CN112941267A - 一种改善钢中钛合金化的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改善钢中钛合金化的工艺方法，包括如下步骤：转炉出钢，并在出钢过程中挡渣；加入脱氧剂和改质剂后进入CAS精炼炉，精炼过程中采用喂钛铁线进行钛合金化，并以中等强度进行吹氩搅拌；或者，进入LF精炼炉，精炼过程中采用加入钛铁合金进行钛合金化，并以中等强度进行吹氩搅拌；采用软吹氩，进行钙处理，软吹氩持续至少第一设定时间后加入钢水保温剂；出站。本发明通过在精炼过程中对喂钛铁线或加入钛铁合金的工艺作优化，使钛合金化提前到软吹前执行，并在钛合金化后保持适当强度的吹氩搅拌，促使钛合金熔化和均匀化，稳定钛的收得率，降低含钛钢种因钛出格而造成的改判风险，为节能降耗增添措施。

Description

一种改善钢中钛合金化的工艺方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种改善钢中钛合金化的工艺方法。
背景技术
钛可以提高钢的高温淬透性，形成碳化物倾向、细化晶粒的作用大，能提高强度、硬度和塑性。钢水炉外精炼工艺中，由于钛元素相比铁元素更易氧化，所以钢水中添加钛合金对钢水合金化的过程中，重点在于防止钛在钢水中的氧化，一般钛合金化工艺是在钢水精炼后期，在加入钛合金前，必须做好钢水和渣中脱氧操作，同时在添加钛合金后，防止二次氧化。在正常操作情况下，钢种钛含量在0.030％以下，钢种钛合金化比较稳定，但当钢种钛含量达到0.035％以上后，钢种钛合金化不稳定，可能导致钢种因钛出格而发生改判。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善钢中钛合金化的工艺方法，用于解决现有技术中钢水钛合金化过程中因钛合金氧化而造成钢种改判的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善钢中钛合金化的工艺方法，包括如下步骤：
1)转炉出钢，并在出钢过程中挡渣；
2)加入脱氧剂和改质剂后进入CAS精炼炉，精炼过程中采用喂钛铁线进行钛合金化，并进行中强度吹氩搅拌；
或者，进入LF精炼炉，精炼过程中采用加入钛铁合金进行钛合金化，并进行中强度吹氩搅拌；
3)采用软吹氩，进行钙处理，软吹氩持续至少第一设定时间后加入钢水保温剂；
4)出站。
进一步，步骤2)中，所述钛铁线的喂入速度为180～220m/min，喂钛铁线时所述中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.15～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.3～0.6Nm3/t钢水。
进一步，步骤2)中，所述钛铁线为内抽式丝盘，外包铁皮材质为08Al或Q195L，其铁皮厚度为0.30～0.40mm，钛铁线的外径为13mm，芯粉粒度≤1.5mm，其芯粉是以含Ti40％～70％的钛铁合金加工而成。
进一步，步骤2)中，进入CAS精炼炉后在喂钛铁线之前，还包括吹氩搅拌并持续至少第二设定时间，且吹氩搅拌时的吹氩强度为每分钟0.3～0.6Nm3/t钢水，吹氩量为0.9～1.8Nm3/t钢水；吹氩搅拌后，关氩气定氧，并补喂铝线，再进行吹氩调温，且吹氩调温时的吹氩强度为每分钟0.3～0.6Nm3/t钢水，吹氩量根据每炉的调温量设定。
进一步，步骤2)中，所述铝线的喂入量为0～1m/t钢水，喂入速度为250～350m/min。
进一步，步骤2)中，加入钛铁合金时所述中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.2～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.6～0.9Nm3/t钢水。
进一步，步骤2)中，所述钛铁合金是含钛量40％～70％的铁合金，主要包含Ti、Fe，且还包含有少量Al、Si、P、S、C、Cu及Mn，所述钛铁合金的粒度为10～50mm。
