CN112342333A - 一种高效、低氧位超低碳钢生产方法 - Google Patents

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CN112342333A CN202011227298.1A CN202011227298A CN112342333A CN 112342333 A CN112342333 A CN 112342333A CN 202011227298 A CN202011227298 A CN 202011227298A CN 112342333 A CN112342333 A CN 112342333A
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Abstract

本发明公开了一种高效、低氧位超低碳钢生产方法；本发明铁水中化学成分按质量百分比计Si：0.25％～0.70％，S：0.015％～0.045％，P＜0.14％，铁水脱硫后S含量≤0.0080％；转炉装入的废钢：铁水≤0.15，铁钢比0.91～0.97，吹炼时间10～16min，转炉终点氧200～400ppm，终点磷≤0.012％，终点温度1660～1700℃，转炉终渣TFe为10％～16％；RH强制脱碳，提升气体流量在脱碳期和脱氧及合金化期采用大流量促进钢液循环，合金化合金加入后纯循环采用小流量促进夹杂物上浮去除；本发明降低了吹炼过程吹损以及脱氧剂消耗，简化了RH操作，提高了处理效率，并大大提升了钢水洁净度，降低了冷轧产品钢区缺陷封闭发生率。

Description

一种高效、低氧位超低碳钢生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，具体为一种高效、低氧位超低碳钢生产方法。
背景技术
超低碳钢冶炼的工艺路线主要有“铁水预处理-转炉-LF-RH-连铸”和“铁水预处理-转炉-RH-连铸”，前者虽然能够实现转炉低温低氧出钢并能在LF进行良好的顶渣改质，但是整个冶炼流程过长且成本较高；后者铁水预处理完成脱硫的任务，转炉完成[C]、[O]、T命中，RH完成脱碳、脱氧及合金化操作，连铸完成浇铸成坯的操作，但在实际生产过程中，转炉终点[C]、[O]、T很难同时命中，一方面由于三命中控制难度大导致过氧化率较高，会造成转炉吹损增大且会造成RH工位脱氧铝粒消耗大而导致夹杂物数量增加；另一方面由于出钢条件变化大导致RH处理模式多样化造成处理周期较长且对于钢中夹杂物控制也存在一定的波动。
目前超低碳钢冶炼的工艺路线主要有“铁水预处理-转炉-LF-RH-连铸”和“铁水预处理-转炉-RH-连铸”两种。公布号CN105316451A，名称为RH强制吹氧脱碳的方法及冶炼超低碳钢的方法，以及公告号CN108611462B，名称为一种超低碳钢中夹杂物的控制方法的发明专利中，分别提供了LF+RH强制脱碳方式生产超低碳钢的方法，两种方法均可以实现超低碳生产且能做好顶渣改质，降低浇铸过程中的蓄流，但其冶炼工艺流程过长，过程温度损失大，存在LF+RH双脱氧过程夹杂物生成量大，生成的夹杂难以去除，且冶炼成本较高。公告号CN106929633B，名称为一种超低碳钢的冶炼方法，以及公布号CN102719600A，名称为一种超低碳钢的生产方法的发明专利，提供了高温高氧出钢、RH自然脱碳的超低碳钢生产方法，并配合顶渣改质实现了超低碳钢生产并提高了钢水的可浇性，但因其转炉出钢温度高、钢中氧含量高势必会增加烧损，增加生产成本，且由于转炉终点氧高，导致顶渣改质剂以及脱氧剂使用量较大，对于钢水的洁净度控制存在一定的难度。