CN112795834A - 一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，属于冶金技术领域。其包括铁水脱硫、转炉双联冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸工序；转炉双联冶炼工序采用脱磷转炉和脱碳转炉冶炼；板坯连铸工序使用中碳中硅高铝钢专用保护渣；中包钢水氧、氮含量质量数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤50ppm，过热度15～25℃；中碳中硅高铝钢专用保护渣成分及重量配比为SiO2:25.0～28.0%，CaO:22.0～28.0%，MgO:1.0～3.5%，Al2O3:3.5～6.0%，Na2O:6.0～9.0%，F:8.5～10.0%，C:7.5～10.0%。本发明可实现高洁净度、高性能均匀性和高表面质量双相钢连铸坯的生产。

Description

一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法。
背景技术
双相钢以屈服强度高、初始硬化率高等优异的综合性能而受到各大汽车制造商的青睐，现已广泛应用于现代汽车制造业中。但双相钢成型性能较弱，尤其在冲压一些复杂结构件过程中容易出现冲压开裂等缺陷，增强成型性双相钢的出现解决了双相钢这一缺陷。中碳中硅高铝双相钢便属于增强成型性双相钢，该钢种具有中碳中硅高铝成分，较高的硅含量和铝含量会将该钢种从中碳钢范围拖入包晶钢范围内，钢的裂纹敏感性大大提高。另外由于Al含量较高，在连铸过程中钢中[Al]与保护渣中的SiO2的反应将导致保护渣性质改变，对连铸工艺顺行及连铸坯表面质量等产生负面影响，在实际生产中经常发生铸坯表面纵裂、凹陷等缺陷。
申请号为201410525736.6的中国专利申请公开了“一种高铝钢的生产方法”，该发明中所指的高铝钢为高碳高铝钢，该钢种生产中的主要难点是保护渣润滑差导致的漏钢事故，因此该方法并不适用于中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产。在现有技术中，尚无能够有效解决中碳中硅高铝双相钢上述技术难题的方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法。本发明采用如下技术方案：
一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其包括如下工序：
(1)铁水脱硫工序：在脱硫前预扒渣，使铁水裸露面≥20％，脱硫后，将铁水表面渣子扒净，铁水裸露面≥90％，确保出站铁水[S]≤0.010％，以避免在精炼工序造还原渣深脱硫造成回磷；
(2)转炉双联冶炼工序：采用脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼工艺，冶炼终点钢水中成分及质量百分含量为[C]:0.022～0.040％，[S]≤0.008％，[P]≤0.006％，终点温度1640～1670℃，出站温度根据铸坯断面及连浇炉次而定；
(3)LF精炼工序：精炼渣中SiO2≤8.0％，出站时钢水成分及质量百分含量为[C]:0.160～0.180％，[Si]:0.40～0.50％，[Als]:0.680～0.800％，[Mn]:1.95～2.10％，[Cr]:0.15～0.25％，[S]≤0.003％，[P]≤0.008％，[N]≤0.0050％；
(4)RH精炼工序：出站时钢水成分及质量百分含量为[C]:0.160～0.180％，[Si]:0.40～0.50％，[Als]:0.680～0.800％，[Mn]:1.95～2.10％，[Cr]:0.15～0.25％，[Ti]:0.008～0.018％，[S]≤0.003％，[P]≤0.008％，[N]≤0.0050％，出站温度根据铸坯断面及连浇炉次而定；
(5)板坯连铸工序：中间包钢水温度1527～1537℃；中间包使用无碳低硅覆盖剂，保护渣使用中碳中硅高铝钢专用保护渣；中包钢水氧、氮含量质量数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤50ppm，过热度控制在15～25℃；所述中碳中硅高铝钢专用保护渣成分及重量配比为SiO2:25.0～28.0％，CaO:22.0～28.0％，MgO:1.0～3.5％，Al2O3:3.5～6.0％，Na2O:6.0～9.0％，F:8.5～10.0％，C:7.5～10.0％。
