CN112322833A - 一种超高铝钢铝合金化的方法 - Google Patents

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阮加增
张建龙
叶红钢
莫志斌
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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高铝钢铝合金化的方法。本发明在入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500‑1600℃精炼钢包中自熔断入钢水合金化，解决了高温工作环境下铝合金化四大问题：铝的易氧化问题，铝密度小，上浮在钢液表面，造成铝难熔化问题、难均匀性问题、合金化慢耗时的问题，该技术取得了比传统工艺更短的冶炼时间，为后续连铸工艺提供了合理的工序配匹时间，缩短了生产工艺流程，有效的降低了生产成本，同时为批量化冶炼生产超高铝钢提供了技术保证，大幅度释放了冶炼产能，本发明对超铝钢生产工艺设计和生产方式具有重要的推广价值。

Description

一种超高铝钢铝合金化的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高铝钢铝合金化的方法。
背景技术
超高铝钢所代表钢种有轻质高强钢和高锰无磁钢。轻质钢是一款绿色前沿产品，在汽车行业得到良好的应用，铝能够显著降低钢板得密度、提高强度、细化晶粒提高塑韧性，达到少用钢材而不降低质量效果。无磁钢被广泛应用于制造变压器、超低温压力容器、矿热炉等领域，铝能够显著增加无磁钢的层错能，依靠层错能来组织奥氏体向形迹马氏体的转变来保证低磁和无磁特性。
超高铝钢采取传统铝合金化工艺生产：第一种工艺，铝粒分批加入钢液，该方法优点是加入简单，加入时间短，5分钟左右完成铝合金化加入，缺点是铝粒密度轻，100吨的精炼炉1.50-2.50％含量的铝，需要加入4吨左右的铝粒，造成大量氧化，铝的收得率低至52-65％；第二种工艺，将铝线打入钢液，该工艺优点，有效的解决了铝的收得率低的问题，铝收得率达到95％左右，缺点是打铝线时间较长，喂铝线速度4m/s，铝线直径12mm，100吨的精炼炉1.50-1.75％含量的铝，需要打铝线长度8-10公里时间1.0-1.2小时，铝线带来的额外温降80-120℃，需要额外升温时间约1.0-1.2，造成精炼总冶炼时间长达4-5小时，无法实现批量化生产，造成生产上下游工序紊乱，同时长时间的均匀化和升温时间造成铝的二次氧化，造成铝收得率下降。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术现状，提出一种超高铝钢铝合金化的方法，以解决传统工艺造成超高铝钢精炼铝合金化过程中铝的易氧化、铝密度小、铝上浮在钢液表面以及上述问题造成的铝难熔化、难均匀、合金化慢耗时的问题。
为了实现所述目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣。
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
进一步地，所述步骤S1中，超高铝钢按重量百分比计铝含量为1.50-1.75％。
进一步地，所述步骤S1中，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中一定量的含铝，提高锰合金化收得率。
进一步地，所述S3中，吹氩包括顶氩封，底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明解决了高铝钢传统冶炼过程中均匀性差、收得率低、耗时等问题，具体如下：
1)本发明采用铝合金化技术，吊具+铝锭+在高温环境中，吊具自熔断铝锭入钢水工艺，生成流程短、工艺简单、易操作、易实现。
2)本发明充分利用氩封优势，造成钢包顶部空气与钢水隔离，较好的解决了铝的易氧化问题问题。
3)本发明利用钢包底部氩吹工艺形成的蘑菇云动力学流场的优势，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，充分快速的进行合金化，解决了高温铝合金过程中铝密度小，上浮在钢液表面，造成铝难熔化问题、难均匀性问题、合金化慢耗时的问题，提高了铝合金收得率，有效的降低了生产成本，生产率高。
4)本发明最终该冶炼周期和合金收得率较传统工艺更短的冶炼时间，为后续连铸工艺提供了合理的工序配匹时间，缩短了生产工艺流程，有效的降低了生产成本，同时为批量化冶炼生产超高铝钢提供了技术保证，大幅度释放了冶炼产能，取得了显著的经济效益，本发明对超铝钢生产工艺设计和生产方式具有重要的推广价值。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施实例。
为了实现所述目的，本发明具体采用如下技术方案。
实施例1
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中铝的重量百分比为1.50％。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣。这样可以有效降低了铝将渣子的硅、锰、铬等还原，造成钢水中化学成分的偏差，关键是用相对贵金属铝来还原比较便宜的硅、锰等不经济，另外扒渣可以降低铝-渣反应的剧烈程度，提高了铝收得率、生产操作过程相对安全；
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩，包顶氩封，包底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
实施例2
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中铝的重量百分比为1.57％。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣，这样可以有效降低了铝将渣子的硅、锰、铬等还原，造成钢水中化学成分的偏差，关键是用相对贵金属铝来还原比较便宜的硅、锰等不经济，另外扒渣可以降低铝-渣反应的剧烈程度，提高了铝收得率、生产操作过程相对安全；
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩，包顶氩封，包底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
实施例3
