CN112961989B - 一种低碳高铝钢及其电渣生产方法 - Google Patents

一种低碳高铝钢及其电渣生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低碳高铝钢及其电渣生产方法，属于冶金熔炼技术领域。为解决低碳高铝钢电渣过程中Mn元素烧损和钢材皮下气泡的问题，本发明提供了一种低碳高铝钢的电渣生产方法，包括将原材料通过转炉冶炼→LF精炼→连铸工艺制成电渣重溶的金属电极；向结晶器中加入电渣重熔渣造渣，以步骤一所得金属电极为自耗电极，在氩气保护下进行电渣重熔；当生产钢锭重量为6t时，在造渣精炼过程中加入铝1000g，在电渣重熔过程中加入铝5340g；完成电渣重熔并补缩。本发明采用氩气保护并严格控制铝的加入量和加入时机，缓解渣液氧化，减少钢种Mn的烧损；强化脱氧，防止钢材皮下气泡的形成，解决了低碳高铝刚电渣锭质量内损的问题。

Description

一种低碳高铝钢及其电渣生产方法
技术领域
本发明属于冶金熔炼技术领域，尤其涉及一种低碳高铝钢及其电渣生产方法。
背景技术
电渣重熔是一种二次精炼技术，集钢水二次精炼与定向凝固相结合的综合冶金铸造过程，其原理是电流通过液态渣池渣阻热，将金属电极熔化，熔化的金属汇集成熔滴，滴落时穿过渣层进入金属熔池，然后与水冷结晶器中结晶凝固成钢锭。
由于行业市场竞争的日趋激烈，电渣锭较低的销售价格、较好的质量成为企业竞争的优势，成本、价格的控制及成材率的提升是目前电渣锭生产企业公关的方向。
低碳高铝钢是指碳≤0.10％、Si≤0.05％、铝0.01～0.08％的钢种，此钢在电渣过程中易导致Mn元素烧损不合格，同时此钢容易产生皮下气泡，导致质量废品，存在电渣锭成材率低的问题。
发明内容
为解决低碳高铝钢电渣过程中Mn元素烧损和钢材皮下气泡的问题，本发明提供了一种低碳高铝钢及其电渣生产方法。
本发明的技术方案：
一种低碳高铝钢的电渣生产方法，包括如下步骤：
步骤一、将原材料通过转炉冶炼→LF精炼→连铸工艺制成电渣重溶的金属电极；
步骤二、向结晶器中加入电渣重熔渣造渣，以步骤一所得金属电极为自耗电极，在氩气保护下对所述自耗电极进行电渣重熔；
控制造渣精炼过程和电渣重熔过程中铝的添加量，当生产钢锭重量为6t时，在造渣精炼过程中加入铝1000g，在电渣重熔过程中加入铝5340g；
步骤三、完成电渣重熔并补缩，得到低碳高铝钢电渣锭。
进一步的，步骤一所述转炉冶炼的终点成分控制为C：0.03～0.06％、P≤0.020％、S≤0.020％，出钢口火次≤120次；出钢温度≥1600℃；转炉炉后采用铝块脱氧，加铝量200kg/炉；合金调整顺序为中碳锰铁→钙铝复合渣→石灰。
进一步的，步骤一所述LF精炼到位Al控制在0.055～0.060％；白渣精炼时间不低于20min，碱度R控制在10.0～15.0，白渣渣系为SiO2≤6.0％、CaO：55～65％、Al2O3：26～32％、MgO≤8％、FeO+MnO≤0.8％；钙处理开浇炉次喂入足量钙线，首炉参考Ca在20～30ppm，连浇炉次喂入钙线150m/炉；LF炉精炼结束后软吹时间不少于20min，以钢水不裸露为宜。
进一步的，步骤一所述连铸工艺采用首末端电磁搅拌，避免液位波动大，液位波动≤±3mm；液相线温度为1525℃；过热度控制的首炉控制≤50℃，连浇炉次平均过热度在35℃以内。
进一步的，步骤二所述电渣重熔渣的加入量为190kg/6t钢锭；其中电渣重熔渣的组成为提纯萤石57kg、Al2O3 86kg、CaO 38kg、MgO 9kg；所述提纯萤石的成分为93.72％的CaF2和0.82％的Si。
进一步的，步骤二所述造渣是以石墨电极引弧，引弧电压为96V，造渣电流为0～4.0KA，造渣时间为45min，精炼电流为4.0～4.5KA，精炼时间为45min。
进一步的，步骤二所述电渣重熔是在完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至13.0±0.5KA，熔炼电压为48V，然后在30分钟内将工艺电流升至15.0±0.5KA，熔炼电压为60V，距锭高300mm时将电流降至12.0±0.5KA，熔炼电压为84V；所述氩气流量为0.8m3/h。