本发明所述转炉双联冶炼工序，脱磷转炉冶炼按照碱度2.0～2.2配加石灰，冶炼终点温度1370～1400℃，半钢中[P]≤0.030％；脱碳转炉冶炼吹炼终渣碱度按照3.5～4.0控制，终渣中FeO质量百分比≤20％，冶炼终点温度1640～1670℃，终点[O]含量500～700ppm，终点[P]含量≤0.006％。
本发明所述转炉双联冶炼工序，转炉出钢采用前后双挡工艺，前挡采用挡渣塞，后挡采用滑板与挡渣标联合挡渣，下渣厚度≤30mm。出钢钢水1/5时开始加料，加料顺序为石灰→钢砂铝→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁，出钢4/5前加完合金和造渣料，出钢时间≥3min。
本发明所述LF精炼工序，通过铝线和铝线段分别对钢水及熔渣进行脱氧，终点渣样中TFe+MnO≤1.0％。
本发明所述RH精炼工序，RH提升气体流量为80～100Nm3/h；真空循环5min后，对钢水成分进行配钛及最终的合金成分调整，之后保持纯脱气时间≥8min。
本发明所述板坯连铸工序，中间包采用挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1300℃，烘烤时间≥3h，中间包使用镁质耐材，铝碳质上水口、铝碳质塞棒和浸入式水口。结晶器配水采用缓冷模式，宽面水量3500～3600L/min，窄面流量500～530L/min；钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，控制结晶器液位波动≤±3mm；连铸坯下线后利用火焰清理或板坯修磨机进行表面清理，深度2～3mm。中碳中硅高铝钢专用保护渣的熔点为970～1000℃，粘度为0.90～1.10泊。
本发明生产连铸坯经热轧、酸洗、连退工序后最终生产出性能均匀和高表面质量的高强双相钢产品。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过合理的成分设计，并对转炉、LF、RH、连铸各工序全过程的精细控制，显著提高钢水洁净度，结合火焰清理或铸坯修磨，生产出满足后续加工使用要求的高强双相钢连铸坯，实现高洁净度、组织均匀和高表面质量双相钢连铸坯的生产。通过各工序精细控制，中包全氧稳定控制在20ppm以下，平均11.2ppm。铸坯内部无明显偏析现象，铸坯表面无纵裂、凹陷等缺陷。采用转炉双联冶炼工艺，能稳定地将成品中P含量控制在0.008％以下，满足产品对P元素的要求；采用LF+RH双精炼的配置，不仅使得转炉出钢温度降低，延长了转炉炉衬寿命，同时大大降低了钢中夹杂物的数量和尺寸，经SEM电镜检测，夹杂物平均密度5.6个/mm2，其尺寸主要集中在5μm以下，夹杂物最大尺寸为20μm；采用铁水预处理+LF精炼的配置，确保钢种S元素的控制在0.003％以下；采用中碳中硅高铝钢专用保护渣，能够有效减少中碳中硅高铝钢成分特点导致的包晶反应及钢渣反应带来的铸坯表面纵裂等缺陷，提高连铸坯表面质量。
附图说明
图1为现有技术生产的连铸坯表面质量图；
图2为实施例1的连铸坯表面质量图；
图3为实施例2的连铸坯表面质量图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1-12
本发明中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产工艺流程为：铁水KR脱硫→转炉双联冶炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸工序。本发明对各工序的处理容量及连铸坯的规格并无特殊限制，具体操作步骤如下：
(1)铁水脱硫工序
铁水包进站后先预扒渣，使铁水裸露面≥20％，脱硫后，将铁水表面渣子扒净，铁水裸露面≥90％，出站铁水温度≥1300℃，铁水[S]≤0.010％，以避免在精炼工序造还原渣深脱硫造成回磷。各实施例工艺参数控制见表1。
(2)转炉双联冶炼工序
A.脱磷转炉冶炼：入炉铁水平均温度1270～1320℃，S≤0.010％，P：0.090～0.140％；按照碱度2.0～2.2配加石灰，冶炼终点温度1370～1400℃，终点半钢中[P]≤0.030％；各实施例工艺参数控制见表1。
表1.各实施例铁水脱硫及脱磷转炉冶炼工序参数
Figure BDA0002788422740000041
B.脱碳转炉冶炼：吹炼终渣碱度按照3.5～4.0控制，终渣中FeO质量百分比≤20％，冶炼终点温度1640～1670℃，终点[O]含量500～700ppm，终点钢水中成分及质量百分含量为[C]:0.022～0.040％，[S]≤0.008％，[P]≤0.006％；各实施例工艺参数控制见表2。
