁产品质量的重要前提。钢水温度过高,会增加炼钢原材料的消耗,降低转炉炉龄和钢包包龄,增加钢中夹杂物数量,从而增加了冶炼成本,降低了钢的质量:钢水温度过低,浇铸困难,易产生钢水回炉等低温钢生产及质量事故,给正常的生产组织和质量带来很大的影响。因此,温度制度是评价炼钢厂管理水平和技术水平的重要指标。
IF钢具有优良的冲压成形性能,广泛用于汽车外板、汽车复杂冲压件等高成形性能要求的零部件,对产品表面质量要求很高。国内钢厂冶炼IF钢主要采用“转炉→合金微调站→RH精炼炉→板坯连铸”工艺流程生产,其中,转炉主要承担脱碳、脱磷、升温的功能;吹氩站主要承担钢包顶渣改质变性功能,RH精炼炉承担脱碳、脱氧合金化以及去除夹杂物功能,板坯连铸主要功能是将液态钢水浇铸成型。上述流程中,转炉、合金微调站、RH精炼炉、板坯等四工序钢水温度依次递减,最终目标是实现连铸工序浇铸时保证一定的过热度。在工业生产实践中,由于转炉流钢耗时、时序节点、钢包热状况等不确定因素影响,钢厂精准的控制出钢温度以实现连铸过程目标过热度浇铸非常困难,多采用提高转炉出钢温度的方法来保障后续工序钢水温度。这种方法的有利后果是RH工序操作简单,无须考虑温度补偿,其缺点是:转炉吹损大、转炉炉况恶化、钢水及炉渣严重过氧化、温度偏高炉次RH工序需加入冷却废钢,等等。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,通过RH加铝粒的手段,利用铝-氧反应产生的化学热对钢水温度进行补偿,对吹氧时机、吹氧量、加铝量、加铝时机、浸渍管插入深度、提升气体流量、真空度、钢水循环时间等进行系统研究,开发出一种适用于IF钢的转炉低温出钢、RH精炼炉化学升温方法,以实现转炉不需要过高温度出钢,样转炉冶炼时不需要过高温度出钢,进而避免了转炉金属吹损大、转炉炉况恶化、钢水及炉渣严重过氧化、温度偏高炉次RH工序需加入冷却废钢等问题,而在RH工序进行化学升温补偿温度,在不降低产品质量的前提下,实现IF钢的批量生产。
本发明采取的技术方案为:
一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,所述方法包括以下步骤:
(1)控制转炉出钢温度范围为1660-1680℃;在钢水进入合金微调站后,加入钢包顶渣改质剂进行改质,改质期间不开钢包底吹氩;
(2)钢包顶升,RH浸渍管插入钢水深度保持为520mm-560mm;
(3)根据钢水在合金微调站中的碳含量[C]、RH进站钢水氧含量[O]进站、RH脱碳结束后的钢水目标氧含量[O]脱碳结束以及RH进站目标钢水温度与RH进站实际钢水温度的差值ΔT,确定RH吹氧量及升温铝粒加入量;
(4)在真空度100-150mbar时开始进行RH吹氧;
(5)RH吹氧结束后,并且真空开始后6分钟加入升温铝粒进行升温;
(6)RH脱碳结束后定氧,根据定氧结果加入铝粒进行脱氧合金化,然后进行钢水循环;
(7)钢水循环后加入合金料对钢水进行合金化处理;
(8)合金化处理后,钢水净循环;
(9)板坯连铸。
进一步地,步骤(1)中,转炉出钢流钢耗时为3-8分钟。
步骤(1)中,钢水入合金微调站后取钢样分析钢水碳含量。
步骤(1)中,所述钢包顶渣改质剂的加入量为1-3kg/吨钢。所述钢包顶渣改质剂的要求为:MAl≥45.0%、SiO2≤8.0%、H2O≤8.0%、粒度:5-28mm>85%,>30mm≤5%。
步骤(3)中,升温铝粒加入量=12.5×ΔT,所述升温铝粒加入量单位为kg。
步骤(3)中,RH进站目标温度为1615℃,RH脱碳结束的目标钢水氧含量为150ppm-350ppm。
步骤(4)中,RH吹氧时,真空度控制在100-150mbar,其它时间RH真空度控制≤2.6mbar。
步骤(5)中,RH升温铝粒加入时机在真空开始后6分钟分批加入,每批次加入量不超过30kg,批次间隔时间大于30秒;脱氧铝粒加入至RH脱碳结束时间间隔不小于5分钟。
步骤(6)中,当ΔT≤10℃,循环时间4-5分钟;当ΔT>10℃,循环时间5-6分钟。
步骤(8)中,当ΔT≤10℃时,净循环时间6-8分钟;当ΔT>10℃时,净循环时间8-10分钟。
RH开抽前5分钟,提升气体流量为120-160Nm3/h;开抽5分钟后,提升气体流量为180-220Nm3/h;提升气体类型为氩气,氩气出口压力为2-5bar。
所述IF钢连铸坯的重量百分比组成为:碳≤0.0050%,硅≤0.01%,锰:0.08-0.25%,磷≤0.015%,硫≤0.008%,酸溶铝:0.030-0.050%,钛:0.030-0.070%,余量为铁和不可避免的杂质。
