CN111020111A - 一种低C低Si钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

一种低C低Si钢的冶炼方法，转炉初炼工序出钢C控制在0.08％以内，Si控制在0.02％以内；VD真空脱C脱O工序，依据出钢C含量，加入碳粉或氧化铁皮，然后在＜67Pa的真空度下，氩气流量控制在500‑600NL/min，真空保持16‑18min，将钢水中C含量控制至0.02％以内；LF精炼工序,选用高碱低硅造渣剂及低碳低硅合金，保证精炼渣为铝酸钙渣系，控制渣中(SiO2)含量≤8％同时碱度≥8；VD真空去杂脱气前适当倒渣，再次在极限真空条件下冶炼。利用该冶炼方法，可以在不增加其他真空设备的情况下，同样冶炼出高洁净的低C低Si钢，从而降低生产成本及企业的资金投入，对开发新钢种非常有利。

Description

一种低C低Si钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢水精炼技术领域，具体涉及一种低C低Si钢的冶炼方法。
技术背景
传统工艺流程为LD转炉→LF精炼→VD脱气→浇注，在冶炼低C低Si钢时，对出钢C要求非常低，这就造成钢水中氧值高、对炉体损伤大，并且在LF精炼过程中因电极加热，随冶炼时间长过程增C严重，且精炼过程中需要控制含Si合金及辅料用量，避免增Si严重。该工艺用于冶炼普通钢种，可以确保成品C、Si成分满足要求，但是对于冶炼加入大量合金的钢种，在实际生产中很难将成品C、Si含量控制在0.07％以内；
传统工艺中，采用转炉拉低碳，出钢氧值高，钢水中夹杂物含量多，对钢锭/坯内部质量影响较大，若LF精炼脱氧不良及钢包吹氩控制不当，很容易造成夹杂物无法充分上浮，严重的将导致钢板满板夹杂物缺陷，造成钢板探伤计划外。
如何在不增加其他真空设备的情况下，利用现有设备冶炼出高洁净的低C低Si钢，降低企业设备投资，同时不影响新钢种开发成为急需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种不需要额外建设真空设备，充分利用现有冶炼设备，通过VD真空脱C脱O+LF精炼+VD真空去杂脱气工艺，既能保证成品成分达到低C低Si的要求，又能达到洁净钢的生产目的。
为解决低C低Si钢的生产难点，本发明所采用的冶炼方法如下：
转炉冶炼：控制出钢C≤0.08％、Si≤0.02％，出钢过程中不加入任何脱氧剂或合金；
VD真空脱C脱O：先依据转炉出钢C含量，加入C粉或氧化铁皮，其中：若出钢C≤0.04％，则按吨钢0.2～0.4kg加入碳粉；若出钢0.04％<C<0.05％，则C粉和氧化铁皮都不加；若出钢0.05％≤C≤0.07％，则按吨钢1～3kg加入氧化铁皮；若出钢0.07％<C≤0.08％，则按吨钢3～5kg加入氧化铁皮；然后在＜67Pa的真空度下，控制氩气流量500-600NL/min，真空保持16-18min，将钢水中C含量控制至0.02％以内；
VD真空脱C脱O结束：VD破空后将氩气流量调整至20-40NL/min，添加碳化稻壳进行保温及同时快速加入4m/t钢的铝线进行深脱氧，将钢包吊至LF精炼工位；
LF精炼：一加热过程中分批次加入造渣剂，造渣剂以高碱度钙球渣、石灰、电石、氧化铝球、铝粒为主，优选SiO2≤1.5％的钙渣球、及SiO2≤2.5％的石灰，造渣剂添加过程中按200-400NL/min持续吹氩，待温度升至1600℃±10℃时，查看渣况，若渣况为灰白色或者白色时，取样分析，要求精炼渣系为铝酸钙渣系，其中渣中(SiO2)含量必须≤8％同时碱度必须≥8；二加热过程中加入合金调整成分及微调渣况，合金主要采用C＜0.25％及Si＜0.8％的合金；三加热过程中微调合金成分；整个LF精炼过程，造渣剂加入总量按吨钢石灰9.0～13.5kg、钙渣球3.0～4.0kg、电石0.6～0.9kg、氧化铝球1.0～2.0kg、铝粒0.9～1.5kg添加，整个渣系控制在CaO：51-58％，SiO2：≤8％，MgO：4-6％，Al2O3：22-26％，TFe：≤1.2，R≥8；