进一步，步骤2)中，进入LF精炼炉后在加入钛铁合金之前，还包括开启氩气，加热升温并造白渣精炼，且加热升温达到的温度范围为1590～1610℃，所述白渣中FeO与MnO含量之和小于1％。
进一步，步骤2)中，造白渣精炼后，还包括加入合金微调成份，所述合金微调成份包括C、Si及Mn，所述合金微调成份的每种成份加入合金量为0～1.5kg/t钢水。
进一步，步骤3)中，所述软吹氩的吹氩强度为每分钟0.05～0.2Nm3/t钢水，所述钙处理时硅钙线的喂入量为3.0～4.0m/t钢水，喂入速度为180～220m/min，所述钢水保温剂的加入量为0.5～1.0kg/t钢水。
如上所述，本发明的改善钢中钛合金化的工艺方法，具有以下有益效果：
通过在精炼过程中对喂钛铁线或加入钛铁合金的工艺流程作优化，使钛合金化提前到软吹操作前执行，并在钛合金化后保持适当强度的吹氩搅拌，促使钛合金熔化和均匀化，稳定钛的收得率，降低含钛钢种(钢种钛含量0.035％以上)因钛出格而造成的改判风险，为节能降耗增添措施；本发明是对原工艺的优化，未增加设备和设施，未改变工艺流程，不增加成本，仅对精炼操作优化，操作性强，效果佳且稳定性强。
附图说明
图1为本发明实施例提供的工艺流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请结合图1所示，本发明提供一种改善钢中钛合金化的工艺方法，包括如下步骤：
1)转炉出钢，并在出钢过程中挡渣。
其中，转炉出钢温度根据不同钢种设定，转炉出钢过程中挡渣，以防止氧化性强的转炉终渣下渣，缩短精炼工序渣脱氧时间和减少成本，并为钛合金化打好基础。
2)加入脱氧剂和改质剂后进入CAS精炼炉，精炼过程中采用喂钛铁线进行钛合金化，并进行中强度吹氩搅拌；或者，进入LF精炼炉，精炼过程中采用加入钛铁合金进行钛合金化，并进行中强度吹氩搅拌。
其中，由于钛元素相比铁元素更易氧化，因此钛合金化的前提是做好钢水和渣脱氧，精炼后期防止钢水裸露吸收空气中的氧，造成二次氧化。将钛合金化提前到软吹操作前，且钛合金化后保持适当的吹氩搅拌(中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.15～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.3～0.9Nm3/t钢水)，以促使钛合金熔化和均匀化。钛合金化可通过在精炼过程中采用喂钛铁线或加入钛铁合金的方式实现。
当通过喂钛铁线方式实现钛合金化时，在步骤2)中，在转炉出钢过程中，通过加入脱氧剂和改质剂对钢包内顶渣脱氧，钢水进入CAS精炼炉。所述脱氧剂的加入量根据转炉终点氧含量设定，脱氧剂可选用铝丸、台铝、铝铁合金或硅钙钡铝合金。所述改质剂的加入量为3～6kg/t钢水。钢水进入CAS精炼炉后在喂钛铁线之前，还包括吹氩搅拌并持续至少第二设定时间，本实施例中，可吹氩搅拌3min，且吹氩搅拌时的吹氩强度为每分钟0.3～0.6Nm3/t钢水，吹氩量为0.9～1.8Nm3/t钢水；吹氩搅拌后，关氩气定氧，并补喂铝线，本实施例中，所述铝线的喂入量为0～1m/t钢水，喂入速度为250～350m/min。其中，钢水脱氧情况可通过定氧来测量，当[O]含量≤5ppm时，钢水脱氧良好。钢水脱氧后并保持一定的Als含量(Als不低于0.030％)，有利于保护钛不被氧化。钢水定氧可采用定氧探头定氧，在钢水均匀且液面平静后执行定氧操作。
补喂铝线后，再进行吹氩调温，且吹氩调温时的吹氩强度为每分钟0.3～0.6Nm3/t钢水，吹氩量根据每炉的调温量设定。吹氩调温达到的温度范围为1570～1590℃。
