CN111299533A - 一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法：转炉冶炼；LF炉精炼；RH炉进行脱碳处理；连铸；进行后续轧制。本发明无需进行钙处理，通过提高出钢温度不低于1670℃、采用LF炉并控制精炼结束时的氧含量、在RH炉脱碳处理不吹氧升温及脱碳结束后钢水中氧含量，使浇注炉数提高至不低于5炉，铝耗量由原来的2~4kg/吨钢降低至1~2kg/吨钢，生产成本能降低不低于5%。

Description

一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法
技术领域
本发明涉及一种冶炼方法，确切地属于一种生产超低碳钢可浇性的方法，特别适宜碳含量在100PPm以下且铸坯尺寸在200mm以下的超低碳钢的冶炼方法。
背景技术
目前，方坯连铸机生产超低碳钢主要有电缆钢和工业纯铁两大类钢种，其中电缆钢盘条是近几年发展起来的新钢种。用电缆钢盘条制作的铜包钢丝，来替代纯铜铜丝，超低碳电缆钢属于软态铜包钢丝。高端品种对钢中主要元素成分要求如下：
元素 C Si Mn P S Alt
含量 ≤0.01 ≤0.02 ≤0.1 ≤0.020 ≤0.005 ≤0.015
工艺路线为：铁水预处理--转炉--LF炉--RH--连铸，其中LF炉为非必须工序。
该钢种必须经过RH深脱碳，脱碳前钢和渣保证一定的氧化性以利于脱碳氧化反应，RH采用铝进行终脱氧，熔渣氧化性较高，喂入钙线后一是加剧钢渣中氧的传递，形成更多的氧化物，二是钙气化后与钢中氧反应，损耗大，钢中的[Ca]极低，起不到夹杂物改性的作用，因此，不采取钙处理工艺来提高可浇性。在连铸过程连浇至第2-3炉时，即开始发生水口结瘤现象，主要为Al2O3结瘤。
国内外目前解决此类问题的方法主要有两种：一是提高RH终脱氧后的氧含量，减少浇注过程的二次氧化，可缓解水口结瘤速度，但这样会导致铸坯中全氧含量增加；二是采取洁净钢工艺，在精炼过程钢包渣改质，RH破真空后，控制渣中FeO小于1.0%，并对钢水进行Ca处理。增加造还原性渣工艺，也增加了铝消耗量，使生产成本增加。结合钢种成分特点及浇注结瘤问题，解决结瘤的本质为降低钢水中的脱氧产物Al2O3，采用以下措施的：
一是减少氧化铝的产生，即在保证真空深脱碳的基础上最大可能降低钢水中的氧，如从转炉出钢直接进RH，过程温度不足，RH势必进行铝热升温，产生大量的氧化铝，为减少铝热反应，提出将化学热补偿转化为物理热补偿；
二是促进氧化铝的排除，所有加铝操作尽可能提前，真空脱氧合金化后保证净循环时间大于5min。如经检索的：
由张志明等发表在2018年005期《炼钢》上的文献，即《超低碳钢方坯连铸钢水关键精炼工艺研究 》，是针对小方坯连铸超低碳钢水可浇性差和钢中Si含量偏高问题进行工艺技术优化.采用少渣精炼,造渣料石灰加入量控制在6.5-7.5kg/t有利于钢包顶渣改质和控制钢中[Si]含量;破真空后用高铝渣对顶渣进行改质,控制渣中TFe质量分数小于1.0%,并对钢水Ca处理,有效提高了钢水的可浇性,顺利实现超低碳钢小方坯连铸。与本发明主要的工艺不同在于精炼过程的熔渣控制和是否采取钙处理；另外钢中Al含量的标准也有所不同。其不足之处在于本钢种是在可以不深脱氧的情况下进行精炼，如采取精炼造渣和钙处理将会浪费成本，另外如要控制渣中TFe质量分数小于1.0%，势必要在脱碳前进行深脱氧，在RH再采取吹氧强制脱碳，对成本及钢中夹杂物均有不利影响。
由马富平 等发表于2014年30卷002期《炼钢》上的文献，即《超低碳钢方坯连铸生产工艺研究 》，介绍了在方坯连铸超低碳钢的操作实践,工艺路线为"转炉→LF精炼→RH真空处理→方坯连铸"，采用三步顶渣改质工艺(转炉、LF、RH工序钢包顶渣改质),可将顶渣w(FeO+MnO)控制在3%左右,为钢液钙处理创造有利条件,避免水口絮流,实现多炉连浇。该文献同样也是强调熔渣改质，使用钙处理工艺改善浇注性。
由马富平 等发表于2011年0S1期《北京科技大学学报》上的文献，即《超低碳铝镇静钢方坯连铸工艺》，为了对超低碳铝镇静钢的生产工艺进行优化研究,确立了转炉-LF-RH-连铸机的工艺路线,并实施转炉初炼钢水质量控制、钢包顶渣改制及成分控制、RH工艺优化及钙处理等工艺优化措施。其不足仍为强调熔渣改质，使用钙处理工艺。
在现有技术中，还有采取不进LF炉处理，直接在RH脱碳的措施，其不足之处在于该方法不适用于方坯，且板坯最终还是需要进行切割成方坯的现状，增加了金属和燃气损耗。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在而不足，提供一种无需进行钙处理，通过提高出钢温度不低于1670℃、采用LF炉并控制精炼结束时的氧含量、在RH炉脱碳处理不吹氧升温及脱碳结束后钢水中氧含量，使浇注次数提高至不低于5次，生产成本能降低不低于5%的生产超低碳钢可浇性的方法。
实现上述目的的措施：
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度不低于1670℃，出钢钢水中碳在0.04~0.08%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1640~1665℃；在停止加热前3min内按照1~3kg/吨钢加入精炼剂；并控制结束时氧含量在500~800ppm；当氧含量高于800ppm时采用Al脱氧达到氧控制值；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，循环5min后测定氧含量，终脱氧值控制在15~40ppm，后破真空进行浇注；
