CN111020096A

CN111020096A - 一种双相汽车钢dp590的单lf工艺低氮控制方法

Info

Publication number: CN111020096A
Application number: CN201911156013.7A
Authority: CN
Inventors: 沈明钢; 亢淑梅; 张振山; 李响; 王爽; 朱晓雷
Original assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: CN111020096B

Abstract

本发明公开了一种双相汽车钢DP590的单LF工艺低氮控制方法，包括以下步骤：（1）钢水脱硫，顶渣扒净；（2）转炉吹炼时，根据铁水条件优化废钢结构，出钢氧值>900ppm，终点前不允许点吹和过吹；（3）转炉半沸腾出钢，出钢不加含Al合金，加硅铁和低磷锰铁，氩站不喂铝线，实际出钢温度≥1670℃；（4）LF炉进站定氧，根据氧值加铝；（5）LF炉进站测温定氧加首批渣料，降电极升温，加入第二批渣料；升温结束后控制底吹强度进行搅拌，取首样；（6）根据首样补硅铁和锰铁等，Mn按中下限调，控制底吹强度搅拌；（7）终调目标值，搬出温度1570～1580℃，上机浇注。本发明控制方法节省了RH的工序成本，减少了钢水在钢包内的停留时间，成品[N]≤0.0025%的成品比例达到100%。

Description

一种双相汽车钢DP590的单LF工艺低氮控制方法

技术领域

本发明属于炼钢连铸领域，特别涉及到一种双相汽车钢DP590的单LF工艺低氮控制方法。

背景技术

近来，汽车逐渐向车体轻量化、节约能源、更安全、对环境友好等方向发展，为了满足汽车“减重节能”和提高抗碰撞性能等要求，必须使用厚度更薄但强度更高的钢材。双相汽车钢是一种新材料，其研究与应用是低碳合金领域的重大发展之一。双相钢的金相组织是在铁素体的基体上分布着岛状马氏体，马氏体含量越多，钢的强度越高。双相钢除具有良好的强塑性外，还具有低屈强比、高伸长率、较好的烘烤硬化和碰撞吸收性能等特点，因此广泛应用于汽车结构件、加强件以及部分内外板。

目前钢材的生产工艺较为成熟，

以DP590为代表的双相汽车用钢一般的生产工艺为：铁水预处理→转炉→LF→RH→板坯连铸，经此工艺生产后成分能够满足成品的要求，但此种生产方式传搁时间长，工序成本高。如果将RH工序取消，这样可以减少钢水在钢包内的停留时间，也减少钢水对耐材的侵蚀速度，但由于该钢种的S元素十分苛刻，LF炉处理之后不经过RH去气，成品氮又容易超标。所以单LF生产工艺的条件下如何保证氮的要求，是亟待解决的工作。

CN 106319147 B公开了一种LF炉脱硫控碳保氮控制方法，所述控制方法包括以下步骤；1)观察进站钢水，利用快速测温热电偶进行测温并取样，2)步骤1中钢水化渣后，渣量不足，流动性较好情况，钢水易裸露，冲刷电极，此时持续加入脱硫石灰、高铝脱氧剂埋弧物料，3)钢水温度升至1590℃～1600℃之间时，钢水表面已经覆盖一层保护渣可以进行埋弧加热，控制脱氧深度，造白渣深脱硫，埋弧加热保碳，控氮；4)调整除尘开度在20％～40％来稳定炉内微正压，LF炉处理全程保证炉内微正压气氛,LF炉盖降到最低位，控制合适的除尘开度在20％～40％，同时根据钢包透气性的实际状况，合理设定各阶段的氩气流量。但是使用该方法制备出的成品N均大于0.0030％，N含量不够低；且该方法中使用的钢种为一般钢种，其Mn≈0.4％，而Mn在钢水中与N的作用系数为负，即Mn含量越高，越容易吸氮，因此该方法中使用的普通钢脱氮更容易。

CN 108330252 A公开了一种提高精炼精度的LF炉炼钢工艺，涉及钢铁冶炼技术领域，解决了钢水成分不稳定、精度低的问题。其包括以下步骤：步骤一，进站；步骤二，加热；步骤三，超声处理：取样分析后，分批加入造渣料，同时将导波杆插入炉内的钢水中进行第一次超声波处理，关闭氩气或降低氩气流量；步骤四，合金微调；步骤五，喂线；步骤六，出钢。本发明通过在添加造渣料和合金时引入超声波，促进造渣料、合金与钢水快速反应，减少钢水中的杂质，提高取样分析时的精度，减少调整钢水成分的次数，提高钢水成分精度；减少了氩气的用量，进一步降低炼钢成本；使得造渣料分散均匀，避免造渣料结块，减少钢水中的杂质。该方法仅仅是针对普通钢种进行处理，且采用纯的精炼处理方式，甚至采用了超声处理，这是普钢厂完全不会采用的工艺。