进一步的，步骤二在造渣精炼过程中加入铝1000g是在精炼最后15分钟平均分三批加入铝粒；在电渣重熔过程中加入铝5340g是从开始重熔至钢锭增高至总高度一半的过程中匀速分批加入2400g铝粒，在钢锭增高剩余一半高度至补缩结束的过程中匀速分批加入2940g铝粒。
进一步的，步骤三所述补缩是将熔炼电流在10min内由10.5KA匀速降至8.5KA，然后在20min内匀速降至6.5KA，再在30min内匀速降至0KA，模冷90min、罩冷72h得到熔炼后的低碳高铝钢电渣锭。
一种本发明低碳高铝钢的电渣生产方法生产的低碳高铝钢，所述低碳高铝钢的化学成分按重量百分含量包括：C≤0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.25～0.50％、P≤0.025％、S≤0.020％、Ni≤0.05％、Cr≤0.10％、W≤0.01％、Mo≤0.05％、Al：0.01～0.08％、Cu≤0.15％、As≤0.03％、Sn≤0.03％、Pb≤0.001％、Sb≤0.007％、Bi≤0.0001％，其余为Fe及不可避免杂质。
本发明的有益效果：
本发明提供的低碳高铝钢的电渣生产方法，采用氩气保护并严格控制电渣制度及电渣重熔过程中铝的加入量和加入时机，在电渣冶炼初期增加铝量，缓解渣液氧化，减少钢中Mn的烧损；同时通过控制铝的加入量和加入时间完成了钢液的强化脱氧，防止钢材皮下气泡的形成，进而防止轧材产生深口或裂痕。本发明提供的电渣生产方法解决了低碳高铝刚电渣锭质量内损的问题，杜绝了质量原因导致的钢材损失。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种低碳高铝钢的电渣生产方法，具体包括如下步骤：
步骤一、将原材料通过转炉冶炼→LF精炼→连铸工艺制成电渣重溶的金属电极；
步骤二、向结晶器中加入电渣重熔渣造渣，以步骤一所得金属电极为自耗电极，在氩气保护下对所述自耗电极进行电渣重熔；
控制造渣精炼过程和电渣重熔过程中铝的添加量，当生产钢锭重量为6t时，在造渣精炼过程中加入铝1000g，在电渣重熔过程中加入铝5340g；
步骤三、完成电渣重熔并补缩，得到低碳高铝钢电渣锭。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，具体需要控制的转炉冶炼工艺参数如下：
当钢水中C含量为0.03～0.06％、P≤0.020％、S≤0.020％时达到转炉炼钢终点，在不低于1600℃的温度下开始出钢，出钢口火次≤120次。终点碳含量较低，氧化性强，转炉避免下渣，防止后期P高、LF白渣成渣慢，钢液脱氧不良。
转炉炉后采用铝块脱氧，加铝量200kg/炉；合金调整顺序为中碳锰铁→钙铝复合渣300kg/炉→石灰800kg/炉。
本实施例除上述需要控制的工艺参数外，其余转炉冶炼工艺采用常规冶炼工艺方法。
实施例3
本实施例与实施例1-2的区别在于，具体需要控制的LF精炼工艺参数如下：
LF炉进站成分内控合格率应≥85％，到位Al控制在0.055～0.060％；若Al含量偏低，根据取样1结果，一次性补铝到位。
白渣操作：根据进站炉渣情况酌情加入电石、铝粒，严禁使用含Si脱氧剂和渣料；脱氧剂要求撒在渣子表面，待下次加热停止后蘸样观察渣子颜色，如变白或灰白，则视为白渣造好，否则继续撒入脱氧剂。若渣熔化效果差，可考虑增加部分钙铝复合渣。
铝粒用量约1kg/t，根据钢水S及渣系情况补加石灰200kg，同时视渣熔化情况加入石灰、萤石、钙铝复合渣，调整参考量100kg；考虑二次给电后形成白渣，白渣精炼时间不低于20min，碱度R控制在10.0～15.0左右，白渣渣系为SiO2≤6.0％、CaO：55～65％、Al2O3：26～32％、MgO≤8％、(FeO+MnO)≤0.8％。
钢水钙处理：精炼完毕进行钙处理，开浇炉次喂入足量钙线，采用铝钙线、铁钙线或实心钙线等，首炉参考[Ca]在20～30ppm，连浇炉次喂入钙线150m/炉。
LF炉精炼结束后如按出时间不少于20min，软吹过程观察钢包内液面情况，控制好氩气流量以钢水不裸露为宜，吊包前加保温剂和稻壳。
吊包温度+(75～85℃)，浇次第一炉、新包或凉包的温度需要再提高5～15℃。
本实施例除上述需要控制的工艺参数外，其余LF精炼工艺采用常规精炼工艺方法。
实施例4
本实施例与实施例1-3的区别在于，具体需要控制的连铸工艺参数如下：
