CN111876654B - 一种耐低温冲击d级电力角钢用坯的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：第一步，转炉冶炼，第二步，LF炉精炼脱氧，转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣；优化LF炉造渣制度，使用碳化硅、硅铁粉进行扩散脱氧；第三步，增铝，钢水Als含量控制在0.020%~0.030%；第四步，软吹氩，首先利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理，然后通过软吹氩提高钢水纯净度；第五步，连铸，采用保护浇注、复式控流+塞棒自动控制、电磁搅拌、浇注过程采用超弱冷却制度，得到高纯净度的D级电力角钢用坯；本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，在钢水脱氧良好的前提下，进行铝合金化操作，具有生产成本低、生产效率高、钢坯纯净度高的优点。

Description

一种耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法
技术领域
本发明涉及一种耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，属于角钢生产技术领域。
背景技术
D级电力角钢要求﹣20℃冲击功≥34J，为满足D级电力角钢低温冲击韧性的要求，炼钢工序需要采取提高钢水纯净度、加铝细化晶粒的措施。其生产工艺为铁水预处理+转炉冶炼+出钢过程加铝预脱氧+LF炉精炼加铝深脱氧+连铸工艺；但是随着我国西部大开发的不断深入，西部高寒地区的输电线路建设越来越多，市场对耐低温冲击D级电力角钢的需求越来越大，加上企业对生产成本的较高要求，当前的生产工艺已经不适用，主要存在的问题有：（1）铁水预处理造成铁损升高，造成成本升高；（2）转炉出钢和精炼过程都使用铝脱氧，不但增加了生产成本，降低了生产效率，而且生产的连续性较差，连铸连浇率较低，导致整体生产成本升高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，在钢水脱氧良好的前提下，进行铝合金化操作，具有生产成本低、生产效率高、钢坯纯净度高的优点。
本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
第一步，转炉冶炼，选用未经过预处理的铁水和废钢作为转炉冶炼原料，通过采用转炉留渣操作、转炉加料时提前加入脱磷剂，转炉冶炼采用高拉补吹工艺，以提高转炉脱磷率，冶炼时，铁水不需要预处理，采用转炉留渣操作、加料时提前加入脱磷剂、采用高拉补吹工艺提高转炉脱磷率，保证符合工艺要求，降低了生产成本；
第二步，LF炉精炼脱氧，转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣；优化LF炉造渣制度，使用碳化硅、硅铁粉进行扩散脱氧，造高碱度三元渣系CaO-SiO2-Al2O3，吸收加铝后生成的铝酸钙夹杂物；
第三步，增铝，针对铝元素极易氧化的特性，精炼炉加铝合金化前用定氧仪测定钢水自由氧含量低于5ppm后进行增铝操作，钢中自由氧含量在5ppm以内，确保加铝后钢中Als/Alt在90%以上，钢水Als含量控制在0.020%~0.030%，既能保证铝元素的回收率，又可以减少Al2O3夹杂物的生成，有利于连铸顺利浇注；
第四步，软吹氩，首先利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理，采用纯钙线喂钙处理较硅钙线大大提高了Ca在钢中的残余，回收率高，降低了吨钢钙处理成本；同时，纯钙线避免了硅钙线中芯粉吸氧产生氧化物而污染钢液，具有更均匀的每米Ca含量和更高、更稳定的活性钙含量，确保钙处理效果更稳定；然后通过软吹氩提高钢水纯净度，精炼炉采用自动吹氩技术控制钢包底吹流量，一方面促进夹杂物上浮，改善钢水流动性，避免水口结瘤；另一方面减少软吹阶段铝元素的二次氧化；