CN 109252008 A公开了一种低碳低氮超低硫钢的生产方法，包括铁水脱硫预处理→转炉吹炼→LF精炼→RH真空精炼→板坯连铸；该方法按照5个步骤进行实施：一是成分设计；二是铁水脱硫预处理，转炉冶炼出钢过程的脱氧合金化及控氮方法，三是LF精炼快速深脱硫方法及控氮方法；四是RH真空精炼脱氮、脱氢渣洗去夹杂；五是板坯中心偏析的控制。该方法大幅度缩短了LF精炼脱硫处理时间，在设定的强化元素低碳条件下，钢中的硫降低到了0.0010％的极低的水平，氮元素不大于0.0035％，板坯中心偏析最大为1.2级，完全满足低氮、超低硫低碳钢的连续批量生产条件，为轧制高品质抗硫化氢腐蚀钢提供了优质板坯。但是该方法仍然采用了RH，属于大部分钢厂的典型做法，且其最终控氮效果是小于0.0035％，没有达到更好的效果。

发明内容

针对上述钢种低硫、低合金且低氮的生产要求，本发明提供一种双相汽车钢DP590的单LF工艺低氮控制方法，使其在不使用RH，而仅用单LF炉生产时，成品氮满足小于0.0025％的要求。260t转炉钢厂的具体工艺路线为：铁水预处理→转炉→LF炉→连铸，其内容如下：

(1)钢水加脱硫剂进行脱硫，脱硫后[S]≤0.003％，顶渣扒净；

(2)转炉吹炼时，根据铁水条件优化废钢结构以保证终点温度，出钢氧值>900ppm，终点前不允许点吹和过吹；

(3)当C≤0.05％，P≤0.010％的条件下，转炉半沸腾出钢，出钢过程不加任何含Al合金，根据转炉出钢时Si、Mn的含量的调整使用硅铁和低磷锰铁，氩站不喂铝线，保证弱脱氧状态，实际出钢温度≥1670℃；

(4)LF炉进站定氧，根据氧值确定首批加铝量，铝量控制在(氧值(ppm)+80～150)kg；

(5)LF炉进站测温定氧后加入首批渣料：700kg～800kg石灰小粒、100kg～200kg助熔渣，降电极升温5～7min，在升温过程中，加入第二批渣料500kg～700kg石灰小粒；升温结束后，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌，4～5min取首样；

(6)根据首样补硅铁和锰铁等合金，Mn按中下限调整，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌；

(7)按照最终成分调至目标值，搬出温度1570～1580℃，上机浇注。

所述步骤(1)中，脱硫剂包括但不限于Mg+CaO型脱硫剂、CaO+CaF₂型脱硫剂。

所述步骤(2)中，优化废钢结构可根据废钢情况调整。

所述步骤(5)中，石灰小粒中CaO≥85％。

所述步骤(5)中，助熔渣中CaO≤15％、Al₂O₃：40～50％、SiO₂：15～30％。

所述步骤(5)中，升温过程要做好埋弧工作。

所述步骤(6)中，Mn的中下限为1.65～1.72％，按中下限调整，防止后期回Mn导致成分超标。

所述步骤(6)中，搅拌时间4～5min。

本发明的显著效果在于：本发明控制方法实现了通过入炉前的低硫结合LF精炼脱硫，控制了低S的实现，在此过程中，通过转炉结束之后的脱氧制度以及LF的A铝合金加入控制、渣料加入量控制和底吹氩气控制共同完成了低N的冶炼过程。此方法节省了一般工艺下的RH的工序成本、同时减少了钢水在钢包内的停留时间，起到了节省耐材、减少钢水温降以及减少Al合金的使用等作用。本发明在大量现场试验的验证下，成品[N]≤0.0025％的成品比例达到100％，吨钢成本节约75元，同时保证了连浇的生产节奏。

具体实施方式

本发明提供一种双相汽车钢DP590的单LF工艺低氮控制方法，使其在不使用RH，而仅用单LF炉生产时，成品氮满足小于0.0025％的要求。260t转炉钢厂的具体工艺路线为：铁水预处理→转炉→LF炉→连铸，其内容如下：

(1)钢水加入脱硫剂进行脱硫，脱硫后[S]≤0.003％，顶渣扒净；

(2)转炉吹炼时，根据铁水条件优化废钢结构以保证终点温度≥1670℃，出钢氧值>900ppm，终点前不允许点吹和过吹；

(3)当C≤0.05％，P≤0.010％的条件下，转炉半沸腾出钢，出钢过程不加任何含Al合金，根据转炉出钢时Si、Mn的含量加硅铁和低磷锰铁，氩站不喂铝线，保证弱脱氧状态，实际出钢温度≥1670℃；

(5)LF炉进站测温定氧后加入首批渣料：700kg～800kg石灰小粒、100kg～200kg助熔渣，降电极升温5～7min，在升温过程中，加入第二批渣料500kg～700kg石灰小粒；升温过程要做好埋弧工作；升温结束后，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌，4～5min取首样；