所述板坯连铸步骤中,中包目标温度为1540-1560℃。
本发明的技术原理主要是:利用铝-氧反应产生的化学热对钢水温度进行补偿,其反应式为:2[A1]+3[O]=Al2O3+30932kJ/KgAl,即:每公斤铝与氧反应放热30932kJ。本发明在RH处理初期即吹氧、分批加入铝粒发生反应,既不影响钢水脱碳效果,且有充足时间排除对钢水质量有害的反应产物Al2O3;同时,配合浸渍管插入深度、提升气体流量、真空度、钢水循环时间等工艺参数协同控制,改善了夹杂物排除的动力学条件,提高了IF钢的纯净度。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
(1)应用本发明工艺后,生产IF钢时转炉出钢温度平均为1669℃,较现行工艺出钢温度(1687℃)降低了18℃;
(2)应用本发明工艺后,连铸坯Al2O3类夹杂物形貌及连铸坯夹杂物尺寸分布同现行工艺基本相当;
(3)应用本发明工艺后,RH纯循环时间29.75分钟(现行工艺:29分钟),RH终点全氧平均为26ppm(现行工艺:26.5ppm),中包全氧平均为23ppm(现行工艺:23.75ppm),中包温度合格率为100%(现行工艺:100%),同现行工艺基本相当。
附图说明
图1为本发明的工艺流程及主要工艺措施示意图;
图2为本发明实施例的工艺得到的连铸坯(a)与对比例的工艺得到的连铸坯(b)Al2O3类夹杂物形貌;
图3为本发明实施例的工艺与对比例工艺连铸坯夹杂物尺寸分布。
具体实施方式
一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,所述方法包括以下步骤:
(1)控制转炉出钢温度范围为1660-1680℃,转炉出钢碳含量:0.02-0.06%,转炉出钢流钢耗时为3-8分钟;在钢水进入合金微调站后,加入钢包顶渣改质剂进行改质,钢包顶渣改质剂的加入量为1-3kg/吨钢,改质期间不开钢包底吹氩;钢包顶渣改质剂的要求为:MAl≥45.0%、SiO2≤8.0%、H2O≤8.0%、粒度:5-28mm>85%,>30mm≤5%;
(2)钢包顶升,RH浸渍管插入钢水深度保持为520mm-560mm;
(3)根据钢水在合金微调站中的碳含量[C]、RH进站钢水氧含量[O]进站、RH脱碳结束后的钢水目标氧含量[O]脱碳结束以及RH进站目标钢水温度与RH进站实际钢水温度的差值ΔT,确定RH吹氧量及升温铝粒加入量;
升温铝粒加入量=12.5×ΔT,所述升温铝粒加入量单位为kg;
RH进站目标温度为1615℃,RH脱碳结束的目标钢水氧含量为150ppm-350ppm;
(4)在真空度100-150mbar时开始进行RH吹氧;
(5)RH吹氧结束后,并且真空开始后6分钟加入升温铝粒进行升温;RH升温铝粒加入时机要求在真空开始后6分钟分批加入,每批次加入量不超过30kg,批次间隔时间大于30秒;脱氧铝粒加入至RH脱碳结束时间间隔不小于5分钟;
(6)RH脱碳结束后定氧,根据定氧结果加入脱氧铝粒进行脱氧合金化,然后进行钢水循环。当ΔT≤10℃,循环时间4-5分钟;当ΔT>10℃,循环时间5-6分钟;
(7)钢水循环后加入合金料对钢水进行合金化处理,加入铝粒钢水循环后,按目标值加电解锰调整[Mn]、加FeTi70调整[Ti];
(8)合金化处理后,钢水净循环,当ΔT≤10℃时,净循环时间6-8分钟;当ΔT>10℃时,净循环时间8-10分钟;
(9)RH开抽前5分钟,提升气体流量为120-160Nm3/h;开抽5分钟后,提升气体流量为180-220Nm3/h;提升气体类型为氩气,氩气出口压力为2-5bar。
(10)板坯连铸。
上述工艺所适用的IF钢连铸坯的重量百分比组成为:碳≤0.0050%,硅≤0.01%,锰:0.08-0.25%,磷≤0.015%,硫≤0.008%,酸溶铝:0.030-0.050%,钛:0.030-0.070%,余量为铁和不可避免的杂质。
下面通过300TRH精炼炉生产IF钢的具体的实施例、对比例及其生产数据对本发明的技术方案和效果进行详细介绍:
各实施例及对比例中的工艺步骤及参数控制如下:
(1)转炉冶炼,主要参数控制情况如表1:
表1实施例与对比例转炉主要工艺参数对比
炉号 | 钢水量/吨 | 出钢温度/℃ | 出钢碳含量/% | 流钢耗时 |
实施例1 | 303 | 1672 | 0.035% | 4分20秒 |
实施例2 | 298 | 1665 | 0.042% | 6分45秒 |
实施例3 | 299 | 1678 | 0.025% | 5分37秒 |