吹氩调温后，执行喂钛铁线操作以进行钛合金化，并通过采用中强度吹氩搅拌促使钛合金熔化和均匀化。钛铁线的喂入量根据钢中钛含量而定。对于要求含Ti0.035～0.050％的210吨钢水喂入含Ti70％，芯粉单重370g/m的钛铁线400～500m/炉，即钛铁线的喂入量为1.8～2.3m/t钢水。钛铁线的喂入速度为180～220m/min。喂钛铁线时所述中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.15～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.3～0.6Nm3/t钢水。并且，所述钛铁线为内抽式丝盘，外包铁皮材质为08Al或Q195L，其铁皮厚度为0.30～0.40mm，钛铁线的外径为13mm，芯粉粒度≤1.5mm，其芯粉是以含Ti40％～70％的钛铁合金加工而成。
或者，当通过加入钛铁合金方式实现钛合金化时，在步骤2)中，钢水进入LF精炼炉，进入LF精炼炉后在加入钛铁合金之前，还包括开启氩气，加热升温并造白渣精炼，且加热升温达到的温度范围为1590～1610℃，所述白渣中FeO与MnO含量之和小于1％。
并且，造白渣精炼后，还包括加入合金微调成份，所述合金微调成份包括C、Si及Mn，其配比是根据钢种目标成份要求设定，因每种钢种成份而不同；所述合金微调成份的每种成份加入合金量为0～1.5kg/t钢水。
加入钛铁合金前，确保精炼渣熔化良好，并确保钢包底吹正常。若LF炉精炼渣熔化较差或底吹较差，可以在加入钛铁合金后，下电极升温熔化精炼渣和钛铁合金，并增加吹氩搅拌时间或提高硅钙线喂入速度以增强机械搅拌作用。在LF炉下电极加热升温后，精炼渣若呈团状、块状，则表明熔化较差。钢包吹氩若达不到300mm以上的钢水裸露亮圈，则表明钢包底吹较差。
钛铁合金较之纯钛，更有利于钛熔化，使用效果更佳。在加入合金微调成份后，执行加入钛铁合金操作以进行钛合金化，并通过采用中强度吹氩搅拌促使钛合金熔化和均匀化。钛铁合金的加入量根据钢中钛含量而定。对于要求含Ti0.035～0.050％的210吨钢水，所述钛铁合金(当含Ti70％)的加入量为0.6～0.8kg/t钢水。加入钛铁合金时所述中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.2～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.6～0.9Nm3/t钢水。
并且，所述钛铁合金是含钛量40％～70％的铁合金，主要包含Ti、Fe，且还包含有少量Al、Si、P、S、C、Cu及Mn，所述钛铁合金的粒度为10～50mm。其中5～10mm及大于50mm粒级含量各不大于5％，不得含有小于5mm和大于70mm粒级。钛铁应干燥、干净，不得混有其他杂物，不得有肉眼可观测到的表面水迹。具体的，钛铁合金的含量要求如下表：
Figure BDA0002922226790000041
3)采用软吹氩，进行钙处理，软吹氩持续至少第一设定时间后加入钢水保温剂。
具体的，将氩气调至软吹状态，进行钙处理，软吹氩可持续5min，再加入钢水保温剂。所述软吹氩的吹氩强度为每分钟0.05～0.2Nm3/t钢水。
其中，对于后续钙处理时，若在CAS精炼炉精炼，则硅钙线的喂入量为3.5～4.0m/t钢水；若在LF精炼炉精炼，则硅钙线的喂入量为3.0～3.5m/t钢水，保证钙处理后钢水中[Ca]/[Al]≥0.09。所述钙处理时硅钙线的喂入速度为180～220m/min。
所述钢水保温剂的加入量范围为0.5～1.0kg/t钢水。若钢包采用加盖保温，可无需加入钢水保温剂。
4)出站。
未采用以上工艺前，含钛钢种(钢种钛含量0.035％以上)因钛出格改判占比1％左右，采用以上工艺后，在CAS精炼炉和LF精炼炉进行钛合金化的效果稳定性得到大幅度改善，含钛钢种(钢种钛含量0.035％以上)因钛出格改判占比降低到0.1％左右，钛的收得率稳定在70～80％范围。
综上，在本发明实施例提供的改善钢中钛合金化的工艺方法中，通过在精炼过程中对喂钛铁线或加入钛铁合金的工艺流程作优化，使钛合金化提前到软吹操作前执行，并在钛合金化后保持适当强度的吹氩搅拌，促使钛合金熔化和均匀化，稳定钛的收得率，降低含钛钢种(钢种钛含量0.035％以上)因钛出格而造成的改判风险，为节能降耗增添措施；本发明是对原工艺的优化，未增加设备和设施，未改变工艺流程，不增加成本，仅对精炼操作优化，操作性强，效果佳且稳定性强。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)转炉出钢，并在出钢过程中挡渣；
