CN112921148B - 一种超低硫硅钢冶炼工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种超低硫硅钢冶炼工艺方法，属于炼钢技术领域。本发明公开了一种超低硫硅钢冶炼工艺方法，主要步骤包括KR铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—连铸保护浇注。在冶炼超低硫硅钢前，铁水包、转炉先处理1‑2炉低硫钢种，清洗设备；KR脱硫采用三次扒渣法，第一次扒除高炉出铁带渣，将铁水S含量脱至目标值后进行第二次扒渣，然后开通铁水包底吹，软吹后进行第三次扒渣，脱S后铁水S≤0.0005％，铁水兑入转炉后，热态下清理铁包结渣；转炉使用硫含量小于35ppm的低硫废钢，且废钢比不超过15％；RH和连铸过程均使用低硫合金及原辅料。本发明可使连铸结晶器钢水中S含量小于15ppm达标率由原来的48.6％左右提高至95％以上。

Description

一种超低硫硅钢冶炼工艺方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼过程控硫技术领域，特别涉及一种超低硫硅钢冶炼工艺方法。

背景技术

钢中的硫元素对于硅钢而言是主要的有害元素之一。硫易与锰形成细小MnS夹杂可强烈阻碍冷轧无取向硅钢成品在退火时的晶粒长大，硫在晶界上的偏聚也阻碍退火时晶粒的生成；而且细小弥散的MnS夹杂强烈阻碍磁化时磁畴壁的移动，进而影响硅钢的电磁性能。因此，对于硅钢而言，成品硫含量控制越低越好。硅钢冶炼过程中，一般采用铁水深脱硫、转炉控制回硫、RH真空炉脱硫来减少钢中硫的含量。

硅钢冶炼流程中，各类原辅料中均含有一定的硫，均会增加成品硫含量控制水平的不确定性。目前的控硫技术对于冶炼成品硫含量小于15ppm的硅钢，主要依赖于RH脱硫处理。虽然目前KR脱硫水平整体较高，一般可将铁水S含量脱至15ppm以下，甚至更低，为了保证脱硫效果，一般将铁水渣尽量扒除干净，但铁水包的清理和使用规范考虑不足。由于铁水脱硫渣主要是CaO和少量CaF₂，导致其熔点高，容易粘结在铁水包口、包壁、包底等位置，铁水结渣中硫含量一般大于2.5％，甚至更高，若兑铁过程中掉入转炉，会使转炉铁水大幅增硫。转炉内除了铁水、铁水渣带入硫以外，转炉添加的废钢中也含有一定量硫，由于废钢加入量相对较高，也是造成转炉钢水增硫的主要因素之一。硅钢转炉出钢后需经RH深脱碳处理，硅钢所加的合金量非常大，合金中带入的硫总量增多，也是导致钢水回硫的主要因素之一，RH处理结束直接运至连铸浇注，连铸过程相对平稳，回硫量较少。据此，若能将RH合金化后的硫含量脱至目标硫含量以下，则可确保成品硫含量达到控制目标水平。

因此，诸多厂家在冶炼超低硫硅钢时在RH工序进行脱硫处理。如专利CN110042200A，鞍钢在冶炼超低硫钢时，也是采用KR深脱硫，转炉控制回硫的方式来降低RH进站钢水硫含量水平，但由于控制方法不当，RH进站硫含量超过15ppm，然后在RH合金化后加入2.5-6.0kg/t的CaO-CaF₂系脱硫剂对钢水进行脱硫，实现成品硫含量小于15ppm的控制目标。首钢迁安专利CN102634642A公布了一种无取向硅钢RH脱硫技术方法，在RH脱氧合金化后向S真空槽内加入4-6kg/t脱硫剂进行脱硫。专利CN103266198B公开了一种RH喷粉脱硫技术方案，通过喷入细粉脱硫剂，脱硫效果更佳理想。