LF精炼结束：倒渣50％～60％，倒渣后按吨钢2.2m补加铝线；
VD真空去杂脱气：在真空度≤40Pa情况下，氩气流量控制在450-600NL/min，保压时间15-17min，待VD破空后调整氩气流量在20-40NL/min进行软吹氩，待温度降至过热度65℃±5℃吊至模铸或连铸工序。
需要说明的是，(1)在转炉冶炼工序，钢水温度达到1540℃时，Si先于Mn和C被氧化，当达到出钢温度1610℃时，Si含量几乎接近于零。
(2)在VD真空脱C脱O工序，钢水到达VD后根据出钢C含量加入碳粉或氧化铁皮，灵活调节钢水中的C、O含量，可以降低对转炉出钢C含量的要求，避免因在转炉初炼工序过度追求低C而降低炉衬的使用寿命及增加铁损。具体的，当C含量低时，加入碳粉确保钢水中C、O充分反应，避免脱O不充分；C含量高时，加入氧化铁皮的目的是增加钢水中氧值，避免脱C不充分。
(3)VD真空脱C脱O破空后将氩气流量调整至20-40NL/min，防止底吹结冷钢影响吹氩效果，同时添加碳化稻壳进行保温及加入铝线深脱氧可以脱除钢水中的残氧，为LF精炼做准备。
(4)在LF精炼工序，优选高碱度低硅含量的造渣料，保证精炼渣系为铝酸钙渣系，同时合金成分调整选用低C低Si合金，采用低碳锰铁配Mn、低碳低硅铬铁配Cr、钼铁配Mo、铌铁配Nb，禁止采用硅铁脱氧，可有效减少硅酸盐夹杂物及渣中SiO2来源，保证造渣料及合金不增Si。
(5)进VD真空去杂脱气前进行倒渣，减少钢包顶渣中总硅元素含量，待倒渣后补加铝线，可防止VD保压过程中渣中的Si被还原，保证钢水中Si含量处于较低水平。
(6)两次VD真空环境下均采用大氩气搅拌，有利于钢水中C、O及Si、O充分反应，对脱碳脱硅有显著效果。
采用该冶炼方法的有益效果在于，在不需要额外建设真空设备的前提下，充分利用现有冶炼设备，即可生产出符合要求的C、Si含量均在0.07％以内的低C低Si钢，同时利用该方法生产出来的钢非金属夹杂物含量低，其中A类(硫化物)0.5级、B类(氧化铝类)0.5级、C类(硅酸盐类)0级、D类(球状氧化物类)0.5级，A+B+C+D＝1.5级，可以满足洁净钢要求。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步说明：
实施例1
本实施例一种低C低Si的高强度钢生产，其化学成分组成及质量百分含量为C：0.05-0.07％、Si：≤0.06％、Mn：1.45-1.55％、P:≤0.012％、S:≤0.005％、Als：0.020-0.050％、Cr：0.60-0.70％、Mo：0.45-0.55％、Ni：1.60-1.80％、Nb：0.035-0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种低C低Si的高强度钢生产，液相线温度为1518℃，浇注锭型为85t锭型，工艺流程采用顶底复吹转炉→VD脱C脱O→LF精炼→倒渣→VD去杂脱气→模铸，具体步骤如下所述：
转炉：入炉铁水采用S≤0.020％的高炉铁水，转炉终点C含量0.07％，出钢不加任何脱氧剂、合金及其他辅料，出钢量为90t；
VD真空脱C脱O：钢水吊至VD后，加入270kg氧化铁皮，然后盖盖保压，预抽过程中，氩气流量按20NL/min控制，待VD真空度小于67Pa以下时，氩气流量调整至520NL/min，总保压时间按18min控制，VD破空后加360m铝线，同时加入碳化稻壳吊至LF精炼；