公告号CN102719593B，名称为一种冶炼超低碳钢的方法的发明专利中提供了一种转炉高碳低氧出钢，RH强制脱碳、化学升温的超低碳钢生产方法，该法虽能降低转炉终点的氧化性降低吹炼烧损及顶渣改质剂消耗，但由于在RH进行强制脱碳、吹氧升温操作，会延长脱碳时间导致脱碳期偏长，另外进行化学升温也不利于钢中夹杂物的控制，因此，急需一种高效、低氧位超低碳钢生产方法来解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，以简化转炉及RH处理任务，提高生产效率和钢水洁净度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，采用铁水预处理脱硫、转炉冶炼、吹氩站、RH精炼和连铸的工艺，铁水中化学成分按质量百分比计满足Si：0.25％～0.70％，S：0.015％～0.045％，P＜0.14％，铁水脱硫后S含量≤0.0080％；转炉装入的废钢：铁水≤0.15，铁钢比0.91～0.97，吹炼方式为顶底复吹，吹炼时间10～16min，转炉终点氧200～400ppm，终点磷≤0.012％，终点温度1660～1700℃，转炉终渣TFe为10％～16％；吹氩站加入顶渣改质剂，使顶渣中按质量百分比计FeO+MnO≤8％；RH采用强制脱碳，提升气体流量在脱碳期和脱氧及合金化期采用大流量促进钢液循环，合金化合金加入后纯循环切换小流量促进夹杂物上浮去除。
优选的，铁水预处理脱硫采用KR法脱硫，脱硫前扒渣亮面在80％以上，后扒渣亮面在90％以上。
优选的，转炉冶炼采用低硫废钢及低硫辅料进行冶炼，以质量百分比计，低硫废钢中的S≤0.025％，低硫辅料中的S≤0.010％。
优选的，转炉冶炼出钢采用滑板和挡渣锥挡渣方式，出钢至1/3时随钢流加入2～3kg/t钢石灰。
优选的，吹氩站加入顶渣改质剂具体为：通过伞状布料器均匀加入高铝顶渣改质剂，其中以质量百分比计，含Al40％～50％；顶渣改质后FeO+MnO按质量百分比计为5.2％～7.8％，吹氩站还包括打开底吹氩促进石灰熔化和顶渣还原，出站前进行测温、定氧和取样。
优选的，RH精炼中精炼炉浸渍管插入深度400～600mm。
优选的，强制脱碳过程如下：抽真空过程即开始进行吹氧脱碳，吹氧结束后迅速将真空度降至100Pa以下，脱碳终点钢中氧含量≤300ppm；脱碳结束后定氧，并根据定氧结果加入铝粒脱氧，铝粒加入后纯循环2～4min后进行合金化，合金加入后进行4～6min纯循环，纯循环过程前2～3min采用大流量，后3～4min切换成小流量，纯循环后破空，破空后钢包开至软吹位，以50～100L/min流量软吹4～6min，软吹结束后钢水加盖运出。
优选的，脱碳终点钢中氧含量控制在138～276ppm。
优选的，大流量为170～180Nm3/h，小流量为80～100Nm3/h。
优选的，连铸包括钢水上连铸台后进行25～40min的镇静，开浇前及浇铸过程做好全程保护浇铸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该高效、低氧位超低碳钢生产方法，采用大底吹复吹转炉，合理铁钢比配比，实现了转炉高效、低氧出钢，且顶渣良好还原，降低了吹炼过程吹损以及脱氧剂消耗，钢水RH低氧进站，采用单一强制脱碳处理模式，简化了RH操作，提高了处理效率，并大大提升了钢水洁净度，冶炼全程低氧位控制，有效地降低了超低碳钢浇铸蓄流，提高了钢水可浇性，降低了冷轧产品钢区缺陷封闭发生率。
具体实施方式
