CN112430707B - 一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，涉及冶炼技术领域。该改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，其中RH所加真空精炼剂为预熔型，其对夹杂物作用机理主要是“吸附+隔离层”效果，其化学成分质量百分比为CaO38‑48％、Al2O320‑30％、SiO2≤5％、金属铝18‑22％、T.C≤0.15，CaO/Al2O3比值为1.60‑1.90，具有较好的吸附夹杂能力，粒度3‑30mm，熔点约1350℃，预熔渣含量占50‑60％，其主要物相为(CaO)12(Al2O3)7约57％。该改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，通过优化炼钢工艺，在RH真空状态下加入真空精炼剂对钢水中夹杂物和顶渣进行改质，以达到改善高钢水的可浇性，进而降低连铸塞棒吹氩流量，改善成品表面质量。

Description

一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，具体为一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法。
背景技术
“转炉→RH→连铸”工艺路径生产的低碳铝镇静钢连铸可浇性较差，易发生浸渍水口结瘤现象，造成结晶器流场紊乱，抑制连浇炉数提升甚至连浇中断，严重影响生产顺行及产品质量。造成水口结瘤主要是钢水中Al2O3夹杂物在水口的堵塞，其来源主要RH精炼过程的脱氧产物以及钢水的二次氧化产物。此类钢种在精炼过程不经过LF炉造白渣和钙处理，钢包渣氧化性较高，虽然RH精炼过程钢包顶渣与钢水直接反应较为微弱，但真空处理结束到连铸浇注结束期间，氧化性顶渣持续在与钢水反应，是钢水二次氧化的因素之一。
低碳铝镇静钢钢水可浇性差归根结底是因为脱氧过程产生的大量Al2O3夹杂物未完全排除以及浇注过程顶渣二次氧化产生的新Al2O3夹杂物在水口富集。现工艺为保障连铸浇注顺行，需采用较大流量的塞棒吹氩方式，来缓解水口结瘤趋势。此外，研究发现：低碳铝镇静钢连铸吹氩过程中会产生皮下气泡(特别是在铸坯窄面)，这与成品工序表面质量缺陷的发生几率有一定对应关系。因此，在保证生产顺行的前提下，通过改善钢水可浇性，减少Al2O3夹杂物在水口的堵塞，进而降低吹氩流量对改善成品表面质量是有积极意义的。
专利CN106350636A公布了一种无间隙原子钢顶渣改质方法，通过出钢结束向顶渣加入0.27～1.33kg/t的铝粒，改善顶渣吸附夹杂的能力，达到提高钢水可浇性的目的。但此方法存在铝料加入不均匀，改质效果差，且加入过程易与钢水接触，导致脱除钢水中氧，影响RH脱碳。
科技论文《超低碳钢的顶渣改质工艺研究》(浙江冶金，2016年5月)：通过转炉出钢过程加入石灰，出钢结束在氩站向渣面加入改质剂以降低顶渣氧化性，提高钢水可浇性，实现连浇炉数达到6炉。这种方法存在改质剂加入不均匀，改质效果差，顶渣氧化性扔较强，且加入后产生烟尘较大，污染环境，很难满足当前环保要求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，解决了在现有技术中，钢水可浇性难以很好的达到工艺需求，浇注过程棒位平稳程度不佳，同时容易出现结瘤和水口不干净的情况，铸坯窄面气孔相对较大，以及浇铸成本和环境治理成本较高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，其中RH所加真空精炼剂为预熔型，其对夹杂物作用机理主要是“吸附+隔离层”效果，其化学成分质量百分比为CaO38-48％、Al2O320-30％、SiO2≤5％、金属铝18-22％、T.C≤0.15，CaO/Al2O3比值为1.60-1.90，具有较好的吸附夹杂能力，粒度3-30mm，熔点约1350℃，预熔渣含量占50-60％，其主要物相为(CaO)12(Al2O3)7约57％，包括如下步骤：
