CN110643885A - 一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：包括下述步骤：(1)转炉冶炼(2)转炉出钢(3)精炼造渣(4)连铸余钢量控制。本发明使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，同时降低了精炼过程酸性渣等造渣料的消耗，减少了固废的排放，减轻大气污染。

Description

一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法
技术领域
本发明涉及钢水冶炼过程纯净度控制领域，尤其涉及一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法。
背景技术
钢帘线是用优质高碳钢制成的表面镀有黄铜、且具有特殊用途的细规格钢丝股或绳。主要用于轿车轮胎、轻型卡车轮胎、载重型卡车轮胎、工程机械车轮胎和飞机轮胎及其它橡胶制品骨架材料。近年来钢帘线需求随子午线轮胎的发展而迅速增加，其产品种类也随之扩大，热处理后拉拔规格在逐渐缩小，目前主流线径为Φ0.15mm～0.30mm。钢帘线由于其工作条件及安全性能的要求，对其纯净度要求很高，不允许有>30μm的夹杂物存在，且要求夹杂物具有可塑性，另外，对于有害气体含量要求也较苛刻，其中[O]≤30ppm、[N]≤60ppm。对于线径小于Φ0.22mm规格的钢帘线，其对坯料纯净度要求更高，如何稳定减少钢中大尺寸夹杂物，同时控制夹杂物在低熔点区，以及降低钢中有害气体含量成为了帘线钢生产的难点。
目前帘线钢生产企业采用的生产工艺差异较大，夹杂物控制稳定性较差，特别是钢中有害气体氮含量控制能力不佳，个别情况氮含量会达到55ppm以上，严重影响帘线钢质量水平。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，同时降低了精炼过程酸性渣等造渣料的消耗，减少了固废的排放，减轻大气污染。
技术方案：本发明的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)转炉冶炼：通过调整铁水、废钢装入量，采用高拉碳方式控制转炉终点碳的重量百分比≥0.08％，同时控制终点温度≥1600℃；
(2)转炉出钢：转炉出钢前、钢包做包后打开空钢包底吹灌氩排空钢包内空气并控制下渣量，控制吹氩流量≥100NL/min，控制吹氩时间为30s～120s；
(3)精炼造渣：在转炉出钢后、LF精炼前将前面炉次帘线钢连铸浇铸铸余钢水和精炼渣倒入后续帘线钢炉次中进行升温成渣，对精炼过程渣样进行在线分析控制顶渣渣系组成，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧6～10次，通过石灰和石英砂进行造渣和调渣；
控制钢水夹杂物处在低熔点区，目标精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为35％～50％、CaO的重量百分比为30％～45％、Al2O3的重量百分比为3％～8％、碱度R为0.7～0.9；
(4)连铸余钢量控制：铸余钢水留钢量≥4t，将钢水连铸成小方坯，完成冶炼。
其中，所述的步骤(1)中控制转炉终点碳及温度。
其中，所述的步骤(2)中通过挡渣机构限制下渣量且挡渣机构包括滑板、挡渣锥与挡渣塞。
其中，所述的步骤(2)中在出钢前进行钢包灌氩。
其中，所述的步骤(3)中在精炼工序选择铸余钢渣回收时机、精炼渣样在线分析。
其中，所述的步骤(4)中在连铸工序采取留钢操作。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，同时降低了精炼过程酸性渣等造渣料的消耗，减少了固废的排放，减轻大气污染，预计吨钢效益增加20元。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。
本发明的原理如下：
为了提高帘线钢钢水纯净度，本发明主要从减少钢水内生夹杂和外来夹杂入手，同时控制精炼过程渣系，提高夹杂去除效果，最终确保成品满足帘线钢对夹杂物尺寸小于30μm的要求；
本发明减少内生夹杂主要包括降低钢水初始氧含量、出钢前钢包底吹灌氩操作；
本发明减少外来夹杂主要包括出钢过程下渣量控制、连铸工序采用留钢操作以及通过精炼渣回收大幅缩短精炼时间，一方面减少钢水对钢包耐材侵蚀带来的外来夹杂物，另一方面也有效降低了钢水氮含量；
在CaO-SiO2-Al2O3三元非金属夹杂物系中有两个低熔点区域，考虑到帘线钢对B类夹杂物要求高，选择Al2O3含量较低的区域，其渣系组分控制范围是：W(SiO2)＝35％～50％、W(CaO)＝30％～45％、W(Al2O3)＝3％～8％、R＝0.7～0.9，通过精炼过程造渣工艺优化以及过程渣系在线分析等手段，确保精炼终点渣系满足以上控制区间要求，稳定帘线钢终点渣系，提高夹杂去除效果；