本发明提供的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，采用铁水预处理脱硫—转炉冶炼—吹氩—RH精炼—连铸工艺，铁水中化学成分按质量百分比计满足Si：0.25％～0.70％，S：0.015％～0.045％，P＜0.14％，铁水预处理脱硫可以采用KR法脱硫，铁水脱硫后S含量≤0.0080％，更进一步地，脱硫前扒渣亮面在80％以上，后扒渣亮面在90％以上；转炉装入的废钢：铁水≤0.15，铁钢比0.91～0.97，转炉冶炼优选采用低硫废钢及低硫辅料进行冶炼，以质量百分比计，低硫废钢中的S≤0.025％，低硫辅料中的S≤0.010％；吹炼方式为顶底复吹，吹炼时间10～16min，转炉终点氧200～400ppm，终点磷≤0.012％，终点温度1660～1700℃，转炉终渣TFe为10％～16％，转炉冶炼出钢一般采用滑板和挡渣锥挡渣方式，出钢至1/3时随钢流加入2～3kg/t钢石灰；吹氩站加入顶渣改质剂，使顶渣中按质量百分比计FeO+MnO≤8％，优选为5.2％～7.8％，更进一步的，吹氩站可通过伞状布料器均匀加入高铝顶渣改质剂，其中以质量百分比计，含金属铝40％～50％，其余为CaO、Al2O3等；吹氩站还包括打开底吹氩促进石灰熔化和顶渣还原，出站前进行测温、定氧和取样；RH采用强制脱碳，钢水进站后进行顶升，浸渍管插入深度优选在400～600mm，提升气体流量在脱碳期和脱氧及合金化期采用大流量促进钢液循环，优选为170～180Nm3/h，合金化合金加入2～3min后纯循环切换小流量促进夹杂物上浮去除，优选为80～100Nm3/h。
进一步地，上述强制脱碳具体包括以下步骤：抽真空过程即开始进行吹氧脱碳，吹氧结束后迅速将真空度降至100Pa以下，脱碳终点钢中氧含量≤300ppm，优选为138～276ppm；脱碳结束后定氧，并根据定氧结果加入铝粒脱氧，铝粒加入后纯循环2～4min后进行合金化，合金加入后进行4～6min纯循环，纯循环过程前2～3min采用大提升气体流量，后3～4min切换成小提升气体流量，纯循环后破空，破空后钢包开至软吹位，以50～100L/min流量软吹4～6min，软吹结束后钢水加盖运出；连铸包括钢水上连铸台后进行25～40min的镇静，开浇前及浇铸过程做好全程保护浇铸，浇铸过程未出现水口蓄流，塞棒棒位平稳，冷轧后钢区缺陷封闭率低。
实施例1：
本实施例采用本发明的高效、低氧位超低碳钢生产方法，生产钢种为DC04，成分范围为：C：≤0.0030％，Si：≤0.03％，Mn：0.08％～0.16％，P：≤0.015％，S：≤0.012％，Als：0.025％～0.060％，Ti：0.050％～0.070％；本实施例为1个浇次(6炉)冶炼过程控制情况；
铁水预处理：铁水Si为0.34％～0.58％，S为0.026％～0.032％，P为0.010％～0.011％；开始处理前将铁水包前渣扒渣至铁水裸露面积≥80％，铁水处理后铁水中S含量控制在32～53ppm，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
转炉炼钢：将铁水预处理脱硫后的铁水倒入顶底复吹式转炉，并装入废钢、低硫石灰等辅料进行转炉炼钢，铁水装入量280～294t，废钢加入量30～42t,顶吹时间控制在11～14min；终点氧含量控制在231～398ppm，终点磷含量控制在0.09％～0.012％，终点温度控制在1668～1687℃，转炉出钢量为305～310t，铁钢比控制在0.93～0.96；转炉终渣TFe含量控制在11.7％～15.2％，出钢过程采用滑板+挡渣锥挡渣，出钢至1/3时向钢包中加入2.2～2.8kg/t钢的小颗粒状石灰；
吹氩站：转炉钢水进入吹氩站后，通过伞状布料器均匀加入上述高铝顶渣改质剂，加入量为0.6～1.0kg/t钢，并打开底吹氩搅拌钢液促进石灰熔化及顶渣还原，改质后顶渣中(FeO+MnO)控制在5.2％～7.8％；