通过RH真空脱硫的方法可以实现超低硫钢的冶炼，但是也存在诸多的不足。首先，RH真空炉脱硫所用的脱硫剂大多为CaO-CaF₂渣系，其中CaF₂组分对人体毒害大，且对耐材侵蚀性非常强，硅钢一般可以连续浇注12炉以上，若每炉都使用大量的CaO-CaF₂系脱硫剂，对RH耐材带来极大的侵蚀危害。RH喷粉脱硫技术，由于利用喷枪喷入的脱硫剂粒度小，脱硫效果显著提升，可以选用铝酸钙脱硫渣系，解决对耐材的侵蚀问题，但铝酸钙渣系容易造成喷枪粘结，真空炉喷枪维护成本大增，经常维护也会影响生产效率。因此，为控制成品硫含量，开发低成本、高效的超低硫硅钢控硫工艺技术是必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超低硫硅钢冶炼工艺方法，以此解决上述现有技术中存在的问题，相对现有技术而言，本发明涉及的冶炼全流程控硫工艺技术方案工艺简单、利于操作且更加环保。在超低硫硅钢冶炼过程中可实现降低冶炼成本、提升冶炼效率

为实现本发明的上述目的，采取的技术方案为：

一种超低硫硅钢冶炼工艺方法，主要步骤包括KR法铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—连铸保护浇注，得到成品S含量小于15ppm的硅钢产品。具体步骤包括：

1)超低硫硅钢生产时，转炉使用同一座转炉进行冶炼，在冶炼超低硫硅钢前，铁水包处理过1包深脱硫铁水，转炉冶炼过2炉以上终点S按质量百分比＜0.0035％的低硫钢种，且出钢及倒渣彻底；

2)KR脱硫采用三次扒渣法，铁水进站第一次扒除高炉出铁带渣，然后加脱硫剂开始搅拌脱硫，将铁水S含量脱至目标值后进行第二次扒渣处理，使铁水面裸露98％以上，然后开通铁水包底吹，流量设置30-100NL/min，软吹3min以上进行第三次扒渣，使铁水面裸露98％以上，得到脱S后铁水温度≥1300℃，S≤0.0005％；

3)每个铁水包在一批次硅钢生产过程中使用不超过5次，每次向转炉兑完铁水后热态下采用机械臂清理包口结渣，并将铁包吊起翻转，包口朝下，采用高压气枪吹扫残留结渣，清理干净后再运至高炉接铁水；

4)转炉使用低硫电工钢废钢，当废钢S：0.0020-0.0035％，废钢比≤10％；当废钢S≤0.0020％，废钢比：10-15％；石灰S≤0.020％，轻烧白云石S≤0.025％，球团S≤0.025％；

5)转炉采用滑板挡渣出钢，出钢过程向钢包加入铝酸钙合成渣、石灰造渣，出钢结束倒完转炉内余钢和渣；

6)RH脱碳结束后使用低硫合金脱氧合金化，金属铝S≤0.0080％、低钛低铝硅铁S≤0.0050％、金属锰S≤0.010％；

7)连铸过程进行保护浇注，中包覆盖剂S≤0.030％、结晶器保护渣S≤0.030％。优选的，KR工位铁水进站温度≥1400℃，S≤0.05％。

优选的，转炉出钢温度大于1650℃，转炉终渣碱度≥3.5，出钢过程严格控制下渣，并加入1-3kg/t石灰，4-8kg/t的铝酸钙合成渣造渣，合成渣主要成分按质量百分比为：3％≤Al≤8％、45％≤CaO≤55％、25％≤Al₂O₃≤35％，5％≤CaF₂≤15％，以及其它不可避免的杂质。