连铸使用合格的结晶器铜管，生产前检查铜管内壁及足辊，对中、对弧及水缝情况，连铸采用挡渣墙中包，做好氩气吹扫，全程避免二次氧化。
连铸做好中包、钢包、保护渣的烘烤确认情况；采用整体式水口，长水口具备氩封能力，做好全流程氩气保护浇注。
采用合适的常规首末端电磁搅拌参数，避免液位波动大，液位波动≤±3mm。液相线温度为1525℃；过热度控制的首炉控制≤50℃，连浇炉次平均过热度在35℃以内。
冷却方式为避风堆冷或热送。
本实施例除上述需要控制的工艺参数外，其余连铸工艺采用常规连铸工艺方法。
实施例5
本实施例与实施例1-4的区别在于，具体需要控制的电渣重熔工艺参数如下：
本实施例使用的结晶器规格为Φ640/680，编号6-11结晶器，使用前打压30min，压力为2.3kg/cm2，结晶器无渗漏发生，正常使用。
石墨电极规格为Φ350，金属电极规格为200mm*200mm，分2组电极冶炼，每组3支，低碳高铝钢钢锭重量为6t。
本实施例使用的电渣重熔渣的加入量为190kg，电渣重熔渣的组成为提纯萤石CaF2 57kg、Al2O3 86kg、CaO 38kg、MgO 9kg；其中提纯萤石的成分为93.72％的CaF2和0.82％的Si。引弧剂采用TiO2型。
本实施例使用20#钢底垫，规格为200mm*200mm*20mm，成分为C:0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％和Mn：0.35～0.65％，底垫下禁放C粉。
本实施例电渣重熔过程全程采用流量为0.8m3/h的氩气进行保护。
本实施例造渣工艺方法为：以石墨电极引弧，引弧电压为96V，造渣电流为0～4.0KA，造渣时间为45min，精炼电流为4～4.5KA，精炼时间为45min。
在造渣精炼期最后15分钟平均分三批加入铝粒共1000g。
本实施例电渣重熔是在完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至13.0±0.5KA，熔炼电压为48V，然后在30分钟内将工艺电流升至15.0±0.5KA，熔炼电压为60V，距锭高300mm时将电流降至12.0±0.5KA，熔炼电压为84V。
从开始重熔至钢锭增高至总高度一半的过程中匀速分批加入2400g铝粒，在钢锭增高剩余一半高度至补缩结束的过程中匀速分批加入2940g铝粒，即在电渣重熔过程中共加入铝5340g。
本实施例补缩是将熔炼电流在10min内由10.5KA匀速降至8.5KA，然后在20min内匀速降至6.5KA，再在30min内匀速降至0KA，模冷90min、罩冷72h得到熔炼后的低碳高铝钢电渣锭。
实施例6
本实施例提供了一种低碳高铝钢的电渣生产方法，所生产的低碳高铝钢的化学成分按重量百分含量包括：C≤0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.25～0.50％、P≤0.025％、S≤0.020％、Ni≤0.05％、Cr≤0.10％、W≤0.01％、Mo≤0.05％、Al：0.01～0.08％、Cu≤0.15％、As≤0.03％、Sn≤0.03％、Pb≤0.001％、Sb≤0.007％、Bi≤0.0001％，其余为Fe及不可避免杂质。
本实施例低碳高铝钢的电渣生产方法具体包括如下步骤：
步骤一、将原材料通过转炉冶炼→LF精炼→连铸工艺制成电渣重溶的金属电极；
具体需要控制的转炉冶炼工艺参数如下：
当钢水中C含量为0.03～0.06％、P≤0.020％、S≤0.020％时达到转炉炼钢终点，在不低于1600℃的温度下开始出钢，出钢口火次≤120次。终点碳含量较低，氧化性强，转炉避免下渣，防止后期P高、LF白渣成渣慢，钢液脱氧不良。
转炉炉后采用铝块脱氧，加铝量200kg/炉；合金调整顺序为中碳锰铁→钙铝复合渣300kg/炉→石灰800kg/炉。
本实施例除上述需要控制的工艺参数外，其余转炉冶炼工艺采用常规冶炼工艺方法。
具体需要控制的LF精炼工艺参数如下：
LF炉进站成分内控合格率应≥85％，到位Al控制在0.055～0.060％；若Al含量偏低，根据取样1结果，一次性补铝到位。
白渣操作：根据进站炉渣情况酌情加入电石、铝粒，严禁使用含Si脱氧剂和渣料；脱氧剂要求撒在渣子表面，待下次加热停止后蘸样观察渣子颜色，如变白或灰白，则视为白渣造好，否则继续撒入脱氧剂。若渣熔化效果差，可考虑增加部分钙铝复合渣。