RH精炼：钢水进入RH后，浸渍管插入深度在400～600mm；吹氧量在20～75m3，脱碳期控制在10～14min，脱碳后钢中氧控制在138～276ppm；脱氧及合金化铝粒加入后纯循环时间控制在2～4min，合金化合金加入后纯循环时间控制在4～5min，其中前2min提升气体流量控制在170～180Nm3/h，后2～3min提升气体流量控制在80～100Nm3/h；合金化纯循环后破空，钢包开至软吹位，软吹流量控制在60～80L/min，软吹时间控制在4～5min，软吹结束后钢水加盖运出；RH真空处理周期控制在21～25min，RH出站顶渣成分的重量百分比为：CaO：45.7％～50.6％，SiO2:4.2％～6.0％，Al2O3:34.7％～41.2％，MgO：7.0％～8.0％，(FeO+MnO)：4.1％～7.3％以及少量P、Ti的氧化物；
连铸：钢水上台后静置时间控制在27～36min，开浇前进行中包充氩置换，浇铸过程做好保护浇铸，浇铸周期控制在35～38min，浇铸过程未出现水口蓄流，塞棒棒位平稳，冷轧后钢区缺陷封闭率仅为0.30％。
比较例1：
本比较例采用铁水预处理脱硫、转炉冶炼、吹氩站、RH精炼和连铸的工艺，生产钢种为DC04，实际成分为：C：0.0016％，Si：0.01％，Mn：0.12％，P：0.013％，S：0.09％，Als：0.035％，Ti：0.062％；冶炼过程控制情况如下；
铁水预处理：铁水Si为0.41％，S为0.031％，P为0.012％；开始处理前将铁水包前渣扒渣至铁水裸露面积≥80％，铁水处理后铁水中S含量控制在41ppm，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
转炉炼钢：将铁水预处理脱硫后的铁水倒入顶底复吹式转炉，并装入废钢、低硫石灰等辅料进行转炉炼钢，铁水装入量282t，废钢加入量39t,顶吹时间控制在16min，底吹流量控制在0.04～0.06m3/(min·t)；终点氧含量控制在654ppm，终点磷含量控制在0.011％，终点温度控制在1678℃，转炉出钢量为304t，铁钢比控制在0.94；转炉终渣TFe含量控制在18.2％，出钢过程采用滑板+挡渣锥挡渣，出钢至1/3时向钢包中加入2.5kg/t钢的小颗粒状石灰；
吹氩站：转炉钢水进入吹氩站后，通过伞状布料器均匀加入上述高铝顶渣改质剂，加入量为1.2kg/t钢，并打开底吹氩搅拌钢液促进石灰熔化及顶渣还原，改质后顶渣中(FeO+MnO)控制在10.9％；
RH精炼：钢水进入RH后，浸渍管插入深度在500mm；吹氧量在0m3，脱碳期控制在13min，脱碳后钢中氧控制在386ppm；脱氧及合金化铝粒加入后纯循环时间控制在5min，合金化合金加入后纯循环时间控制在5min，其中前2min提升气体流量控制在170～180Nm3/h，后3min提升气体流量控制在100Nm3/h；合金化纯循环后破空，钢包开至软吹位，软吹流量控制在70L/min，软吹时间控制在5min，软吹结束后钢水加盖运出；RH真空处理周期控制在25min，RH出站顶渣成分的重量百分比为：CaO：44.2％，SiO2:4.9％，Al2O3:32.5％，MgO：6.8％，(FeO+MnO)：10.4％以及少量P、Ti的氧化物；
连铸：钢水上台后静置时间控制在28min，开浇前进行中包充氩置换，浇铸过程做好保护浇铸，浇铸周期控制在39min，浇铸过程未出现水口蓄流、塞棒棒位上抬现象，冷轧后钢区缺陷封闭率为4.52％。
比较例2：
本比较例采用铁水预处理脱硫、转炉冶炼、吹氩站、RH精炼和连铸的工艺，生产钢种为DC04，实际成分为：C：0.0021％，Si：0.01％，Mn：0.11％，P：0.012％，S：0.07％，Als：0.038％，Ti：0.062％；冶炼过程控制情况如下；
铁水预处理：铁水Si为0.37％，S为0.030％，P为0.011％；开始处理前将铁水包前渣扒渣至铁水裸露面积≥80％，铁水处理后铁水中S含量控制在36ppm，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