本发明冶炼工艺的原理如下：

通过测量铁水KR深脱硫后铁水、铁水渣及铁包结渣、转炉废钢、转炉造渣料、转炉留渣、RH各类合金、中包覆盖剂及结晶器保护渣等各类钢水结束的原辅料硫含量，并根据实测结果，分析出不同硫含量的原辅料及冶炼条件对钢水硫含量的影响规律，设计出硅钢冶炼全流程控硫技术方案。与原有的工艺相比，极大地降低了钢水硫含量。为了降低转炉留钢、留渣对回硫的影响，转炉冶炼超低硫硅钢前冶炼2炉以上硫含量≤35ppm低硫硅钢，对转炉进行洗炉。KR搅拌法深脱硫，将铁水S含量脱至5ppm以内，铁水硫脱得越低，铁水渣中的硫越高，因此，采用三次扒渣法，一次扒除高炉带渣，高炉渣严重影响脱硫效果；第二次扒除主要的脱硫渣，但由于铁水搅拌剧烈，铁水内部渣悬浮的脱硫剂不易快速上浮到表面而被扒除，故开小底吹软搅，促进脱硫剂上浮，然后将其扒除彻底。因为铁水脱硫渣的熔点高，容易粘结在铁包，若连续使用，越结越多，多次使用后集中清理不易清除彻底，随时可能会掉入铁水包或兑铁时掉入转炉，造成钢水回硫。因此，铁水包每次兑完铁，热态在线快速清理，最大限度的降低铁水渣和铁包结渣对钢水回硫的影响。转炉内控制合适的温度、炉渣碱度，且使用低硫造渣料，可以确保转炉内硫的分配比稳定，硫含量控制方向更明确。在铁水硫和铁水带渣量降至极低的水平时，主要控制转炉废钢S含量，废钢S含量高、装入量大，转炉钢水回硫多，因此，冶炼超低硫硅钢只能使用≤35ppm的硅钢废料。转炉出钢采用含铝的铝酸钙合成渣及石灰造渣，且控制转炉不下渣，铝酸钙系脱硫渣会和钢包中的钢水S从新平衡，利用钢水混冲作用，动力学搅拌条件良好，进而会有脱除一部分的硫。RH真空处理和连铸过程采用超低硫合金、覆盖剂、保护渣，可大幅降低回硫。通过硅钢冶炼全流程严格标准化，不需要在RH真空炉进行脱硫，即可实现硫含量小于15ppm的控制目标，大大降低了钢水硫含量，稳定了产品质量。

同现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下几个方面：

(1)将全流程硫含量影响的关键因素全部定量化，根据产品对S含量的要求，自主选择成本最低，最易实现的控硫工艺方法；

(2)取消了RH脱硫，生产成本大幅降低，也减少了CaF₂对耐材的侵蚀；

(3)实现了超低硫硅钢的生产，使得硫含量合格率提高，冷轧硅钢成品磁性能得到改善和稳定。

具体实施方式

选取钢种为无取向硅钢W350，排产13炉。在生产W350前先排产一个中包15炉W600，W600最后4炉铁水均使用W350专用铁包装运处理，W350排在W600同一转炉生产，W600使用1号板坯连铸机浇注，W350使用3号板坯连铸机浇注。W350铁水包装入量175-185t，转炉总装入量195-200t，出钢量174-178t，采用本发明工艺处理为例，对本项发明进行进一步说明。

实施例1

本项发明所提供的一种无取向硅钢冶炼工艺，在某钢厂的无取向硅钢的生产线上进行生产，通过抽样检查跟踪了生产过程。

(1)KR脱硫采用三次扒渣法，铁水进站第一次扒除高炉出铁带渣，然后加脱硫剂开始搅拌脱硫，将铁水S含量脱至目标值后进行第二次扒渣处理，使铁水面裸露98％以上，然后开通铁水包底吹，软吹结束进行第三次扒渣，使铁水面裸露98％以上，得到脱S后的铁水。

表1 KR脱硫处理工艺参数

2)转炉使用低硫电工钢废钢，S：0.0020-0.0035％，废钢比≤10％，转炉终渣碱度3.8-4.2。

表2转炉冶炼主要工艺参数

3)转炉采用滑板挡渣出钢，出钢过程向钢包加入铝酸钙合成渣、石灰造渣，出钢结束倒完转炉内余钢和渣。

表3转炉出钢主要参数

4)RH和连铸工序均采用低硫合金及原辅料生产，RH真空炉深脱碳结束后采用低铝合金脱氧合金化，然后运至连铸进行保护浇注，得到1-4炉号结晶器钢水样中S含量分别为13.5ppm、15.0ppm、14.3ppm、11.8ppm。

表4 RH和连铸工序所用合金及原辅料S含量，％

实施例2：

本项发明所提供的一种无取向硅钢冶炼工艺，在某钢厂的无取向硅钢的生产线上进行生产，通过抽样检查跟踪了生产过程。

(1)KR脱硫采用三次扒渣法，铁水进站第一次扒除高炉出铁带渣，然后加脱硫剂开始搅拌脱硫，将铁水S含量脱至目标值后进行第二次扒渣处理，使铁水面裸露98％以上，然后开通铁水包底吹，软吹结束进行第三次扒渣，使铁水面裸露98％以上，得到脱S后的铁水。