本发明通过以上工艺生产的帘线钢，使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，同时降低了精炼过程酸性渣等造渣料的消耗，减少了固废的排放，减轻大气污染，预计吨钢效益增加20元。
对比例1：
现有技术的冶炼方法，具体步骤如下：
1、转炉终点控制：根据终点碳含量0.06％、出钢温度1620℃；
2、出钢前未进行钢包灌氩操作；
3、出钢过程下渣量控制：转炉炉长在出钢过程使用滑板挡渣；
4、精炼工序加酸性渣、石灰、石英砂进行造渣，未进行渣样在线分析，精炼工序处理时间总共92min；
5、连铸工序未采用留钢操作，钢水接近拉完后换包；
6、对应轧材上取样分析发现最大夹杂物尺寸有28μm，同时分析气体含量([O]：26ppm、[N]：45ppm)。
实施例1：
本实施例的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，采用转炉初炼、精炼、连铸流程；使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，具体步骤如下：
1、转炉终点控制：根据终点碳含量0.13％、出钢温度1611℃；
2、出钢前钢包灌氩操作：转炉出钢前、钢包做包后打开空钢包底吹，以流量150NL/min进行钢包灌氩，吹氩时长80s；
3、出钢过程下渣量控制：转炉炉长在出钢过程使用滑板、挡渣锥、挡渣塞挡渣；
4、精炼渣回收时机选择：在转炉出钢后，将前面炉次同牌号帘线钢连铸浇铸铸余钢水和精炼渣倒入本炉次，精炼工序处理时间总共45min；
5、精炼过程渣组分控制：为保证精炼渣组分控制在合适范围，确保钢水夹杂物处在低熔点区，对精炼过程渣样进行在线分析(详见下表)，精炼炉根据渣样分析结果进行调整；
Figure BDA0002232758220000041
6、精炼过程造渣工艺优化：精炼前期采用高纯碳化硅少量多批次进行脱氧8次，根据渣样分析结果，补加50kg石英砂调整渣碱度，调整后渣样碱度为0.86；
7、连铸工序采用留钢操作：该炉次空包行车称显示68t、装满钢水后行车称显示179t，在大包称显示73t时关闭大包水口，铸余钢水留钢量约5t；
8、对应轧材上取样分析未发现20μm以上夹杂物，同时分析气体含量([O]：19ppm、[N]：33ppm)。
实施例1与对比例1的比较：
对比例1转炉终点碳含量偏低，其对应出钢氧含量(422ppm)较实例1(286ppm)高出136ppm，后续对比例1出钢前未进行钢包灌氩操作，钢包内空气中的氧增加了钢水二次氧化的风险，在精炼工序未进行渣样在线分析，冶炼结束后渣样分析结果部分成分(W(SiO2)＝34.94％、W(CaO)＝40.91％、W(Al2O3)＝4.01％、R＝1.17)偏离目标控制区，不利于夹杂物组成控制。另外，连铸工序未采取留钢操作，钢水浇铸末期存在较大下渣风险。对比实例1和对比例1，对比例1轧材上大尺寸夹杂物明显增多，而且出现大于20μm的夹杂，同时实例1比对比例1氧含量低7ppm、氮含量低12ppm。
实施例2：
本实施例的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，采用转炉初炼、精炼、连铸流程；使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，具体步骤如下：
1、转炉终点控制：根据终点碳含量0.15％、出钢温度1605℃；
2、出钢前钢包灌氩操作：转炉出钢前、钢包做包后打开空钢包底吹，以流量150NL/min进行钢包灌氩，吹氩时长55s；
3、出钢过程下渣量控制：转炉炉长在出钢过程使用滑板、挡渣锥、挡渣塞挡渣；
4、精炼渣回收时机选择：在转炉出钢后，将前面炉次同牌号帘线钢连铸浇铸铸余钢水和精炼渣倒入本炉次，精炼工序处理时间总共65min；
5、精炼过程渣组分控制：为保证精炼渣组分控制在合适范围，确保钢水夹杂物处在低熔点区，对精炼过程渣样进行在线分析(详见下表)，精炼炉根据渣样分析结果进行调整；
6、精炼过程造渣工艺优化：精炼前期采用高纯碳化硅少量多批次进行脱氧7次，根据渣样分析结果，补加40kg石英砂调整渣碱度，调整后渣样碱度为0.9；
7、连铸工序采用留钢操作：该炉次空包行车称显示66t、装满钢水后行车称显示181t，在大包称显示70t时关闭大包水口，铸余钢水留钢量约4t；
8、对应轧材上取样分析未发现20μm以上夹杂物，同时分析气体含量([O]：21ppm、[N]：36ppm)。
实施例3：
本实施例的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，采用转炉初炼、精炼、连铸流程；使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，具体步骤如下：