LF精炼工序：主要为造渣及成分控制；一加热精炼造渣：钢水到LF精炼后，测温1534℃，先加入250Kg高碱度钙渣球，然后分批加入600kg石灰，60kg电石，100kg氧化铝球，铝粒按每次20kg分4次加入脱氧，待温度升至1590℃时抬电极查看渣况，此时渣况为灰白色，然后取样分析，一加热结束后，C：0.024％、Si：0.01％、Mn：0.05％、P：0.008、S：0.020％、Als：0.085％；
二加热C、Si含量控制：合金采用低碳锰铁配Mn、低碳低硅铬铁配Cr、钼铁配Mo、铌铁配Nb，过程添加300kg石灰、10kg电石、50kg氧化铝球、30kg铝粒调渣脱S，待温度升至1630℃时，查看渣况此时渣况为黄白色，取样分析，二加热结束后，C：0.04％、Si：0.03％、Mn：1.40％、P：0.008％、S：0.008％、Als：0.060％；Cr：0.62％、Mo：0.46％、Ni：1.42％、Nb：0.032％；
三加热微调合金成分；精炼离站前不加铝线，先进行倒渣；待倒渣后加入200m铝线补Als，防止渣层厚，VD保压过程中渣中(Si)被还原增Si；
终渣渣况为：CaO：56.2％，SiO2：6.03％，MgO：4.9％，Al2O3：25.24％；TFe：0.95；R：9.3。
VD去杂脱气：VD在30pa真空度下保压17min，定氢1.3ppm，成品成分C：0.05％、Si：0.06％、Mn：1.50、P：0.009％、S：0.004％、Als：0.028％、Cr:0.62％、Mo：0.52％、Ni：1.72％、Nb：0.040％。待温度降低至1580℃吊至模铸。
模铸浇注：模铸到站温度1577℃，吹氩12min，待温度降至1563℃开浇。
通过后续钢板轧制，对钢板非金属夹杂物评级如下：A类(硫化物)0.5级、B类(氧化铝类)0.5级、C类(硅酸盐类)0级、D类(球状氧化物类)0.5级，A+B+C+D＝1.5级，可以满足洁净钢要求。
实施例2
本实施例一种低C低Si的高强度钢生产，其化学成分组成及质量百分含量为C：0.06-0.08％、Si：≤0.08％、Mn：1.10-1.25％、P:≤0.015％、S:≤0.005％、Als：0.020-0.050％、Cr：0.42-0.50％、Mo：0.45-0.55％、Ni：1.40-1.50％、Nb：0.035-0.050％，V：0.060-0.070％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种低C低Si的高强度钢生产，液相线温度为1517℃，浇注锭型为92t锭型，工艺流程采用顶底复吹转炉→VD脱C脱O→LF精炼→倒渣→VD去杂脱气→模铸，具体步骤如下所述：
转炉：入炉铁水采用S≤0.020％的高炉铁水，转炉终点C含量0.04％，出钢不加任何脱氧剂、合金及其他辅料，出钢量为98t；
VD真空脱C脱O：钢水吊至VD后，加入29.4kg碳粉，然后盖盖保压，预抽过程中，氩气流量按20NL/min控制，待VD真空度小于67Pa以下时，氩气流量调整至520NL/min，总保压时间按16min控制，VD脱C破空后加390m铝线，同时加入碳化稻壳吊至LF精炼；
LF精炼工序：主要为造渣及成分控制；一加热精炼造渣：钢水到LF精炼后，测温1529℃，先加入300Kg高碱度钙渣球，然后分批加入900kg石灰，60kg电石，120kg氧化铝球，铝粒按每次20kg分4次加入脱氧，待温度升至1580℃时抬电极查看渣况，此时渣况为灰白色，然后取样分析，一加热结束后，C：0.02％、Si：0.01％、Mn：0.04％、P：0.010％、S：0.018％、Als：0.076％；