转炉炼钢：将铁水预处理脱硫后的铁水倒入顶底复吹式转炉，并装入废钢、低硫石灰等辅料进行转炉炼钢，铁水装入量274t，废钢加入量48t,顶吹时间控制在17min，底吹流量控制在0.11～0.13m3/(min·t)；终点氧含量控制在453ppm，终点磷含量控制在0.010％，终点温度控制在1655℃，转炉出钢量为300t，铁钢比控制在0.91；转炉终渣TFe含量控制在15.2％，出钢过程采用滑板+挡渣锥挡渣，出钢至1/3时向钢包中加入2.5kg/t钢的小颗粒状石灰；
吹氩站：转炉钢水进入吹氩站后，通过伞状布料器均匀加入上述高铝顶渣改质剂，加入量为0.8kg/t钢，并打开底吹氩搅拌钢液促进石灰熔化及顶渣还原，改质后顶渣中(FeO+MnO)控制在8.2％；
RH精炼：钢水进入RH后，浸渍管插入深度在500mm；升温吹氧量在40m3，脱碳期控制在17min，脱碳后钢中氧控制在312ppm；脱氧及合金化铝粒加入后纯循环时间控制在4min，合金化合金加入后纯循环时间控制在5min，其中前2min提升气体流量控制在170～180Nm3/h，后3min提升气体流量控制在85Nm3/h；合金化纯循环后破空，钢包开至软吹位，软吹流量控制在70L/min，软吹时间控制在4min，软吹结束后钢水加盖运出；RH真空处理周期控制在28min，RH出站顶渣成分的重量百分比为：CaO：46.4％，SiO2:4.8％，Al2O3:32.3％，MgO：7.2％，(FeO+MnO)：7.8％以及少量P、Ti的氧化物；
连铸：钢水上台后静置时间控制在31min，开浇前进行中包充氩置换，浇铸过程做好保护浇铸，浇铸周期控制在40min，浇铸过程出现水口蓄流，塞棒棒位上抬严重，冷轧后钢区缺陷封闭率为6.23％。
比较例3：
本比较例采用铁水预处理脱硫、转炉冶炼、吹氩站、RH精炼和连铸的工艺，生产钢种为DC04，实际成分为：C：0.0023％，Si：0.01％，Mn：0.10％，P：0.010％，S：0.010％，Als：0.040％，Ti：0.057％；冶炼过程控制情况如下；
铁水预处理：铁水Si为0.32％，S为0.029％，P为0.011％；开始处理前将铁水包前渣扒渣至铁水裸露面积≥80％，铁水处理后铁水中S含量控制在36ppm，处理后扒渣至铁水裸露面积≥90％；
转炉炼钢：将铁水预处理脱硫后的铁水倒入顶底复吹式转炉，并装入废钢、低硫石灰等辅料进行转炉炼钢，铁水装入量287t，废钢加入量45t,顶吹时间控制在16min，底吹流量控制在0.10～0.12m3/(min·t)；终点氧含量控制在532ppm，终点磷含量控制在0.009％，终点温度控制在1666℃，转炉出钢量为303t，铁钢比控制在0.94；转炉终渣TFe含量控制在17.4％，出钢过程采用滑板+挡渣锥挡渣，出钢至1/3时向钢包中加入2.7kg/t钢的小颗粒状石灰；
吹氩站：转炉钢水进入吹氩站后，通过伞状布料器均匀加入上述高铝顶渣改质剂，加入量为0.4kg/t钢，并打开底吹氩搅拌钢液促进石灰熔化及顶渣还原，改质后顶渣中(FeO+MnO)控制在11.1％；
RH精炼：钢水进入RH后，浸渍管插入深度在500mm；升温吹氧量在20m3，脱碳期控制在16min，脱碳后钢中氧控制在326ppm；脱氧及合金化铝粒加入后纯循环时间控制在4min，合金化合金加入后纯循环时间控制在5min，其中前2min提升气体流量控制在170～180Nm3/h，后3min提升气体流量控制在85Nm3/h；合金化纯循环后破空，钢包开至软吹位，软吹流量控制在70L/min，软吹时间控制在5min，软吹结束后钢水加盖运出；RH真空处理周期控制在27min，RH出站顶渣成分的重量百分比为：CaO：42.1％，SiO2:4.5％，Al2O3:35.4％，MgO：6.9％，(FeO+MnO)：10.2％以及少量P、Ti的氧化物；
连铸：钢水上台后静置时间控制在34min，开浇前进行中包充氩置换，浇铸过程做好保护浇铸，浇铸周期控制在40min，浇铸过程出现水口蓄流，塞棒棒位上抬严重，冷轧后钢区缺陷封闭率为5.89％。