第五步，连铸，采用保护浇注、复式控流+塞棒自动控制、电磁搅拌、浇注过程采用超弱冷却制度，得到高纯净度的D级电力角钢用坯，其中，合格钢坯包含165 mm *165 mm、180 mm *220 mm、220 mm *290 mm三个断面；连铸采用复式控流+塞棒自动控制，确保浇注过程中结晶器液面的稳定，避免出现结晶器卷渣的情况；连铸浇注过程中采用全保护浇注，防止浇注过程中钢水的二次氧化；注过程中采用结晶器电磁搅拌，进一步促进钢中夹杂物的上浮，提高连铸坯等轴晶率；连铸浇注过程中采用超弱冷却制度，改善铸坯低倍质量。
进一步地，所述第一步的转炉冶炼其具体操作方法如下：（1）转炉装料时提前在料斗内加入脱磷剂，其中，脱磷剂为氧化铁皮；（2）转炉采用留渣操作，利用吹炼前期的低温阶段提前造渣脱磷；（3）采取一次拉碳、二次补吹出钢的操作模式，控制熔池升温速度，终点温度控制在1590~1600℃，转炉一倒终点磷控制在0.020%以内，终点碳控制在0.10%~0.15%；（4）通过二次补吹，转炉终点磷控制在0.015%以内，终点碳控制在0.08%以上，最大限度的降低初炼钢水的氧化性。
进一步地，所述第一步的转炉冶炼过程中，在进行转炉留渣操作时，采用滑板挡渣出钢，减少出钢时的下渣量，出钢回磷量控制在0.002%以内，减少转炉出钢下渣量，减轻了精炼脱氧负担。
作为优选的实施方案，所述第二步的LF炉精炼脱氧过程中，为了保证良好的精炼效果，优化精炼造渣工艺，精炼渣碱度控制在2.8~3.0之间，通过转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣，造三元渣系CaO-SiO2-Al2O3，吸收加铝后生成的铝酸钙夹杂物。
进一步地，所述第四步的软吹氩过程中，利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理的具体操作步骤为：当钢中铝含量合格后，通过喂钙线对钢水进行钙处理，控制钙铝比在0.08~0.10，促使夹杂物变性，生成低熔点的12CaO▪7 Al2O3或者CaO•2 Al2O3。
本发明与现有技术相比较，本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，（1）通过对耐低温冲击D级电力角钢用坯生产工艺做探究，在新的低成本工艺技术路线条件下实现耐低温冲击D级电力角钢用坯的稳定生产和质量稳定性；（2）铁水不需要预处理，可以满足脱磷要求；铝不再用作脱氧剂而是当作合金元素在钢水脱氧良好的前提下加入；通过优化造渣制度、脱氧制度、加铝操作、软吹制度、连铸保护浇注、电磁搅拌、超弱冷却制度，得到高纯净度、低缺陷的耐低温冲击D级电力角钢用坯；（3）具有降低生产成本、安全性强、实用性强、适合推广使用的特点。
具体实施方式
本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
第一步，转炉冶炼，选用未经过预处理的铁水和废钢作为转炉冶炼原料，通过采用转炉留渣操作、转炉加料时提前加入脱磷剂，转炉冶炼采用高拉补吹工艺，以提高转炉脱磷率，冶炼时，铁水不需要预处理，采用转炉留渣操作、加料时提前加入脱磷剂、采用高拉补吹工艺提高转炉脱磷率，保证符合工艺要求，降低了生产成本；
第二步，LF炉精炼脱氧，转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣；优化LF炉造渣制度，使用碳化硅、硅铁粉进行扩散脱氧，造高碱度三元渣系CaO-SiO2-Al2O3，吸收加铝后生成的铝酸钙夹杂物；
第三步，增铝，针对铝元素极易氧化的特性，精炼炉加铝合金化前用定氧仪测定钢水自由氧含量低于5ppm后进行增铝操作，钢中自由氧含量在5ppm以内，确保加铝后钢中Als/Alt在90%以上，钢水Als含量控制在0.020%~0.030%，既能保证铝元素的回收率，又可以减少Al2O3夹杂物的生成，有利于连铸顺利浇注；