(6)根据首样补硅铁和锰铁等合金，Mn按中下限调整，防止后期回Mn导致成分超标，同时底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌4～5min；

所述步骤(2)中，优化废钢结构可根据废钢情况调整。

所述步骤(5)中，石灰小粒中CaO≥85％。

所述步骤(6)中，Mn的中下限为1.65～1.72％。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

本实施例是以260t转炉生产DP590钢为例进行说明。

(1)采用Mg+CaO的方式进行铁水预处理，铁水预处理后，[S]＝0.0011％，顶渣扒净；

(2)根据铁水条件，选择适当的废钢及造渣，转炉出钢[P]＝0.0087％，出钢氧值为940ppm，终点前未发生点吹和过吹；

(3)当C≤0.05％，P≤0.010％的条件下，转炉半沸腾出钢，出钢过程不加任何含Al合金，只加硅铁和低磷锰铁进行合金化，氩站不喂铝线，始终保证钢水的弱脱氧状态，实际出钢温度1677℃；

(4)LF炉进站定氧为707ppm，，此后加铝790kg；

(5)LF炉进站后加入首批渣料：720kg石灰小粒、155kg助熔渣，降电极升温6min，在升温过程中，加入第二批渣料660kg石灰小粒。升温过程中，埋弧较好。升温结束后，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌，4min取首样；

(6)根据首样补硅铁和锰铁等合金，Mn调整为1.68％，底吹强度控制在90～100Nm³/h，搅拌5min；

(7)终调成分至目标值，搬出温度1572℃，上机浇注。其中包成分如下。

表2实施例1的DP590钢成分(wt，％)

实施例2

本实施例是以260t转炉生产DP590钢为例进行说明。

(1)采用Mg+CaO的方式进行铁水预处理，铁水预处理后，[S]＝0.0014％，顶渣扒净；

(2)根据铁水条件，选择适当的废钢及造渣，转炉出钢[P]＝0.0083％，出钢氧值为946ppm，终点前未发生点吹和过吹；

(3)当C≤0.05％，P≤0.010％的条件下，转炉半沸腾出钢，出钢过程不加任何含Al合金，只加硅铁和低磷锰铁进行合金化，氩站不喂铝线，始终保证钢水的弱脱氧状态，实际出钢温度1682℃；

(4)LF炉进站定氧为742ppm，此后加铝850kg；

(5)LF炉进站后加入首批渣料：788kg石灰小粒、151kg助熔渣，降电极升温6min，在升温过程中，加入第二批渣料645kg石灰小粒。升温过程中，埋弧较好。升温结束后，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌，4min取首样；

(6)根据首样补硅铁和锰铁等合金，Mn调整为1.65％，底吹强度控制在90～100Nm³/h，搅拌5min；

(7)终调成分至目标值，搬出温度1577℃，上机浇注。其中包成分如下。

表2实施例1的DP590钢成分(wt，％)

Claims

1.一种双相汽车钢DP590的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钢水加脱硫剂进行脱硫，脱硫后 [S]≤0.003%，顶渣扒净；

（2）转炉吹炼时，根据铁水条件优化废钢结构以保证终点温度，出钢氧值>900ppm，终点前不允许点吹和过吹；

（3）当C≤0.05%，P≤0.010%的条件下，转炉半沸腾出钢，出钢过程不加任何含Al合金，根据转炉出钢时Si、Mn的含量的调整使用硅铁和低磷锰铁，氩站不喂铝线，保证弱脱氧状态，实际出钢温度≥1670℃；

（4）LF炉进站定氧，根据氧值确定首批加铝量，铝量控制在(氧值(ppm)+80～150)kg；

（5）LF炉进站测温定氧后加入首批渣料：700kg～800kg石灰小粒、100kg～200kg助熔渣，降电极升温5～7min，在升温过程中，加入第二批渣料500kg～700kg石灰小粒；升温结束后，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌，4～5min取首样；

（6）根据首样补硅铁和锰铁等合金，Mn按中下限调整，底吹强度控制在90～100Nm³/h进行搅拌；

（7）按照最终成分调至目标值，搬出温度1570～1580℃，上机浇注。

2.根据权利要求1所述的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，所述脱硫剂包括但不限于Mg+CaO型脱硫剂、CaO+CaF₂型脱硫剂。

3.根据权利要求1所述的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，所述优化废钢结构可根据废钢情况调整。

4.根据权利要求1所述的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，所述石灰小粒中CaO≥85%。

5.根据权利要求1所述的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，所述助熔渣中CaO≤15%、Al₂O₃：40~50%、SiO₂：15~30%。

6.根据权利要求1所述的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，所述步骤（6）中，Mn的中下限为1.65~1.72%。

7.根据权利要求1所述的单LF工艺低氮控制方法，其特征在于，所述Mn按中下限调整，防止后期回Mn导致成分超标。

8.根据权利要求1-7所述单LF工艺低氮控制方法制备出的DP590钢，其[N] ≤0.0025%的成品比例达到100%。