实施例4 | 305 | 1662 | 0.057% | 3分58秒 |
对比例1 | 306 | 1685 | 0.032% | 5分18秒 |
对比例2 | 304 | 1691 | 0.029% | 4分52秒 |
对比例3 | 297 | 1689 | 0.027% | 5分48秒 |
对比例4 | 298 | 1682 | 0.040% | 3分32秒 |
(2)合金微调站:合金微调站进站后取样,然后加入钢包顶渣改质剂。主要参数控制情况如表2:
表2实施例与对比例合金微调站主要工艺参数对比
(3)RH精炼炉:主要参数控制情况如表3:
表3实施例与对比例RH精炼炉主要工艺参数对比
接表3:
接表3:
(4)连铸:
钢水上台后开浇。主要参数控制情况如表4:
表4实施例与对比例连铸主要工艺参数对比
从上述数据可以看出:
(1)应用本发明工艺后,实施例1~4中生产IF钢时转炉出钢温度平均为1669℃,较现行工艺对比例1~4中的出钢温度(1687℃)降低了18℃;
(2)应用本发明工艺后,连铸坯Al2O3类夹杂物形貌及连铸坯夹杂物尺寸分布同现行工艺基本相当,如图2、3所示;
(3)应用本发明工艺后,实施例1~4中RH纯循环平均时间29.75分钟(现行工艺对比例1~4中的RH纯循环平均时间:29分钟),RH终点全氧平均为26ppm(现行工艺:26.5ppm),中包全氧平均为23ppm(现行工艺:23.75ppm),中包温度合格率为100%(现行工艺:100%),同现行工艺基本相当。
上述参照实施例对一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)控制转炉出钢温度范围为1660-1680℃;在钢水进入合金微调站后,加入钢包顶渣改质剂进行改质,改质期间不开钢包底吹氩;
(2)钢包顶升,RH浸渍管插入钢水深度保持为520mm-560mm;
(3)根据钢水在合金微调站中的碳含量[C]、RH进站钢水氧含量[O]进站、RH脱碳结束后的钢水目标氧含量[O]脱碳结束以及RH进站目标钢水温度与RH进站实际钢水温度的差值∆T,确定RH吹氧量及升温铝粒加入量;
(4)在真空度100-150mbar时开始进行RH吹氧;
(5)RH吹氧结束后,并且真空开始后6分钟加入升温铝粒进行升温;
(6)RH脱碳结束后定氧,根据定氧结果加入铝粒进行脱氧合金化,然后进行钢水循环;
(7)钢水循环后加入合金料对钢水进行合金化处理;
(8)合金化处理后,钢水净循环;
(9)板坯连铸;
RH开抽前5分钟,提升气体流量为120-160Nm3/h;开抽5分钟后,提升气体流量为180-220Nm3/h;提升气体类型为氩气,氩气出口压力为2-5bar;
步骤(5)中,RH升温铝粒加入时机在真空开始后6分钟分批加入,每批次加入量不超过30kg,批次间隔时间大于30秒;脱氧铝粒加入至RH脱碳结束时间间隔不小于5分钟;
步骤(6)中,当∆T≤10℃,循环时间4-5分钟;当∆T>10℃,循环时间5-6分钟;
步骤(8)中,当∆T≤10℃时,净循环时间6-8分钟;当∆T>10℃时,净循环时间8-10分钟。
3.根据权利要求1所述的降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,其特征在于,步骤(3)中,升温铝粒加入量=12.5×∆T,所述升温铝粒加入量单位为kg。
4.根据权利要求1所述的降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,其特征在于,步骤(3)中,RH进站目标温度为1615℃,RH脱碳结束的目标钢水氧含量为150ppm-350ppm。
5.根据权利要求1所述的降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,其特征在于,步骤(4)中,RH吹氧时,真空度控制在100-150mbar ,其它时间RH真空度控制≤2.6mbar。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的降低IF钢转炉出钢温度的RH精炼方法,其特征在于,所述IF钢连铸坯的重量百分比组成为:碳≤0.0050%,硅≤0.01%,锰:0.08-0.25%,磷≤0.015%,硫≤0.008%,酸溶铝:0.030-0.050%,钛:0.030-0.070%,余量为铁和不可避免的杂质。
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