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中铝的重量百分比为1.60％。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣，这样可以有效降低了铝将渣子的硅、锰、铬等还原，造成钢水中化学成分的偏差，关键是用相对贵金属铝来还原比较便宜的硅、锰等不经济，另外扒渣可以降低铝-渣反应的剧烈程度，提高了铝收得率、生产操作过程相对安全；
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩，包顶氩封，包底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
实施例4
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中铝的重量百分比为1.63％。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣，这样可以有效降低了铝将渣子的硅、锰、铬等还原，造成钢水中化学成分的偏差，关键是用相对贵金属铝来还原比较便宜的硅、锰等不经济，另外扒渣可以降低铝-渣反应的剧烈程度，提高了铝收得率、生产操作过程相对安全；
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩，包顶氩封，包底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
实施例5
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中铝的重量百分比为1.69％。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣，这样可以有效降低了铝将渣子的硅、锰、铬等还原，造成钢水中化学成分的偏差，关键是用相对贵金属铝来还原比较便宜的硅、锰等不经济，另外扒渣可以降低铝-渣反应的剧烈程度，提高了铝收得率、生产操作过程相对安全；
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩，包顶氩封，包底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
实施例6
一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中铝的重量百分比为1.75％。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣，这样可以有效降低了铝将渣子的硅、锰、铬等还原，造成钢水中化学成分的偏差，关键是用相对贵金属铝来还原比较便宜的硅、锰等不经济，另外扒渣可以降低铝-渣反应的剧烈程度，提高了铝收得率、生产操作过程相对安全；
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩，包顶氩封，包底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5：化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6：钙处理合金化，取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。实例1-6中钢种化学成分和铝收得率如下表所示：
冶炼时间 C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％ Al/％ V/％ 铝收得率/％
2019.1.8 0.17 0.33 22.9 0.02 0.001 1.57 0.079 75.6
2019.7.3 0.18 0.40 22.8 0.02 0.001 1.75 0.077 79.4
2019.12.31 0.16 0.29 22.1 0.02 0.001 1.60 0.065 75.6
2020.2.1 0.17 0.42 22.4 0.02 0.001 1.69 0.077 79.4
2020.2.17 0.17 0.31 22.3 0.02 0.001 1.50 0.07 86.0
2020.3.30 0.18 0.32 22.4 0.02 0.003 1.63 0.069 82.6
从表1可以看出实例钢种通过6次试验，铝含量在1.50-1.75％之间，铝收得率从78.4％提高到得到83-86％之间，处于稳定状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超高铝钢铝合金化的方法，具体包括以下步骤：
S1:预合金化,入精炼炉工序之前，为有效降低铝渣反应，在完成部分扒渣或彻底扒渣后，在炉顶氩封工艺下，用吊装工具将整吨大规格铝锭吊入1500-1600℃精炼钢包中钢水中进行合金化。
S2:钢水扒渣，依据上道工序冶炼过程中造渣成分，CaO+SiO2渣系全部扒渣，CaO+Al2O3渣系部分扒渣。
S3:吹氩，扒渣完成后全程吹氩。
S4:铝合金化，用吊装工具分两批将1吨重的铝锭整包吊入精炼钢包上方，利用钢包重钢水1500-1600℃高温将吊具自行熔断，实现铝锭平稳快速进入精炼钢包钢水之中，不造成钢水的大面积飞溅，利用底吹氩气形成的蘑菇云流场，快速将铝锭从钢水表面搅入钢水之中，强搅拌钢水3-5分钟后再加入精炼渣、石灰、萤石造渣料后开始升温化渣，送电精炼10-15分钟后测温、取样，化渣30-50分钟，充分快速的进行合金化。
S5:化渣升温，钢水测温、取样后依据检测结果，继续送电5-10分钟，据检验的化学成分补加合金，再送电，当钢水温度符合目标控制时，进入软吹阶段。
S6:钙处理合金化,取样测成分，依据检测结果，通过喂AL线方式进行铝含量微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站连铸。
2.根据权利要求1所述的一种超高铝钢铝合金化的方法，其特征在于：所述步骤S1中，超高铝钢按重量百分比计铝含量为1.50-1.75％。
3.根据权利要求1所述的一种超高铝钢铝合金化的方法，其特征在于：所述步骤S1中，在电炉或转炉还原期，加入Al粒，对钢水还原，保持钢水中一定量的含铝，提高锰合金化收得率。
4.根据权利要求1所述的一种超高铝钢铝合金化的方法，其特征在于：所述S3中，吹氩包括顶氩封，底吹氩，全流程形成保护，防止钢水表面二次氧化，铝收得率降低。
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