第四步，软吹氩，首先利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理，采用纯钙线喂钙处理较硅钙线大大提高了Ca在钢中的残余，回收率高，降低了吨钢钙处理成本；同时，纯钙线避免了硅钙线中芯粉吸氧产生氧化物而污染钢液，具有更均匀的每米Ca含量和更高、更稳定的活性钙含量，确保钙处理效果更稳定；然后通过软吹氩提高钢水纯净度，精炼炉采用自动吹氩技术控制钢包底吹流量，一方面促进夹杂物上浮，改善钢水流动性，避免水口结瘤；另一方面减少软吹阶段铝元素的二次氧化；
第五步，连铸，采用保护浇注、复式控流+塞棒自动控制、电磁搅拌、浇注过程采用超弱冷却制度，得到高纯净度的D级电力角钢用坯，其中，合格钢坯包含165 mm *165 mm、180 mm *220 mm、220 mm *290 mm三个断面；连铸采用复式控流+塞棒自动控制，确保浇注过程中结晶器液面的稳定，避免出现结晶器卷渣的情况；连铸浇注过程中采用全保护浇注，防止浇注过程中钢水的二次氧化；注过程中采用结晶器电磁搅拌，进一步促进钢中夹杂物的上浮，提高连铸坯等轴晶率；连铸浇注过程中采用超弱冷却制度，改善铸坯低倍质量。
所述第一步的转炉冶炼其具体操作方法如下：（1）转炉装料时提前在料斗内加入脱磷剂，其中，脱磷剂为氧化铁皮；；（2）转炉采用留渣操作，利用吹炼前期的低温阶段提前造渣脱磷；（3）采取一次拉碳、二次补吹出钢的操作模式，控制熔池升温速度，终点温度控制在1590~1600℃，转炉一倒终点磷控制在0.020%以内，终点碳控制在0.10%~0.15%；（4）通过二次补吹，转炉终点磷控制在0.015%以内，终点碳控制在0.08%以上，最大限度的降低初炼钢水的氧化性。
所述第一步的转炉冶炼过程中，在进行转炉留渣操作时，采用滑板挡渣出钢，减少出钢时的下渣量，出钢回磷量控制在0.002%以内，减少转炉出钢下渣量，减轻了精炼脱氧负担。
所述第二步的LF炉精炼脱氧过程中，为了保证良好的精炼效果，优化精炼造渣工艺，精炼渣碱度控制在2.8~3.0之间，通过转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣，造三元渣系CaO-SiO2-Al2O3，吸收加铝后生成的铝酸钙夹杂物。
所述第四步的软吹氩过程中，利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理的具体操作步骤为：当钢中铝含量合格后，通过喂钙线对钢水进行钙处理，控制钙铝比在0.08~0.10，促使夹杂物变性，生成低熔点的12CaO▪7 Al2O3或者CaO•2 Al2O3。
本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，其工艺路线为：铁水+废钢-转炉冶炼-LF炉精炼脱氧-增铝-软吹氩-复式控流+塞棒自动-连铸保护浇注-电磁搅拌-超弱冷却-合格钢坯（含165 mm *165 mm、180 mm *220 mm、220 mm *290 mm三个断面）；
主要通过LF炉造渣制度、脱氧制度、加铝时机、软吹制度、连铸保护浇注、电磁搅拌及超弱冷却制度，以制备得到高纯净度的D级电力角钢用坯；具体地，
（1）LF炉造渣制度，转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣；
（2）脱氧制度，精炼炉使用碳化硅和硅铁粉进行扩散脱氧，精炼炉造高碱度三元渣系（CaO-SiO2-Al2O3）精炼渣，吸附钢水中的夹杂物；
（3）加铝时机，精炼炉中定氧小于5ppm时进行增铝操作；
（4）软吹制度，钢中铝含量合格后，再进行喂钙线处理，然后通过软吹促使夹杂物上浮到炉渣中提高钢水纯净度；
（5）复式控流+塞棒自动，连铸采用塞棒自动控制，确保浇注过程中结晶器液面的稳定性；
（6）连铸保护浇注，浇注过程采用保护浇注，防止钢水二次氧化；
（7）电磁搅拌，使用结晶器电磁搅拌促进夹杂物上浮、提高连铸坯的等轴晶率；
（8）超弱冷却制度，浇注过程中采用超弱冷却制度，最终得到高纯净度、低缺陷的耐低温冲击D级电力角钢用坯。
