CN111961951A - 一种含磷超低碳钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种含磷超低碳钢的冶炼方法：转炉采用高磷冶炼模式冶炼；出钢；RH真空处理；连铸及后工序。本发明能使大包水口结瘤发生率由5%降至0.5%，钢水连浇炉次可达6炉以上，钢水质量得以提高，夹杂改判由1.5%以上降至0.8%左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种超低碳钢的冶炼方法，确切地属于一种生产含磷超低碳钢的冶炼方法，特别适宜碳含量在0.005%以下，P在0.03%以上，Ti不低于0.02%的超低碳钢的冶炼方法。
背景技术
磷在钢中一般认为是有害元素，会使钢发生“冷脆”，降低材料塑性。但磷在钢中处于固溶状态时可以有效提高钢的抗拉和屈服强度，且磷在IF钢中不会过多降低IF钢塑性。另外，相比其它强化元素，磷合金价格便宜。因此，IF钢中添加磷元素是一种可同时解决材料高强和高塑性变形能力的最经济的方法。由于含磷IF钢添加合金种类多，合金量大，导致RH处理周期长、过程温降大，为保证温度，RH处理过程会吹氧升温，这导致脱氧夹杂数量增加；另外，由于磷铁氧含量高、杂质元素多，不合适的合金化工艺会一方面导致钢中夹杂增加，另一方面会生成不易上浮去除的夹杂。因此，实际生产中，含磷IF钢一般浇铸2~3炉就会发生水口堵塞，包括大包水口结瘤和浸入式水口结瘤，对产品性能和生产顺行造成较大影响。含磷IF钢可浇性一直是生产中的难点。
含磷IF钢易堵水口一方面是因为钢中的钛使得钢液与Al2O3 夹杂物的润湿性增加，这样就会阻碍夹杂物聚集，从而夹杂物以小颗粒状态存在于钢液中，夹杂越细小越容易堵塞水口；另一方面，钢中加磷导致钢液表面张力降低，增加了Al2O3的润湿性，且随着磷含量增加，Al2O3的润湿性显著增加，润湿性增加使得细小Al2O3夹杂难以上浮去除，同时，磷可以提高钛的活度，降低钢液粘度，增加Al2O3的润湿性。
目前含磷钢超低碳钢磷合金化一般有两种方式，一是采用高磷出钢工艺，并在转炉出钢添加磷铁进行磷合金化；二是采用高磷出钢，在RH精炼过程对钢水进行磷合金化。转炉出钢添加磷合金，由于出钢钢水氧含量高、且渣中氧化铁含量高，磷合金化过程磷会发生氧化反应，导致磷收得率低(50%~60%)，RH精炼过程补加磷铁的方法不合理也会导致钢水洁净度恶化，影响钢水可浇性。 RH精炼过程进行磷合金化有两种方式，一种是在铝脱氧合金化后加磷铁，另一种是在脱碳过程加磷铁合金化。由于磷铁合金中氧含量和其它杂质元素多，铝脱氧后加磷铁对钢水造成污染，特别是磷铁中氧与铝生成细小的Al2O3夹杂难以上浮去除，会加剧水口堵塞。脱碳过程加磷铁虽然可减少对钢水的污染，但由于脱碳过程钢水中氧含量较高，特别是RH处理过程吹氧升温频次较高，钢水中[O]一般450ppm左右，在高氧条件下，磷会与钢中氧反应生成3FeO•P2O5夹杂，一方面造成磷收得率不稳，另一方面，铝脱氧合金化后铝会与3FeO•P2O5夹杂发生还原反应并生成细小Al2O3夹杂，也会影响钢水洁净度，导致水口结瘤。另外，由于磷会增加Al2O3夹杂的润湿，铝脱氧前钢中磷含量较高时，铝脱氧后钢中Al2O3夹杂润湿性增加，夹杂上浮去除困难，也会影响钢水洁净度，导致水口结瘤，如经检索的：
中国专利公开号为“CN200410047045.0”的文献，公开了“一种含磷钢的冶炼方法”，其通过前期快速升温，并向炉内加入大量磷铁矿或磷矿达到钢水增磷的目的，从而提高钢水终点磷含量，该方法加入大量磷矿后温降大，同时冶炼过程采用低枪位极易造成冶炼过程喷溅，影响转炉正常生产。
中国专利公开号为“CN201911068931.4”的文献，公开了“一种用RH单联工艺生产低硫含磷IF钢的转炉炼钢方法”，其为了减轻RH工序合金加入负担,缩短RH处理周期,在转炉出钢过程中先部分加入脱氧能力弱的金属锰铁和磷铁,然后在RH工序再补加剩余锰铁和磷铁以及其他易氧化的合金如硅铁、钛铁、硼铁或贵重合金如铌铁等。采用该方法，由于出钢钢水氧含量高、且渣中氧化铁含量高，磷合金化过程磷会发生氧化反应，导致磷收得率低。
中国专利公开号为“CN201910833442.7”的文献，公开了“一种提高含磷超低碳钢可浇性的方法”，其通过在RH精炼初期加入低碳磷铁P:24％~27％、低碳锰铁Mn:80％~82％配至成品目标，钢水循环3~5min后取头样，根据头样结果使用低碳磷铁、金属锰微调成分，钢水脱碳结束后,加入脱氧铝和成分铝，脱氧铝和成分铝加入钢水后循环5~7min后,加入硅、铌、钛合金化。采用该方法由于脱碳过程钢水中氧含量较高，在高氧条件下，磷会与钢中氧反应生成3FeO•P2O5夹杂，一方面造成磷收得率不稳，另一方面，铝脱氧合金化后铝会与3FeO•P2O5夹杂发生还原反应并生成细小Al2O3夹杂，也会影响钢水洁净度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在而不足，提供一种大包水口结瘤发生率由5%降至0.5%，钢水连浇炉次可达6炉以上，钢水质量得以提高，还能降低夹杂改判的含磷超低碳钢的冶炼方法。