1、转炉终点控制：根据终点碳含量0.10％、出钢温度1622℃；
2、出钢前钢包灌氩操作：转炉出钢前、钢包做包后打开空钢包底吹，以流量150NL/min进行钢包灌氩，吹氩时长66s；
3、出钢过程下渣量控制：转炉炉长在出钢过程使用滑板、挡渣锥、挡渣塞挡渣；
4、精炼渣回收时机选择：在转炉出钢后，将前面炉次同牌号帘线钢连铸浇铸铸余钢水和精炼渣倒入本炉次，精炼工序处理时间总共71min；
5、精炼过程渣组分控制：为保证精炼渣组分控制在合适范围，确保钢水夹杂物处在低熔点区，对精炼过程渣样进行在线分析(详见下表)，精炼炉根据渣样分析结果进行调整；
6、精炼过程造渣工艺优化：精炼前期采用高纯碳化硅少量多批次进行脱氧8次，根据渣样分析结果，补加20kg石英砂调整渣碱度，调整后渣样碱度为0.89；
7、连铸工序采用留钢操作：该炉次空包行车称显示65t、装满钢水后行车称显示175t，在大包称显示71t时关闭大包水口，铸余钢水留钢量约6t；
8、对应轧材上取样分析未发现20μm以上夹杂物，同时分析气体含量([O]：21ppm、[N]：35ppm)。
实施例4：
本实施例的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，采用转炉初炼、精炼、连铸流程；使帘线钢夹杂物尺寸稳定控制在较低水平(小于20μm)，其中有害气体[O]≤25ppm、[N]≤40ppm，满足帘线钢用户需求，具体步骤如下：
1、转炉终点控制：根据终点碳含量0.10％、出钢温度1615℃；
2、出钢前钢包灌氩操作：转炉出钢前、钢包做包后打开空钢包底吹，以流量150NL/min进行钢包灌氩，吹氩时长59s；
3、出钢过程下渣量控制：转炉炉长在出钢过程使用滑板、挡渣锥、挡渣塞挡渣；
4、精炼渣回收时机选择：在转炉出钢后，将前面炉次同牌号帘线钢连铸浇铸铸余钢水和精炼渣倒入本炉次，精炼工序处理时间总共68min；
5、精炼过程渣组分控制：为保证精炼渣组分控制在合适范围，确保钢水夹杂物处在低熔点区，对精炼过程渣样进行在线分析(详见下表)，精炼炉根据渣样分析结果进行调整；
6、精炼过程造渣工艺优化：精炼前期采用高纯碳化硅少量多批次进行脱氧7次，根据渣样分析结果，补加20kg石英砂调整渣碱度，调整后渣样碱度为0.88；
7、连铸工序采用留钢操作：该炉次空包行车称显示67t、装满钢水后行车称显示170t，在大包称显示73t时关闭大包水口，铸余钢水留钢量约6t；
8、对应轧材上取样分析未发现20μm以上夹杂物，同时分析气体含量([O]：20ppm、[N]：32ppm)。

Claims (6)

1.一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)转炉冶炼：通过调整铁水、废钢装入量，采用高拉碳方式控制转炉终点碳的重量百分比≥0.08％，同时控制终点温度≥1600℃；
(2)转炉出钢：转炉出钢前、钢包做包后打开空钢包底吹灌氩排空钢包内空气并控制下渣量，控制吹氩流量≥100NL/min，控制吹氩时间为30s～120s；
(3)精炼造渣：在转炉出钢后、LF精炼前将前面炉次帘线钢连铸浇铸铸余钢水和精炼渣倒入后续帘线钢炉次中进行升温成渣，对精炼过程渣样进行在线分析控制顶渣渣系组成，采用高纯碳化硅进行渣面脱氧6～10次，通过石灰和石英砂进行造渣和调渣；
控制钢水夹杂物处在低熔点区，目标精炼渣系组分中SiO2的重量百分比为35％～50％、CaO的重量百分比为30％～45％、Al2O3的重量百分比为3％～8％、碱度R为0.7～0.9；
(4)连铸余钢量控制：铸余钢水留钢量≥4t，将钢水连铸成小方坯，完成冶炼。
2.根据权利要求1所述的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤(1)中控制转炉终点碳及温度。
3.根据权利要求1所述的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤(2)中通过挡渣机构限制下渣量且挡渣机构包括滑板、挡渣锥与挡渣塞。
4.根据权利要求2所述的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤(2)中在出钢前进行钢包灌氩。
5.根据权利要求1所述的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤(3)中在精炼工序选择铸余钢渣回收时机、精炼渣样在线分析。
6.根据权利要求1所述的一种帘线钢快速造渣提升钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤(4)中在连铸工序采取留钢操作。
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