C.转炉出钢采用前后双挡工艺，前挡采用挡渣塞，后挡采用滑板与挡渣标联合挡渣，通过红外下渣检测控制下渣，下渣厚度≤30mm。出钢钢水1/5时开始加料，加料顺序为石灰3.5-4.0kg/t→钢砂铝→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁，出钢4/5前加完合金和造渣料，出钢时间≥3min。各实施例工艺参数控制见表2。
表2.各实施例脱碳转炉冶炼及转炉出钢工序参数
Figure BDA0002788422740000042
Figure BDA0002788422740000051
(3)LF精炼工序
A.钢水包进站后测温取样分析成分，根据钢水氧化性及钢水Als含量使用铝线补铝，要求[Als]:0.680～0.800％；
B.根据取样结果对C、Mn、Si、Cr元素进行调整；锰元素的调整方式需根据进站钢水中[C]含量进行选择，若[C]≤0.160％，加入高碳锰铁配锰，若[C]＞0.160％，加入中碳锰铁配锰；
C.由于该钢种硅含量及铝含量均较高，为防止钢水[Al]与精炼渣中SiO2反应导致的钢水[Si]含量控制难度增大，需控制精炼渣中SiO2≤8.0％；为保证脱硫效果，通过铝线和铝线段分别对钢水及熔渣进行脱氧，终点渣样TFe+MnO≤1.0％；
D.出站时钢水成分及质量百分含量为[C]:0.160～0.180％，[Si]:0.40～0.50％，[Als]:0.680～0.800％，[Mn]:1.95～2.10％，[Cr]:0.15～0.25％，[S]≤0.003％，[P]≤0.008％，[N]≤0.0050％；
各实施例LF精炼工序参数控制见表3。
表3.各实施例LF精炼工序参数
Figure BDA0002788422740000052
Figure BDA0002788422740000061
(4)RH精炼工序
A.机械真空泵装置为本处理模式，处理开始便抽到最低真空度，控制RH提升气体流量为80～100Nm3/h。真空循环5min后，测温取样分析成分；
B.根据取样分析结果，对钢水成分进行Ti元素的配加及其余元素的微调整，之后保持纯脱气时间≥8min；
C.出站时钢水成分及质量百分含量为[C]:0.160～0.180％，[Si]:0.40～0.50％，[Als]:0.680～0.800％，[Mn]:1.95～2.10％，[Cr]:0.15～0.25％，[Ti]:0.008～0.018％，[S]≤0.003％，[P]≤0.008％，[N]≤0.0050％，出站温度根据铸坯断面及连浇炉次而定；
各实施例RH精炼工序参数控制见表4。
表4.各实施例RH精炼工序参数
Figure BDA0002788422740000062
(5)板坯连铸工序
A.控制中间包钢水温度1527～1537℃，开浇炉次控制在1527～1547℃，浇注全过程采用氩气保护，大包长水口、塞棒和中间包上水口的吹氩控制如表5所示；
表5.板坯连铸工序吹氩控制流量及压力
大包长水口 塞棒 中间包上水口
氩气流量/(L/min) 100-110 2.0-4.0 1.5-2.5
氩气压力/bar 0.20-0.25 0.20-0.25 0.25-0.35
B.中间包使用镁质耐材，铝碳质上水口、铝碳质塞棒使用无碳低硅覆盖剂，中间包烘烤温度≥1300℃，烘烤时间≥3h；
C.保护渣使用中碳中硅高铝钢专用保护渣，其成分及重量配比为SiO2:25.0～28.0％，CaO:22.0～28.0％，MgO:1.0～3.5％，Al2O3:3.5～6.0％，Na2O:6.0～9.0％，F:8.5～10.0％，C:7.5～10.0％；熔点为970～1000℃，粘度为0.90～1.10泊。
D.中包钢水氧、氮含量质量数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤50ppm，过热度控制在15～25℃；结晶器配水采用缓冷模式，宽面水量3500～3600L/min，窄面流量500～530L/min；浇注过程控制结晶器液面波动≤±3mm，连铸拉速按照断面进行分类，恒拉速控制，具体分类见表6；
表6.铸坯断面与连铸拉速对应表
断面/mm 拉速/(m/min)
200×1050以下 1.3-1.4
200×1051-1150 1.3-1.4
200×1151-1300 1.2-1.3
200×1301以上 1.2-1.3
E.连铸坯下线后利用火焰清理或板坯修磨机进行表面清理，深度2-3mm，保证表面质量。