实现上述目的的措施：
一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其步骤：
1) 转炉采用高磷冶炼模式进行冶炼，并控制转炉终渣碱度在2.0~2.5，终点温度不低于1690℃；
2) 出钢，在出钢到至三分之一时，按照1.5~2.5kg/吨钢加入石灰；在出钢结束后的1min内向渣面按照1.25~3.25kg/吨钢加入40Al改质剂对炉渣进行改质，并控制顶渣中TFe+与MnO 之和≤10%；
3)进氩站搅拌后进行RH真空处理：在脱碳结束后，随及按照成分设定要求，同时加入铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁；铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁加入结束后，循环不低于3min时间；后根据钢种成分控制目标一同加入碳含量不超过0.1%的锰铁、硅铁、铌铁和及硼铁；后再循环不低于5min时间后，再按照成份设定值加入70Ti；后再次循环不低于5min时间，停止真空处理；在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照0.5~1.2kg/吨钢加入40Al改质剂脱除渣中氧；将钢水静置25~45min；
4）进行连铸及后工序。
优选地：在出钢结束后的1min内向渣面按照1.25~3.05kg/吨钢加入40Al改质剂 。
优选地：在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照0.5~1.05kg/吨钢加入40Al改质剂。
本发明中主要工艺的机理及作用
本发明之所以在转炉出钢时采用高磷出钢，在于以减少磷合金加入量，降低成本。
本发明之所以在出钢结束后的1min内，向渣面按照1.25~3.25kg/吨钢加入40Al改质剂对炉渣进行改质， 主要是降低炉渣氧化性，减少渣-钢界面二次氧化反应，提高钢水洁净度。
本发明之所以在脱碳结束后，随即按照成分设定要求，同时加入铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁，一方面促使铝在高氧条件下生成大颗粒夹杂上浮去除，同时避免因钢水因磷高导致Al2O3夹杂润湿性增加，上浮去除困难。
本发明之所以在加入锰铁、硅铁、铌铁及硼铁并再循环不低于5min时间后，再按照成份设定值加入70Ti并再次循环不低于5min时间，主要是通过控制Ti合金加入时机，在钛合金化前尽可能去除细小夹杂，同时合金化后进一步去除夹杂。
本发明与现有技术相比，大包水口结瘤发生率由5%降至0.5%，钢水连浇炉次可达6炉以上，钢水质量得以提高，夹杂改判由1.5%以上降至0.8%左右。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其步骤：
本实施例冶炼为C ≤0.002%， P：0.03~0.04%， Ti：0.02~0.03%的超低碳含磷钢；
1) 转炉采用高磷冶炼模式进行冶炼，并控制转炉终渣碱度在2.0，终点温度为1700℃，终点P为0.025%；
2)出钢，在出钢到至三分之一时，按照1.5kg/吨钢加入石灰；在出钢结束后的56s时向渣面按照1.25kg/吨钢加入40Al改质剂对炉渣进行改质，顶渣中TFe+与MnO 之和为10%；
3)进氩站搅拌2min后，进入RH真空炉进行RH真空处理：在脱碳结束后，随及按照成分设定要求，同时加入铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁；铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁加入结束后，循环了3.5min时间；后根据钢种成分控制目标一同加入碳含量不超过0.1%的锰铁、硅铁、铌铁和及硼铁；后再循环了5min后，再按照成份设定值加入70Ti进行钛合金化；后再次循环了5min，停止真空处理；在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照0.5kg/吨钢加入40Al改质剂脱除渣中氧；将钢水静置25min；RH精炼结束时，钢中的C为0.0020%，P为0.037%，Ti为0.0265%；
4）进行连铸及后工序。
经统计，本实施例的钢中含磷不仅满足了要求，且大包水口结瘤发生率为0.5%，钢水连浇炉次达5炉次时，还未发现其下水口处有跳棒结瘤现象，未发生改判情况。
实施例2
一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其步骤：
本实施例冶炼为C ≤0.003%， P：0.06~0.075%， Ti：0.04~0.055%的超低碳含磷钢；
1) 转炉采用高磷冶炼模式进行冶炼，并控制转炉终渣碱度在2.3，终点温度为1690℃，终点P为0.03%；
2) 出钢，在出钢到至三分之一时，按照2.5kg/吨钢加入石灰；在出钢结束后的60s时向渣面按照2.45kg/吨钢加入40Al改质剂对炉渣进行改质，顶渣中TFe+与MnO 之和为9%；