二加热C、Si含量控制：合金采用低碳锰铁配Mn、低碳低硅铬铁配Cr、钼铁配Mo、铌铁配Nb，过程添加200kg石灰、20kg电石、50kg氧化铝球、30kg铝粒调渣脱S，待温度升至1630℃时，查看渣况此时渣况为黄白色，取样分析，二加热结束后，C：0.03％、Si：0.05％、Mn：1.05％、P：0.012％、S：0.008％、Als：0.055％；Cr：0.38％、Mo：0.46％、Ni：1.36％、Nb：0.032％，V：0.062％；
三加热微调合金成分；精炼离站前不加铝线，先进行倒渣；待倒渣后加入200m铝线补Als；
终渣渣况为：CaO：55.8％，SiO2：5.93％，MgO：5.2％，Al2O3：25.24％；TFe：0.93；R：9.4。
VD真空去杂脱气：VD在30pa真空度下保压18min，定氢1.13ppm，成品成分C：0.06％、Si：0.07％、Mn：1.20％、P：0.013％、S：0.003％、Als：0.026％、Cr:0.42％、Mo：0.46％、Ni：1.45％、Nb：0.036％、V：0.062％。待温度降低至1575℃吊至模铸。
模铸浇注：模铸到站温度1570℃，吹氩8min，待温度降至1561℃开浇。
通过后续钢板轧制，对钢板非金属夹杂物评级如下：A类(硫化物)0.5级、B类(氧化铝类)0.5级、C类(硅酸盐类)0级、D类(球状氧化物类)0.5级，A+B+C+D＝1.5级，可以满足洁净钢要求。

Claims (1)

1.一种低C低Si钢的冶炼方法，其特征在于该冶炼方法包括以下步骤：
a、转炉冶炼：控制出钢C≤0.08％、Si≤0.02％，出钢过程中不加入任何脱氧剂或合金；
b、VD真空脱C脱O：先依据转炉出钢C含量，加入C粉或氧化铁皮，其中：若出钢C≤0.04％，则按吨钢0.2～0.4kg加入碳粉；若出钢0.04％<C<0.05％，则C粉和氧化铁皮都不加；若出钢0.05％≤C≤0.07％，则按吨钢1～3kg加入氧化铁皮；若出钢0.07％<C≤0.08％，则按吨钢3～5kg加入氧化铁皮；然后在＜67Pa的真空度下，控制氩气流量500-600NL/min，真空保持16-18min，将钢水中C含量控制至0.02％以内；
c、VD真空脱C脱O结束：VD破空后将氩气流量调整至20-40NL/min，添加碳化稻壳进行保温及同时快速加入4m/t钢的铝线进行深脱氧，将钢包吊至LF精炼工位；
d、LF精炼：一加热过程中分批次加入造渣剂，造渣剂以高碱度钙球渣、石灰、电石、氧化铝球、铝粒为主，优选SiO2≤1.5％的钙渣球、及SiO2≤2.5％的石灰，造渣剂添加过程中按200-400NL/min持续吹氩，待温度升至1600℃±10℃时，查看渣况，若渣况为灰白色或者白色时，取样分析，要求精炼渣系为铝酸钙渣系，其中渣中(SiO2)含量必须≤8％同时碱度必须≥8；二加热过程中加入合金调整成分及微调渣况，合金主要采用C＜0.25％及Si＜0.8％的合金；三加热过程中微调合金成分；整个LF精炼过程，造渣剂加入总量按吨钢石灰9.0～13.5kg、钙渣球3.0～4.0kg、电石0.6～0.9kg、氧化铝球1.0～2.0kg、铝粒0.9～1.5kg添加，整个渣系控制在CaO：51-58％，SiO2：≤8％，MgO：4-6％，Al2O3：22-26％，TFe：≤1.2，R≥8；
e、LF精炼结束：倒渣50％～60％，倒渣后按吨钢2.2m补加铝线；
f、VD真空去杂脱气：在真空度≤40Pa情况下，氩气流量控制在450-600NL/min，保压时间15-17min，待VD破空后调整氩气流量在20-40NL/min进行软吹氩，待温度降至过热度65℃±5℃吊至模铸或连铸工序。
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