各实施例板坯连铸工序参数控制见表7、8。
按上述工艺生产的中碳中硅高铝双相钢连铸坯化学成分及质量百分含量见表9。
表7.各实施例板坯连铸工序参数
Figure BDA0002788422740000071
Figure BDA0002788422740000081
表8.各实施例板坯连铸工序保护渣成分、重量含量及粘度指标
实施例 SiO<sub>2</sub> CaO MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O F CaO 粘度/泊
1 25.8 22.5 1.5 3.9 6.0 8.9 8.5 0.99
2 28.0 28.0 1.4 3.6 6.2 9.2 8.1 0.10
3 27.5 22.8 1.0 4.5 7.3 10.0 7.9 0.94
4 26.0 24.3 2.0 5.8 6.0 8.8 10.0 0.90
5 25.0 22.0 2.5 3.5 8.2 9.5 7.5 0.92
6 25.9 23.9 3.0 6.0 9.0 9.8 9.5 0.94
7 25.0 26.6 3.5 4.8 7.5 8.6 8.3 1.05
8 26.9 26.2 1.9 3.9 7.4 9.1 7.8 1.08
9 26.2 25.3 2.2 5.3 6.9 8.5 9.2 1.09
10 26.5 27.4 3.1 5.5 8.1 8.9 9.0 1.10
11 27.0 23.8 3.3 4.8 8.6 9.0 9.9 0.93
12 27.5 24.0 2.7 4.0 8.9 9.3 7.6 0.95
表9.各实施例中碳中硅高铝双相钢连铸坯化学成分及质量百分含量/％
实施例 C Si Als Mn Cr Ti S P N [O]
1 0.160 0.44 0.685 1.98 0.17 0.008 0.003 0.006 0.0035 0.0008
2 0.162 0.47 0.700 2.01 0.18 0.009 0.002 0.006 0.0050 0.0008
3 0.175 0.48 0.730 2.10 0.23 0.016 0.003 0.005 0.0043 0.0006
4 0.170 0.49 0.695 2.06 0.25 0.014 0.001 0.005 0.0045 0.0012
5 0.180 0.40 0.750 2.00 0.21 0.017 0.002 0.006 0.0032 0.0020
6 0.163 0.47 0.758 1.95 0.15 0.010 0.003 0.007 0.0030 0.0015
7 0.164 0.45 0.680 1.98 0.19 0.013 0.003 0.004 0.0045 0.0017
8 0.175 0.42 0.790 1.97 0.24 0.016 0.001 0.008 0.0048 0.0013
9 0.160 0.46 0.723 2.08 0.18 0.018 0.002 0.008 0.0036 0.0007
10 0.178 0.43 0.758 2.06 0.21 0.013 0.002 0.005 0.0038 0.0010
11 0.175 0.45 0.750 1.97 0.22 0.012 0.003 0.007 0.0034 0.0011
12 0.172 0.50 0.800 2.02 0.23 0.009 0.001 0.008 0.0044 0.0012
按上述工艺生产的连铸坯经过冷态检验没有出现表面纵裂、凹陷等缺陷，可以很好地满足后续热轧、冷轧工艺的需求。
表10.各实施例中碳中硅高铝双相钢连铸坯质量指标表
Figure BDA0002788422740000091

Claims (10)

1.一种中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，其包括如下工序：
（1）铁水脱硫工序：在脱硫前预扒渣，使铁水裸露面≥20%，脱硫后，将铁水表面渣子扒净，铁水裸露面≥90%，确保出站铁水[S]≤0.01%；
（2）转炉双联冶炼工序：采用脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼工艺，冶炼终点钢水中成分及质量百分含量为[C]:0.022～0.040%，[S]≤0.008%，[P]≤0.006%，终点温度1640～1670℃；