S1、铁水预处理：铁水处理后保证[S]含量≤0.005％，扒渣后铁水亮面≥90％；
S2、转炉：转炉终点温度控制1650-1680℃，严格控制废钢加入量≤70吨；转炉吹炼后期采用强底吹模式，加强熔池搅拌，降低顶渣氧化性，降低转炉终点氧和终点碳含量；严格控制转炉下渣量；出钢过程加入石灰吨钢2.0±0.5kg/t；炉后不加改质剂，不进行顶渣改质；
S3、RH精炼：采用浅处理模式，真空度≤100mbar，提升气体为合金化前140～160Nm3/h，合金化后110～130Nm3/h，脱碳结束氧≤300ppm，铝脱氧后加入真空精炼剂吨钢1.40-1.80kg/吨，若转炉出钢过程挡渣失败，真空精炼剂在原有基础上增加0.2kg/吨，真空精炼剂加完后循环时间≥4min，然后进行合金化作业，合金化后循环时间≥6min破空，总真空循环时间≥17min，充分保证夹杂物上浮去除，钢水若需吹氧升温，需在加真空精炼剂前进行；
S4、连铸：连铸过程做好开浇前中包充氩和浇注过程中保护浇注，减少钢水二次氧化。塞棒吹氩流量设定在5.0-7.0NL/min，钢水过热度控制在20-35℃范围，全程要求恒拉速浇注。
(三)有益效果
本发明提供了一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法。具备以下有益效果：该改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，通过优化炼钢工艺，在RH真空状态下加入真空精炼剂对钢水中夹杂物和顶渣进行改质，以达到改善高钢水的可浇性，进而降低连铸塞棒吹氩流量，改善成品表面质量。
附图说明
图1为本发明RH真空精炼剂改质效果示意图。
图中：1、下料口；2、上升管；3、夹杂物；4、钢液；5、真空室；6、下降管；7、钢包顶渣；8、隔离层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，其中RH所加真空精炼剂为预熔型，其对夹杂物作用机理主要是“吸附+隔离层”效果，其化学成分质量百分比为CaO38-48％、Al2O320-30％、SiO2≤5％、金属铝18-22％、T.C≤0.15，CaO/Al2O3比值为1.60-1.90，具有较好的吸附夹杂能力，粒度3-30mm，熔点约1350℃，预熔渣含量占50-60％，其主要物相为(CaO)12(Al2O3)7约57％，包括如下步骤：
S1、铁水预处理：铁水处理后保证[S]含量≤0.005％，扒渣后铁水亮面≥90％；
S2、转炉：转炉终点温度控制1650-1680℃，严格控制废钢加入量≤70吨；转炉吹炼后期采用强底吹模式，加强熔池搅拌，降低顶渣氧化性，降低转炉终点氧和终点碳含量；严格控制转炉下渣量；出钢过程加入石灰吨钢2.0±0.5kg/t；炉后不加改质剂，不进行顶渣改质；
S3、RH精炼：采用浅处理模式，真空度≤100mbar，提升气体为合金化前140～160Nm3/h，合金化后110～130Nm3/h，脱碳结束氧≤300ppm，铝脱氧后加入真空精炼剂吨钢1.40-1.80kg/吨，若转炉出钢过程挡渣失败，真空精炼剂在原有基础上增加0.2kg/吨，真空精炼剂加完后循环时间≥4min，然后进行合金化作业，合金化后循环时间≥6min破空，总真空循环时间≥17min，充分保证夹杂物上浮去除，钢水若需吹氧升温，需在加真空精炼剂前进行；
S4、连铸：连铸过程做好开浇前中包充氩和浇注过程中保护浇注，减少钢水二次氧化。塞棒吹氩流量设定在5.0-7.0NL/min，钢水过热度控制在20-35℃范围，全程要求恒拉速浇注。
实施例：
其中使用的设备包括：下料口1，下料口1的底端连通有真空室5，真空室5的底部通过下降管6和上升管2连通钢包，钢液4和钢包顶渣7之间有隔离层8。
实施例1：
本实施例为降低“300t转炉→RH→连铸”工艺路径低碳铝镇静钢连铸吹氩流量的方法，下面以连浇6炉DC03钢种为例：