表5 KR脱硫处理工艺参数

2)转炉使用低硫电工钢废钢，S≤0.0020％，废钢比：10-15％，转炉终渣碱度3.3-3.7。

表6转炉冶炼主要工艺参数

3)转炉采用滑板挡渣出钢，出钢过程向钢包加入铝酸钙合成渣、石灰造渣，出钢结束倒完转炉内余钢和渣。

表7转炉出钢主要参数

4)RH和连铸工序均采用低硫合金及原辅料生产，RH真空炉深脱碳结束后采用低铝合金脱氧合金化，然后运至连铸进行保护浇注，得到5-8炉号结晶器钢水样中S含量分别为9.5ppm、14.8ppm、12.5ppm、13.6ppm。

表8 RH和连铸工序所用合金及原辅料S含量，％

本发明的技术大生产推广应用后，整体效果稳定，有效降低了RH脱硫剂的消耗，减少了耐材侵蚀，同时，超低硫硅钢结晶器钢水S含量达标率由原来的48.6％提高至95.8％。

对比例1：

原工艺在生产超低硫硅钢时，主要操作与其他W600操作基本一致，KR铁水包混合使用，铁包清理一般为一个中包结束集中清理，KR工位两次扒渣，无软吹后继续扒渣的操作；转炉所用废钢S含量要求小于70ppm即可；RH加2-5kg/t脱硫剂进行脱硫。结晶器中钢水S含量控制在11-25ppm，15ppm以下达标率仅48.6％，导致高级别无取向硅钢磁性能波动大。本发明的技术方案可实现，在RH不用脱硫剂脱硫的情况，S含量小于15ppm达标率提高至95.8％以上；若再结合RH脱硫技术的基础上，基本可以实现S含量小于15ppm的达标率超过99％，可根据不同硅钢产品S含量要求进行选择。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (1)

1.一种超低硫硅钢冶炼工艺方法，主要步骤包括KR法铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—连铸保护浇注，得到成品S含量小于15ppm的硅钢产品，其特征在于：

1)超低硫硅钢生产时，转炉使用同一座转炉进行冶炼，在冶炼超低硫硅钢前，铁水包处理过1包深脱硫铁水，转炉冶炼过2炉以上终点S按质量百分比含量＜0.0035％的低硫钢种，且出钢及倒渣彻底；

2)KR工位铁水进站温度≥1400℃，S≤0.05％，KR脱硫采用三次扒渣法，铁水进站第一次扒除高炉出铁带渣，后加脱硫剂开始搅拌脱硫，将铁水S含量脱至目标值后进行第二次扒渣处理，使铁水面裸露98％以上，然后开通铁水包底吹，流量设置为30-100NL/min，软吹3min以上进行第三次扒渣，使铁水面裸露98％以上，得到脱S后铁水温度≥1300℃，S≤0.0005％；

3)每个铁水包在一批次硅钢生产过程中使用不超过5次，每次向转炉兑完铁水后热态下采用机械臂清理包口结渣，并将铁包吊起翻转，包口朝下，采用高压气枪吹扫残留结渣，清理干净后再运至高炉接铁水；

4)转炉使用低硫电工钢废钢，按质量百分比为，当废钢S：0.0020-0.0035％，废钢比≤10％；当废钢S≤0.0020％，废钢比：10-15％；石灰S≤0.020％，轻烧白云石S≤0.025％，球团S≤0.025％；

5)转炉采用滑板挡渣出钢，转炉出钢温度＞1650℃，出钢过程严格控制下渣，并加入1-3kg/t石灰，4-8kg/t的铝酸钙合成渣造渣，出钢结束倒完转炉内余钢和渣，合成渣主要成分按质量百分比为：3％≤Al≤8％、45％≤CaO≤55％、25％≤Al₂O₃≤35％，5％≤CaF₂≤15％，以及其它不可避免的杂质；

6)RH脱碳结束后使用低硫合金脱氧合金化，金属铝S≤0.0080％、低钛低铝硅铁S≤0.0050％、金属锰S≤0.010％；

7)连铸过程进行保护浇注，中包覆盖剂S≤0.030％、结晶器保护渣S≤0.030％。