3)进氩站搅拌3min后，进入RH真空炉进行RH真空处理：在脱碳结束后，随及按照成分设定要求，同时加入铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁；铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁加入结束后，循环了4min时间；后根据钢种成分控制目标一同加入碳含量不超过0.1%的锰铁、硅铁、铌铁和及硼铁；后再循环了6min后，再按照成份设定值加入70Ti进行钛合金化；后再次循环了5min，停止真空处理；在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照0.75kg/吨钢加入40Al改质剂脱除渣中氧；将钢水静置35min；RH精炼结束时，钢中的C为0.0019%，P为0.068%，Ti为0.0455%；
4）进行连铸及后工序。
经统计，本实施例的钢中含磷不仅满足了要求，且大包水口结瘤发生率为0.45%，钢水连浇炉次为达6炉次时，还未发现其下水口处有跳棒结瘤现象，未产生改判情况。
实施例3
一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其步骤：
本实施例冶炼为C：0.002~0.005%， P：0.08~0.09%， Ti：0.03~0.05%的超低碳含磷钢；
1) 转炉采用高磷冶炼模式进行冶炼，并控制转炉终渣碱度在2.5，终点温度为1695℃，终点P为0.031%；
2) 出钢，在出钢到至三分之一时，按照2.25kg/吨钢加入石灰；在出钢结束后的60s时向渣面按照3.22kg/吨钢加入40Al改质剂对炉渣进行改质，顶渣中TFe+与MnO 之和为8%；
3)进氩站搅拌4min后，进入RH真空炉进行RH真空处理：在脱碳结束后，随及按照成分设定要求，同时加入铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁；铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁加入结束后，循环了4min时间；后根据钢种成分控制目标一同加入碳含量不超过0.1%的锰铁、硅铁、铌铁和及硼铁；后再循环了5.5min后，再按照成份设定值加入70Ti进行钛合金化；后再次循环了5min，停止真空处理；在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照1.2kg/吨钢加入40Al改质剂脱除渣中氧；将钢水静置45min；RH精炼结束时，钢中的C为0.0028%，P为0.087%，Ti为0.0423%；
4）进行连铸及后工序。
经统计，本实施例的钢中含磷不仅满足了要求，且大包水口结瘤发生率为0.40%，钢水连浇炉次达6炉次时，仍还未发现其下水口处有跳棒结瘤现象，也未产生改判情况。
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 (3)
1.一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其步骤：
1) 转炉采用高磷冶炼模式进行冶炼，并控制转炉终渣碱度在2.0~2.5，终点温度不低于1690℃；
2) 出钢，在出钢到至三分之一时，按照1.5~2.5kg/吨钢加入石灰；在出钢结束后的1min内向渣面按照1.25~3.25kg/吨钢加入40Al改质剂对炉渣进行改质，并控制顶渣中TFe+与MnO 之和≤10%；
3)进氩站搅拌后进行RH真空处理：在脱碳结束后，随及按照成分设定要求，同时加入铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁；铝及碳含量不超过0.1%的低碳磷铁加入结束后，循环不低于3min时间；后根据钢种成分控制目标一同加入碳含量不超过0.1%的锰铁、硅铁、铌铁和及硼铁；后再循环不低于5min时间后，再按照成份设定值加入70Ti；后再次循环不低于5min时间，停止真空处理；在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照0.5~1.2kg/吨钢加入40Al改质剂脱除渣中氧；将钢水静置25~45min；
4）进行连铸及后工序。
2.如权利要求1所述的一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其特征在于：在出钢结束后的1min内向渣面按照1.25~3.05kg/吨钢加入40Al改质剂 。
3.如权利要求1所述的一种含磷超低碳钢的冶炼方法，其特征在于：在停止真空处理的同时，向钢包渣表面按照0.5~1.05kg/吨钢加入40Al改质剂。
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| GR01 | Patent grant | ||
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