CN112080608A - 一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为9.0～13.0；LF炉处理10～15分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量0.8～1.4kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在2.8～4.5；在LF炉处理5～15分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.050%‑0.060%，控制钢水成品铝在0.015%‑0.030%，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前；LF炉炉渣终渣组分为CaO：48%～58%，SiO2：13%～17%，Al2O3：20%～30%，MgO：4%～8%。本发明避免在钢坯浇注过程中产生水口结瘤，实现了无钙处理钢水连续浇注15‑20炉。

Description

一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法。
背景技术
冷镦钢广泛用于生产螺钉、螺母等标准件，其中SCM435系列冷镦钢属于有特殊要求的高级冷镦钢，应用于10.9级及以上的高强度螺栓，钢中大型DS类夹杂物对钢材的疲劳寿命影响显著，因此用于发动机螺栓等乘用车部件时对钢中夹杂物要求非常严格。冷镦钢中大型DS夹杂主要是钙处理后形成液态的CaO-Al2O3复合夹杂物进入钢液而无法通过钢渣反应排除，而采用无钙处理工艺生产的钢水中夹杂物主要以高熔点形式存在，在连铸机浇注过程中容易在水口内部聚集形成结瘤，连铸机连续浇注5-6炉后水口结瘤严重导致生产中断。
综上所述，开发使用于方坯连铸生产的一种大幅提升无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，有效防止钢水浇注过程水口结瘤的发生，同时能控制钢水中大颗粒夹杂物的超标风险，对高强度冷镦钢的生产和质量控制具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，有效防止钢水浇注过程水口结瘤的发生。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，包括转炉冶炼、转炉出钢、LF精炼工序，其特征在于，所述LF工序，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为9.0～13.0；LF炉处理10～15分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量0.8～1.4kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在2.8～4.5；在LF炉处理5～15分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.050%-0.060%，控制钢水成品铝在0.015%-0.030%，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前；LF炉炉渣终渣组分为CaO：48%～58%，SiO2：13%～17%，Al2O3：20%～30%，MgO：4%～8%。
冷镦钢在生产过程中，由于使用铝进行脱氧造渣，同时钢水成品铝含量要求控制在0.015%以上，生产过程中加入钢水中的铝块和铝线产生的Al2O3在连铸机浇注过程中会导致水口结瘤问题，使用常规的二元高碱度渣系（CaO/SiO2）可以使钢水中Al2O3充分变性，但钢水中残余的Al2O3若不进行钙处理则会导致浇注过程水口结瘤，无法连续性生产。
本专利通过控制转炉出钢过程和LF炉精炼初期钢包渣为二元高碱度渣，充分进行Al2O3变性反应。LF炉精炼中期开始进行变渣系操作，将精炼渣由CaO-Al2O3渣系变为CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，将钢液中残余的高熔点Al2O3和xCaO·yAl2O3变性为三元低熔点夹杂物，避免在钢坯浇注过程中产生水口结瘤导致问题。
优选的，LF炉处理周期控制在30-40分钟。
优选的，LF炉只进行一次喂铝线操作。
优选的，LF炉开始加热后加入石灰2.5～3.0kg/吨钢。
优选的，所述转炉出钢工序，转炉出钢过程加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量均为3.5～4.5kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在7.0～10.0。
本发明转炉冶炼出钢过程加入石灰和高碱度预熔渣控制钢包渣二元碱度在7.0～10.0，保证铝脱氧产生的氧化铝与钢包渣充分反应变性。
优选的，所述转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al≥0.025%。
优选的，转炉出钢约2/3时加入高碱度预熔渣和石灰。
优选的，所述转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量≤500ppm。
优选的，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度≤150Pa，真空处理时间≥30min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间≥15min，软吹流量20-50NL/min，处理结束后进行浇铸。
本发明真空处理时间≥30min即RH纯处理时间≥30min，真空处理后对钢液进行软吹氩处理，软吹氩时间≥15min，软吹流量20-50NL/min。
本发明在RH炉处理结束不进行钙处理，避免产生大颗粒D类、DS类钙铝酸盐夹杂物。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，避免在钢坯浇注过程中产生水口结瘤，同时减少水口内壁结瘤物冲刷导致的大颗粒夹杂物超标风险，在规避了钙处理产生大颗粒夹杂物问题的同时，实现了无钙处理钢水连续浇注15-20炉，同时实现夹杂物中B类、D类非金属夹杂物≤1.0级，Ds类非金属夹杂物≤0.5级。
具体实施方式
本发明一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，包括转炉冶炼、转炉出钢、LF精炼工序，LF精炼处理后可以进行真空精炼处理，如RH精炼处理，精炼完毕将钢包吊至连铸机进行钢液浇铸，本发明优选的适用于生产的钢种化学成分及其重量百分含量为：C：0.2%-0.9%，Si：0.1%-0.5%，Mn：0.3%-0.9%，Al：0.015%-0.03%。转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量≤500ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al≥0.025%，转炉出钢约2/3时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量均为3.5～4.5kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在7.0～10.0。LF工序，LF炉开始加热后加入石灰2.5～3.0kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为9.0～13.0；在LF炉处理5～15分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.050%-0.060%，控制钢水成品铝在0.015%-0.030%，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作，LF炉处理10～15分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量0.8～1.4kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在2.8～4.5；LF炉炉渣终渣组分为CaO：48%～58%，SiO2：13%～17%，Al2O3：20%～30%，MgO：4%～8%，LF炉处理周期控制在30-40分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度≤150Pa，真空处理时间≥30min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间≥15min，软吹流量20-50NL/min，处理结束后进行浇铸。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量385ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al含量为0.025%，转炉出钢2/3时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量均为3.5kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在10.0。LF工序，LF炉开始加热0.5min时加入石灰2.5kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为13.0；在LF炉处理12分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.052%，控制钢水成品铝含量为0.015％，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作；LF炉处理13分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量1.1kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在2.8；LF炉炉渣终渣组分为CaO：48%，SiO2： 17%，Al2O3：24.2%，MgO：4%，LF炉处理周期控制在36分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度75Pa，真空处理时间35min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间22min，软吹流量50NL/min，处理结束后进行浇铸。
实施例2