当氧含量低于15 ppm时，通过增加循环时间达到氧含量控制值；
当氧含量高于40ppm时，则通过补加铝的方式达到氧含量控制值；
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度不低于1.5m/min；
5）进行后续轧制。
优选地：出钢温度不低于1680℃。
优选地： LF炉精炼钢水温度在1640~1655℃，结束时钢水中氧含量在500~765ppm。
优选地：RH脱碳处理终脱氧值在15~32ppm。
优选地：RH脱碳处理中的测氧一次是在脱碳结束后先进行一次，再次测氧是在加铝脱氧
循环到5min时进行。
本发明中主要工艺的机理及作用
方坯浇注超低碳钢结瘤产物为Al2O3，为提高可浇性，应尽可能减少和排除铝的脱氧产物。这是由于常规工序下，RH升温采用铝热反应，会产生大量的氧化铝，而LF电极加热升温则优势明显，采用电加热替代了铝加热。
本发明之所以控制出钢温度不低于1670℃，出钢钢水中碳在0.04~0.08%，优选地出钢温度不低于1680℃，是由于当出钢温度过低时，会增加LF炉加热时间，从而导致LF炉加热过程中增加过多，产生更多的氧化铝产物。出钢碳过高会增加RH脱碳的负荷，甚至会采取强制吹氧脱碳，出钢碳过低，则会导致钢中氧增加，消耗更多的脱氧剂—铝，生产脱氧产物Al2O3。
本发明之所以采用LF炉精炼，并采用电极加热使钢水温度达到1640~1665℃，并控制结束时氧含量在500~800ppm，优选地炼钢水温度在1640~1655℃，结束时钢水中氧含量在500~765ppm，是由于钢水温度过高一是会导致加热时间增加，浪费成本，二是会降低连铸机拉速，使得氧化铝更易聚集在水口附近，降低浇注性能；理论上氧含量越低，则产生的氧化铝越少，但如果氧太低，RH又达不到脱碳的需要；
本发明之所以在RH炉全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，并终脱氧值控制在15~40ppm，优选地终脱氧值在15~32ppm，且测氧一次是在脱碳结束后先进行一次，再次测氧是在加铝脱氧循环到5min时进行，是由于从钢质纯净度考虑，RH如果吹氧升温会产生大量的氧化铝，故选用LF电极加热替代；终脱氧值主要从钢种的需求和生产顺行两方面考虑，如脱氧值大于40ppm，在连铸坯表面会产生皮下气泡，这主要是由于钢水中的氧、碳在凝固时反应产生的，如脱氧值小于15ppm，说明加入的铝偏多，钢水脱氧过深存在过量的Als，在浇注过程中容易二次氧化，在水口处聚集从而结瘤。
本发明与现有技术相比，无需进行钙处理，通过提高出钢温度不低于1670℃、采用LF炉并控制精炼结束时的氧含量、在RH炉脱碳处理不吹氧升温及脱碳结束后钢水中氧含量，使浇注炉数提高至不低于5炉，铝耗量由原来的2~4kg/吨钢降低至1~1.5kg/吨钢，生产成本能降低不低于5%。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度1702℃，出钢钢水中碳在0.056wt%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1643℃；在停止加热前2min时按照2kg/吨钢加入精炼剂；结束时氧含量在763ppm；无需再采用Al脱氧；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，按照1.1Kg/吨钢加入铝丸后循环5min时进行测氧，终脱氧值在16ppm，后破真空进行浇注；由于氧含量在期限定范围之内，故无需补加铝；
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度在1.8m/min；
5）进行后续轧制。
经观测，本实施例浇注5次时，其下水口处未发现有跳棒结瘤现象，吨钢少用铝2.0Kg/吨钢。
实施例2
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度1693℃，出钢钢水中碳在0.064wt%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1640℃；在停止加热前2min时按照2kg/吨钢加入精炼剂；结束时氧含量在715.7ppm；无需再采用Al脱氧；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，按照1.13Kg/吨钢加入铝丸后循环5min时进行测氧，脱氧值在9.5ppm，由于氧含量低，增加循环时间5min，后达到要求，后破真空进行浇注；
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度在1.8m/min；
5）进行后续轧制。
经观测，本实施例浇注5次时，其下水口处未发现有跳棒结瘤现象，吨钢少用铝2.1Kg/吨。
实施例3
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度1687℃，出钢钢水中碳在0.044wt%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1645℃；在停止加热前2min时按照2kg/吨钢加入精炼剂；由于结束时氧含量在866ppm，通过加入铝丸脱氧后氧含量在704ppm；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，按照1.05Kg/吨钢加入铝丸后循环5min时进行测氧，脱氧值在18.4ppm，后破真空进行浇注，由于氧含量在期限定范围之内，故无需或补加铝