(1)铁水预处理：KR处理后S含量为0.001％-0.003％，处理前后要求扒渣，前扒渣亮面82～89％，后扒渣亮面91～96％；
(2)转炉炼钢：入炉废钢35-55吨/炉，入炉铁水270-300吨/炉；转炉吹炼后期增加底吹强度，加强熔池搅拌；出钢过程利用红外下渣检测，采用档渣锥+气动档渣模式，严格控制下渣量；出钢30-50吨时加入小石灰674-723kg/炉；出钢过程钢包不开底吹氩气；
(3)RH精炼：采用浅处理模式，钢水进站温度1602-1618℃，脱碳时间5-8min，脱碳结束氧103-233ppm，真空度38-74mbar，脱氧及合金化铝粒加完1min后加入真空精炼剂473-518kg/炉，真空精炼剂加完后循环4-6min，合金化后至破空循环时间6-7min，处理周期20-24min，；
(4)连铸：塞棒吹氩流量6.0NL/min，连浇6炉，浇注过程塞棒棒位平稳，过程无结瘤，液面波动正常，浇注结束水口内壁较为干净，浇注过程铝损平均48ppm，中包全氧平均20ppm，较优化前工艺均有所降低。
实施例2：
本实施例为降低“300t转炉→RH→连铸”工艺路径低碳铝镇静钢连铸吹氩流量的方法，下面以连浇6炉DC01钢种为例：
(1)铁水预处理：KR处理后S含量为0.001％-0.003％，处理前后要求扒渣，前扒渣亮面81～87％，后扒渣亮面92～96％；
(2)转炉炼钢：入炉废钢37-53吨/炉，入炉铁水275-304吨/炉；转炉吹炼后期增加底吹强度，加强熔池搅拌；出钢过程利用红外下渣检测，采用档渣锥+气动档渣模式，严格控制下渣量；出钢30-50吨时加入小石灰674-710kg/炉；出钢过程钢包不开底吹氩气；
(3)RH精炼：采用浅处理模式，钢水进站温度1598-1625℃，脱碳时间5-8min，脱碳结束氧132-284ppm，真空度40-76mbar，脱氧及合金化铝粒加完1min后加入真空精炼剂485-510kg/炉，真空精炼剂加完后循环4-6min，合金化后至破空循环时间6-8min，处理周期19-22min，；
(4)连铸：塞棒吹氩流量6.5NL/min，连浇6炉，浇注过程塞棒棒位平稳，过程无结瘤，液面波动正常，浇注结束水口内壁较为干净，浇注过程铝损平均40ppm，中包全氧平均18ppm。
实施例3：
本实施例为降低“300t转炉→RH→连铸”工艺路径低碳铝镇静钢连铸吹氩流量的方法，下面以连浇8炉DC03钢种为例：
(1)铁水预处理：KR处理后S含量为0.001％-0.004％，处理前后要求扒渣，前扒渣亮面83～87％，后扒渣亮面92～97％；
(2)转炉炼钢：入炉废钢31-47吨/炉，入炉铁水278-298吨/炉；转炉吹炼后期增加底吹强度，加强熔池搅拌；出钢过程利用红外下渣检测，采用档渣锥+气动档渣模式，严格控制下渣量；出钢30-50吨时加入小石灰648-754kg/炉；出钢过程钢包不开底吹氩气；
(3)RH精炼：采用浅处理模式，钢水进站温度1605-1637℃，脱碳时间5-8min，脱碳结束氧198-373ppm，真空度35-86mbar，脱氧及合金化铝粒加完1min后加入真空精炼剂469-514kg/炉，真空精炼剂加完后循环4-6min，合金化后至破空循环时间6-8min，处理周期17-25min，；
(4)连铸：塞棒吹氩流量7.5NL/min，连浇8炉，浇注过程塞棒棒位平稳，过程无结瘤，液面波动正常，浇注结束水口内壁较为干净，浇注过程铝损平均43ppm，中包全氧平均18ppm。
对比实例
本实施例为降低“300t转炉→RH→连铸”工艺路径低碳铝镇静钢连铸吹氩流量的方法，下面以连浇6炉DC03钢种为例：
(1)铁水预处理：KR处理后S含量为0.001％-0.004％，处理前后要求扒渣，前扒渣亮面80～86％，后扒渣亮面91～95％；
(2)转炉炼钢：入炉废钢40-48吨/炉，入炉铁水285-297吨/炉；转炉吹炼后期增加底吹强度，加强熔池搅拌；出钢过程利用红外下渣检测，采用档渣锥+气动档渣模式，严格控制下渣量；出钢30-50吨时加入小石灰600-618kg/炉；出钢过程钢包不开底吹氩气；