转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量413ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al含量为0.029%，转炉出钢70％时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量均为3.75kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在9.2。LF工序，LF炉开始加热0.7min时加入石灰2.6kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为12.0；在LF炉处理5分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.051%，控制钢水成品铝含量为0.024％，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作；LF炉处理10分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量0.8kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在3.5；LF炉炉渣终渣组分为CaO：54.2%，SiO2：15.5%，Al2O3：23.6%，MgO：5.4%，LF炉处理周期控制在37分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度68Pa，真空处理时间36min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间19min，软吹流量38NL/min，处理结束后进行浇铸。
实施例3
转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量345ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al含量为0.035%，转炉出钢65％时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量各3.65kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在9.4。LF工序，LF炉开始加热0.9min时加入石灰2.7kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为11.0；在LF炉处理11分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.053%，控制钢水成品铝含量为0.023％，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作；LF炉处理12分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量0.9kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在3.7；LF炉炉渣终渣组分为CaO：53.1%，SiO2：14.3%，Al2O3：24.5%，MgO：4.8%，LF炉处理周期控制在38分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度65Pa，真空处理时间34min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间20min，软吹流量32NL/min，处理结束后进行浇铸。
实施例4
转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量327ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al含量为0.030%，转炉出钢75％时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量各3.85kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在9.0。LF工序，LF炉开始加热1min时加入石灰2.8kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为10.5；在LF炉处理9分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.050%，控制钢水成品铝含量为0.025％，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作；LF炉处理11分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量1.0kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在3.1；LF炉炉渣终渣组分为CaO：51.5%，SiO2：16.4%，Al2O3：20%，MgO：5.2%，LF炉处理周期控制在39分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度79Pa，真空处理时间37min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间21min，软吹流量35NL/min，处理结束后进行浇铸。
实施例5
转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量366ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al含量为0.028%，转炉出钢68％时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量各3.95kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在9.5。LF工序，LF炉开始加热1.2min时加入石灰2.9kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为10；在LF炉处理10分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.054%，控制钢水成品铝含量为0.020％，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作；LF炉处理14分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量1.2kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在3.1；LF炉炉渣终渣组分为CaO：52.1%，SiO2：16.6%，Al2O3：22.8%，MgO：5.9%，LF炉处理周期控制在40分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度70Pa，真空处理时间33min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间18min，软吹流量28NL/min，处理结束后进行浇铸。
实施例6
转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量500ppm，转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al含量为0.025%，转炉出钢72％时加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量各4.5kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在7。LF工序，LF炉开始加热1.5min时加入石灰3.0kg/吨钢，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为9；在LF炉处理15分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.060%，控制钢水成品铝含量为0.030％，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前，LF炉只进行一次喂铝线操作；LF炉处理15分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量1.4kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在4.5；LF炉炉渣终渣组分为CaO：58%，SiO2：13%，Al2O3：30%，MgO：8%，LF炉处理周期控制在30分钟，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度150Pa，真空处理时间30min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间15min，软吹流量20NL/min，处理结束后进行浇铸。
实施例1－6连浇炉数及连铸浇注结束浸入式水口内壁结瘤情况见表1，对实施例1－6连铸钢坯轧制成线材，按照GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998(E)对线材中夹杂物进行检验，检验结果见表1。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，包括转炉冶炼、转炉出钢、LF精炼工序，其特征在于，所述LF工序，控制LF炉开始加热时精炼渣二元碱度为9.0～13.0；LF炉处理10～15分钟向精炼渣面均匀撒入硅铁粉造渣，硅铁粉加入量0.8～1.4kg/吨钢，控制精炼渣二元碱度在2.8～4.5；在LF炉处理5～15分钟时喂铝线将钢水铝含量控制在0.050%-0.060%，控制钢水成品铝在0.015%-0.030%，铝线喂入时间保证在硅铁粉加入前；LF炉炉渣终渣组分为CaO：48%～58%，SiO2：13%～17%，Al2O3：20%～30%，MgO：4%～8%。
2.根据权利要求1所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，LF炉处理周期控制在30-40分钟。
3.根据权利要求1所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，LF炉只进行一次喂铝线操作。
4.根据权利要求1所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，LF炉开始加热后加入石灰2.5～3.0kg/吨钢。
5.根据权利要求1－4任一项所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，所述转炉出钢工序，转炉出钢过程加入高碱度预熔渣和石灰，预熔渣和石灰加入量均为3.5～4.5kg/吨钢，控制钢包渣二元碱度在7.0～10.0。
6.根据权利要求1－4任一项所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，所述转炉出钢工序，出钢过程进行脱氧合金化，使LF炉进站钢水成分中Al≥0.025%。
7.根据权利要求6所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，转炉出钢约2/3时加入高碱度预熔渣和石灰。
8.根据权利要求6所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，冶炼终点钢水中溶解氧含量≤500ppm。
9.根据权利要求1－4、7、8任一项所述的一种提高无钙处理冷镦钢连续浇注炉数的生产方法，其特征在于，LF精炼完毕钢水在RH炉进行精炼，RH精炼过程控制真空度≤150Pa，真空处理时间≥30min，RH炉处理结束不进行钙处理，软吹氩时间≥15min，软吹流量20-50NL/min，处理结束后进行浇铸。
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