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度在2.0m/min；
5）进行后续轧制。
经观测，本实施例浇注6次时，其下水口处未发现有跳棒结瘤现象，吨钢少用铝1.8Kg/吨。
实施例4
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度1676℃，出钢钢水中碳在0.073wt%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1653℃；在停止加热前2min时按照1.5kg/吨钢加入精炼剂；结束时氧含量在674ppm；无需再采用Al脱氧；；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，按照1.4Kg/吨钢加入铝丸后循环5min时进行测氧，脱氧值在24.9ppm，后破真空进行浇注，由于氧含量在期限定范围之内，故无需或补加铝
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度在2.0m/min；
5）进行后续轧制。
经观测，本实施例浇注5次时，其下水口处未发现有跳棒结瘤现象，吨钢少用铝2.2Kg/吨。
实施例5
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度1688℃，出钢钢水中碳在0.067wt%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1660℃；在停止加热前2min时按照1.5kg/吨钢加入精炼剂；结束时氧含量在774ppm；无需再采用Al脱氧；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，按照1.03Kg/吨钢加入铝丸后循环5min时进行测氧，脱氧值在45ppm，由于氧含量高于40ppm限定范围，故经加入铝丸后达到要求，经再循环5min后破真空进行浇注；
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度在2.0m/min；
5）进行后续轧制。
经观测，本实施例浇注5次时，其下水口处未发现有跳棒结瘤现象，吨钢少用铝2.0Kg/吨。
实施例6
一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度1711℃，出钢钢水中碳在0.041wt%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1649℃；在停止加热前2min时按照2kg/吨钢加入精炼剂；由于结束时氧含量在891ppm，通过加入铝丸脱氧后氧含量在677ppm；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，按照1.35Kg/吨钢加入铝丸后循环5min时进行测氧，脱氧值在18.4ppm，后破真空进行浇注，由于氧含量在期限定范围之内，故无需或补加铝；
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度在2.0m/min；
5）进行后续轧制。
经观测，本实施例浇注5次时，其下水口处未发现有跳棒结瘤现象，吨钢少用铝1.5Kg/吨。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (5)

1.一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其步骤：
1）进行转炉冶炼：控制出钢温度不低于1670℃,出钢钢水中碳在0.04~0.08%；
2）进行LF炉精炼：采用电极加热使钢水温度达到1640~1665℃；在停止加热前3min内按照1~3kg/吨钢加入精炼剂；并控制结束时氧含量在500~800ppm；当氧含量高于800ppm时采用Al脱氧达到氧控制值；
3）在RH炉进行脱碳处理：其全程不吹氧升温；在深脱碳后采用Al进行终脱氧，循环5min后测定氧含量，终脱氧值控制在15~40ppm，后破真空进行浇注；
当氧含量低于15 ppm时，通过增加循环时间达到氧含量控制值；
当氧含量高于40ppm时，则通过补加铝的方式达到氧含量控制值；
4）进行连铸：浇注全程采用吹氩保护，并加满无碳覆盖剂；控制拉坯速度不低于1.5m/min；
5）进行后续轧制。
2.如权利要求1所述的一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其特征在于：出钢温度不低于1680℃。
3.如权利要求1所述的一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其特征在于：LF炉精炼钢水温度在1640~1655℃，结束时钢水中氧含量在500~765ppm。
4.如权利要求1所述的一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其特征在于：RH脱碳处理终脱氧值在15~32ppm。
5.如权利要求1所述的一种提高方坯连铸机生产超低碳钢可浇性的方法，其特征在于：RH脱碳处理中的测氧，一次是在脱碳结束后先进行一次，再次测氧是在加铝脱氧循环到5min时进行。
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