(3)RH精炼：采用浅处理模式，钢水进站温度1593-1612℃，脱碳时间5-8min，脱碳结束氧270-442ppm，真空度42-78mbar，脱氧后不加入真空精炼剂，脱氧后循环时间4-6min，合金化后至破空循环时间4-7min，处理周期18-22min，；
(4)连铸：塞棒吹氩流量8.0NL/min，连浇6炉，浇注到后两炉发生结瘤现象，过程无结瘤，液面波动增大，浇注结束水口内壁结瘤物较多，浇注过程铝损平均72ppm，中包全氧平均22ppm。
实施效果：
(1)真空精炼剂对钢水中夹杂物及顶渣氧化性具有较好的“吸附+隔离层”效果，钢水可浇性大幅改善。连铸吹氩流量由原来的7.5～10NL/min降低到5.5-6.5NL/min，连浇6炉，浇注过程棒位平稳，无明显结瘤现象，水口较为干净，液面波动正常。吹氩流量在原有基础未降低情况下，连浇炉数可增加到8炉，降低了浇铸成本；
(2)中包全氧以及浇注过程铝损均有所降低；
(3)铸坯窄面气孔大幅降低，冷轧板表面质量缺陷同比降低54％；
(4)冶炼过程无污染，解决炉后加改质剂烟尘大污染环境问题。
真空精炼剂对夹杂物变性机理主要是“吸附+隔离层”效果，低熔点的真空精炼剂通过RH真空室下料口1加入真空室5钢水后，熔化速度快，随着RH下降管6直冲包底，在钢包内形成液态钙铝酸盐的熔融层，液态铺展性能好，可形成较大的接触面积，快速吸附捕捉Al2O3夹杂3并有机结合，上浮的有效面积大幅增加，有利夹杂物的上浮去除。另外，真空精炼剂由下降管进入钢包后上浮到达钢包上部，可形成一定厚度的隔离层8，一方面可吸附上浮氧化铝夹杂，另一方面可以隔离氧化性钢包顶渣7的氧往钢水传递，使得浇注后期钢水受顶渣二次氧化的程度大幅降低，在提高钢水洁净度，改善钢水可浇性的同时，进一步降低连铸塞棒吹氩流量，改善成品表面质量的目的。
综上所述，该改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，通过优化炼钢工艺，在RH真空状态下加入真空精炼剂对钢水中夹杂物和顶渣进行改质，以达到改善高钢水的可浇性，进而降低连铸塞棒吹氩流量，改善成品表面质量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种改善低碳铝镇静钢钢水可浇性的方法，其特征在于：其中RH所加真空精炼剂为预熔型，其对夹杂物作用机理主要是“吸附+隔离层”效果，其化学成分质量百分比为CaO38-48％、Al2O320-30％、SiO2≤5％、金属铝18-22％、T.C≤0.15，CaO/Al2O3比值为1.60-1.90，具有较好的吸附夹杂能力，粒度3-30mm，熔点约1350℃，预熔渣含量占50-60％，其主要物相为(CaO)12(Al2O3)7约57％，包括如下步骤：
S1、铁水预处理：铁水处理后保证[S]含量≤0.005％，扒渣后铁水亮面≥90％；
S2、转炉：转炉终点温度控制1650-1680℃，严格控制废钢加入量≤70吨；转炉吹炼后期采用强底吹模式，加强熔池搅拌，降低顶渣氧化性，降低转炉终点氧和终点碳含量；严格控制转炉下渣量；出钢过程加入石灰吨钢2.0±0.5kg/t；炉后不加改质剂，不进行顶渣改质；
S3、RH精炼：采用浅处理模式，真空度≤100mbar，提升气体为合金化前140～160Nm3/h，合金化后110～130Nm3/h，脱碳结束氧≤300ppm，铝脱氧后加入真空精炼剂吨钢1.40-1.80kg/吨，若转炉出钢过程挡渣失败，真空精炼剂在原有基础上增加0.2kg/吨，真空精炼剂加完后循环时间≥4min，然后进行合金化作业，合金化后循环时间≥6min破空，总真空循环时间≥17min，充分保证夹杂物上浮去除，钢水若需吹氧升温，需在加真空精炼剂前进行；
S4、连铸：连铸过程做好开浇前中包充氩和浇注过程中保护浇注，减少钢水二次氧化；塞棒吹氩流量设定在5.0-7.0NL/min，钢水过热度控制在20-35℃范围，全程要求恒拉速浇注。
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