2)加入脱氧剂和改质剂后进入CAS精炼炉，精炼过程中采用喂钛铁线进行钛合金化，并进行中强度吹氩搅拌；
或者，进入LF精炼炉，精炼过程中采用加入钛铁合金进行钛合金化，并进行中强度吹氩搅拌；
3)采用软吹氩，进行钙处理，软吹氩持续至少第一设定时间后加入钢水保温剂；
4)出站。
2.根据权利要求1所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，所述钛铁线的喂入速度为180～220m/min，喂钛铁线时所述中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.15～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.3～0.6Nm3/t钢水。
3.根据权利要求1或2所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，所述钛铁线为内抽式丝盘，外包铁皮材质为08Al或Q195L，其铁皮厚度为0.30～0.40mm，钛铁线的外径为13mm，芯粉粒度≤1.5mm，其芯粉是以含Ti40％～70％的钛铁合金加工而成。
4.根据权利要求1所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，进入CAS精炼炉后在喂钛铁线之前，还包括吹氩搅拌并持续至少第二设定时间，且吹氩搅拌时的吹氩强度为每分钟0.3～0.6Nm3/t钢水，吹氩量为0.9～1.8Nm3/t钢水；吹氩搅拌后，关氩气定氧，并补喂铝线，再进行吹氩调温，且吹氩调温时的吹氩强度为每分钟0.3～0.6Nm3/t钢水，吹氩量根据每炉的调温量设定。
5.根据权利要求4所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，所述铝线的喂入量为0～1m/t钢水，喂入速度为250～350m/min。
6.根据权利要求1所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，加入钛铁合金时所述中强度吹氩搅拌的吹氩强度为每分钟0.2～0.3Nm3/t钢水，吹氩量为0.6～0.9Nm3/t钢水。
7.根据权利要求1或6所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，所述钛铁合金是含钛量40％～70％的铁合金，主要包含Ti、Fe，且还包含有少量Al、Si、P、S、C、Cu及Mn，所述钛铁合金的粒度为10～50mm。
8.根据权利要求1所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，进入LF精炼炉后在加入钛铁合金之前，还包括开启氩气，加热升温并造白渣精炼，且加热升温达到的温度范围为1590～1610℃，所述白渣中FeO与MnO含量之和小于1％。
9.根据权利要求8所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，造白渣精炼后，还包括加入合金微调成份，所述合金微调成份包括C、Si及Mn，所述合金微调成份的每种成份加入合金量为0～1.5kg/t钢水。
10.根据权利要求1所述的一种改善钢中钛合金化的工艺方法，其特征在于：步骤3)中，所述软吹氩的吹氩强度为每分钟0.05～0.2Nm3/t钢水，所述钙处理时硅钙线的喂入量为3.0～4.0m/t钢水，喂入速度为180～220m/min，所述钢水保温剂的加入量为0.5～1.0kg/t钢水。
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