（3）LF精炼工序：精炼渣中SiO2≤8.0%，出站时钢水成分及质量百分含量为[C]: 0.160～0.180%，[Si]: 0.40～0.50%，[Als]: 0.680～0.800%，[Mn]: 1.95～2.10%，[Cr]: 0.15～0.25%，[S]≤0.003%，[P]≤0.008%，[N] ≤0.0050%；
（4）RH精炼工序：出站时钢水成分及质量百分含量为[C]: 0.160～0.180%，[Si]: 0.40～0.50%，[Als]: 0.680～0.800%，[Mn]: 1.95～2.10%，[Cr]: 0.15～0.25%，[Ti]: 0.008～0.018%，[S]≤0.003%，[P]≤0.008%，[N] ≤0.0050%；
（5）板坯连铸工序：中间包钢水温度1527～1537℃；中间包使用无碳低硅覆盖剂，保护渣使用中碳中硅高铝钢专用保护渣；中包钢水氧、氮含量质量数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤50ppm，过热度控制在15～25℃；所述中碳中硅高铝钢专用保护渣成分及重量配比为SiO2:25.0～28.0%，CaO: 22.0～28.0%，MgO: 1.0～3.5%，Al2O3: 3.5～6.0%，Na2O: 6.0～9.0%，F: 8.5～10.0%，C: 7.5～10.0%。
2.根据权利要求1所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述转炉双联冶炼工序，脱磷转炉冶炼按照碱度2.0～2.2配加石灰，冶炼终点温度1370～1400℃，半钢中[P]≤0.030%。
3. 根据权利要求2所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述转炉双联冶炼工序，脱碳转炉冶炼吹炼终渣碱度按照3.5～4.0控制，终渣中FeO质量百分比≤20%，冶炼终点温度 1640～1670℃，终点[O]含量500～700ppm，终点[P]含量≤0.006%。
4.根据权利要求3所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述转炉双联冶炼工序，转炉出钢采用前后双挡工艺，前挡采用挡渣塞，后挡采用滑板与挡渣标联合挡渣，下渣厚度≤30mm。
5.根据权利要求4所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述转炉双联冶炼工序，出钢钢水1/5时开始加料，加料顺序为石灰→钢砂铝→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁，出钢4/5前加完合金和造渣料，出钢时间≥3min。
6.根据权利要求5所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，通过铝线和铝线段分别对钢水及熔渣进行脱氧，终点渣样中TFe+MnO≤1.0%。
7. 根据权利要求6所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述RH精炼工序，RH提升气体流量为80～100 Nm3/h；真空循环5 min后，对钢水成分进行配钛及最终的合金成分调整，之后保持纯脱气时间≥8min。
8.根据权利要求7所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，中间包采用挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1300℃，烘烤时间≥3h，中间包使用镁质耐材，铝碳质上水口、铝碳质塞棒和浸入式水口。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，结晶器配水采用缓冷模式，宽面水量3500～3600L/min，窄面流量500～530 L/min；钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，控制结晶器液位波动≤±3mm；连铸坯下线后利用火焰清理或板坯修磨机进行表面清理，深度2～3mm。
10.根据权利要求9所述的中碳中硅高铝双相钢连铸坯的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，中碳中硅高铝钢专用保护渣的熔点为970～1000℃，粘度为0.90～1.10泊。
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