本发明的保护范围并不局限于实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，采用铁水预处理脱硫、转炉冶炼、吹氩站、RH精炼和连铸的工艺，其特征在于：铁水中化学成分按质量百分比计满足Si：0.25％～0.70％，S：0.015％～0.045％，P＜0.14％，铁水脱硫后S含量≤0.0080％；转炉装入的废钢：铁水≤0.15，铁钢比0.91～0.97，吹炼方式为顶底复吹，吹炼时间10～16min，转炉终点氧200～400ppm，终点磷≤0.012％，终点温度1660～1700℃，转炉终渣TFe为10％～16％；吹氩站加入顶渣改质剂，使顶渣中按质量百分比计FeO+MnO≤8％；RH采用强制脱碳，提升气体流量在脱碳期和脱氧及合金化期采用大流量促进钢液循环，合金化合金加入2～3min后纯循环切换小流量促进夹杂物上浮去除。
2.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于，所述的铁水预处理脱硫采用KR法脱硫，脱硫前扒渣亮面在80％以上，后扒渣亮面在90％以上。
3.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于：所述的转炉冶炼采用低硫废钢及低硫辅料进行冶炼，以质量百分比计，低硫废钢中的S≤0.025％，低硫辅料中的S≤0.010％。
4.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于：所述转炉冶炼出钢采用滑板和挡渣锥挡渣方式，出钢至1/3时随钢流加入2～3kg/t钢石灰。
5.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于，所述的吹氩站加入顶渣改质剂具体为：通过伞状布料器均匀加入高铝顶渣改质剂，其中以质量百分比计，含Al40％～50％；顶渣改质后FeO+MnO按质量百分比计为5.2％～7.8％，吹氩站还包括打开底吹氩促进石灰熔化和顶渣还原，出站前进行测温、定氧和取样。
6.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于：所述的RH精炼中精炼炉浸渍管插入深度400～600mm。
7.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于，所述的强制脱碳过程如下：抽真空过程即开始进行吹氧脱碳，吹氧结束后迅速将真空度降至100Pa以下，脱碳终点钢中氧含量≤300ppm；脱碳结束后定氧，并根据定氧结果加入铝粒脱氧，铝粒加入后纯循环2～4min后进行合金化，合金加入后进行4～6min纯循环，纯循环过程前2～3min采用大流量，后3～4min切换成小流量，纯循环后破空，破空后钢包开至软吹位，以50～100L/min流量软吹4～6min，软吹结束后钢水加盖运出。
8.根据权利要求7所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于，所述的脱碳终点钢中氧含量控制在138～276ppm。
9.根据权利要求7所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于，所述的大提升气体流量为170～180Nm3/h，小提升气体流量为80～100Nm3/h。
10.根据权利要求1所述的一种高效、低氧位超低碳钢生产方法，其特征在于：所述的连铸包括钢水上连铸台后进行25～40min的镇静，开浇前及浇铸过程做好全程保护浇铸。
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