本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，通过对耐低温冲击D级电力角钢用坯生产工艺做探究，在新的低成本工艺技术路线条件下实现耐低温冲击D级电力角钢用坯的稳定生产和质量稳定性；本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，冶炼时，铁水不需要预处理，可以满足脱磷要求；铝不再用作脱氧剂而是当作合金元素在钢水脱氧良好的前提下加入；通过优化造渣制度、脱氧制度、加铝操作、软吹制度、连铸保护浇注、电磁搅拌、超弱冷却制度，得到高纯净度、低缺陷的耐低温冲击D级电力角钢用坯；本发明的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，具有降低生产成本、安全性强、实用性强、适合推广使用的特点。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (3)

1.一种耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
第一步，转炉冶炼，选用未经过预处理的铁水和废钢作为转炉冶炼原料，通过采用转炉留渣操作、转炉加料时提前加入脱磷剂，转炉冶炼采用高拉补吹工艺，以提高转炉脱磷率；
所述第一步的转炉冶炼其具体操作方法如下：（1）转炉装料时提前在料斗内加入脱磷剂；（2）转炉采用留渣操作，利用吹炼前期的低温阶段提前造渣脱磷；（3）采取一次拉碳、二次补吹出钢的操作模式，控制熔池升温速度，终点温度控制在1590~1600℃，转炉一倒终点磷控制在0.020%以内，终点碳控制在0.10%~0.15%；（4）通过二次补吹，转炉终点磷控制在0.015%以内，终点碳控制在0.08%以上，最大限度的降低初炼钢水的氧化性；
第二步，LF炉精炼脱氧，转炉出钢过程中加入高铝系精炼渣；优化LF炉造渣制度，使用碳化硅、硅铁粉进行扩散脱氧，造高碱度三元渣系CaO-SiO2-Al2O3，吸收加铝后生成的铝酸钙夹杂物；
所述第二步的LF炉精炼脱氧过程中，精炼渣碱度控制在2.8~3.0之间；
第三步，增铝，精炼炉加铝合金化前用定氧仪测定钢水自由氧含量低于5ppm后进行增铝操作，钢水Als含量控制在0.020%~0.030%；
第四步，软吹氩，首先利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理，然后通过软吹氩提高钢水纯净度；
所述第四步的软吹氩过程中，利用喂钙线对钢中夹杂物进行钙质处理的具体操作步骤为：当钢中铝含量合格后，通过喂钙线对钢水进行钙处理，控制钙铝比在0.08~0.10，促使夹杂物变性，生成低熔点的12CaO▪7 Al2O3或者CaO•2 Al2O3；
第五步，连铸，采用保护浇注、复式控流+塞棒自动控制、电磁搅拌、浇注过程采用超弱冷却制度，得到高纯净度的D级电力角钢用坯。
2.根据权利要求1所述的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，其特征在于，所述第一步的转炉冶炼过程中，在进行转炉留渣操作时，采用滑板挡渣出钢，减少出钢时的下渣量，出钢回磷量控制在0.002%以内。
3.根据权利要求1所述的耐低温冲击D级电力角钢用坯的生产方法，其特征在于，所述脱磷剂为氧化铁皮。
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Effective date of registration: 20231222

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Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Feicheng sub branch

Pledgor: SHIHENG SPECIAL STEEL GROUP Co.,Ltd.

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