铝粒用量约1kg/t，根据钢水S及渣系情况补加石灰200kg，同时视渣熔化情况加入石灰、萤石、钙铝复合渣，调整参考量100kg；考虑二次给电后形成白渣，白渣精炼时间不低于20min，碱度R控制在10.0～15.0左右，白渣渣系为SiO2≤6.0％、CaO：55～65％、Al2O3：26～32％、MgO≤8％、(FeO+MnO)≤0.8％。
钢水钙处理：精炼完毕进行钙处理，开浇炉次喂入足量钙线，采用铝钙线、铁钙线或实心钙线等，首炉参考[Ca]在20～30ppm，连浇炉次喂入钙线150m/炉。
LF炉精炼结束后如按出时间不少于20min，软吹过程观察钢包内液面情况，控制好氩气流量以钢水不裸露为宜，吊包前加保温剂和稻壳。
吊包温度+(75～85℃)，浇次第一炉、新包或凉包的温度需要再提高5～15℃。
本实施例除上述需要控制的工艺参数外，其余LF精炼工艺采用常规精炼工艺方法。
具体需要控制的连铸工艺参数如下：
连铸使用合格的结晶器铜管，生产前检查铜管内壁及足辊，对中、对弧及水缝情况，连铸采用挡渣墙中包，做好氩气吹扫，全程避免二次氧化。
连铸做好中包、钢包、保护渣的烘烤确认情况；采用整体式水口，长水口具备氩封能力，做好全流程氩气保护浇注。
采用合适的常规首末端电磁搅拌参数，避免液位波动大，液位波动≤±3mm。液相线温度为1525℃；过热度控制的首炉控制≤50℃，连浇炉次平均过热度在35℃以内。
冷却方式为避风堆冷或热送。
本实施例除上述需要控制的工艺参数外，其余连铸工艺采用常规连铸工艺方法。
步骤二、装配电渣重熔炉，向结晶器中加入电渣重熔渣造渣，以步骤一所得金属电极为自耗电极，在氩气保护下对所述自耗电极进行电渣重熔；
具体需要控制的电渣重熔工艺参数如下：
本实施例使用的结晶器规格为Φ640/680，编号6-11结晶器，使用前打压30min，压力为2.3kg/cm2，结晶器无渗漏发生，正常使用。
石墨电极规格为Φ350，金属电极规格为200mm*200mm，分2组电极冶炼，每组3支，低碳高铝钢钢锭重量为6t。
本实施例使用的电渣重熔渣的加入量为190kg，电渣重熔渣的组成为提纯萤石CaF2 57kg、Al2O3 86kg、CaO 38kg、MgO 9kg；其中提纯萤石的成分为93.72％的CaF2和0.82％的Si。引弧剂采用TiO2型。
本实施例使用20#钢底垫，规格为200mm*200mm*20mm，成分为C:0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％和Mn：0.35～0.65％，底垫下禁放C粉。
本实施例电渣重熔过程全程采用流量为0.8m3/h的氩气进行保护。
本实施例造渣工艺方法为：以石墨电极引弧，引弧电压为96V，造渣电流为0～4.0KA，造渣时间为45min，精炼电流为4.5KA，精炼时间为45min。
在造渣精炼期最后15分钟平均分三批加入铝粒共1000g。
本实施例电渣重熔是在完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至13.5KA，熔炼电压为48V，然后在30分钟内将工艺电流升至15.0KA，熔炼电压为60V，距锭高300mm时将电流降至12.5KA，熔炼电压为84V。
从开始重熔至钢锭增高至总高度一半的过程中匀速分批加入2400g铝粒，在钢锭增高剩余一半高度至补缩结束的过程中匀速分批加入2940g铝粒，即在电渣重熔过程中共加入铝5340g。
步骤三、完成电渣重熔并补缩，得到低碳高铝钢电渣锭。
本实施例补缩是将熔炼电流在10min内由10.5KA匀速降至8.5KA，然后在20min内匀速降至6.5KA，再在30min内匀速降至0KA，模冷90min、罩冷72h得到熔炼后的低碳高铝钢电渣锭。
对所得低碳高铝钢电渣钢的化学成分进行检验，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002931999110000071
Figure BDA0002931999110000081
由表1数据可知，所得低碳高铝钢电渣钢各位置Mn成分检验全部合格，说明在电渣冶炼初期增加铝量，缓解渣液氧化，减少了钢中Mn的烧损。
本实施例得到低碳高铝钢电渣锭后按轧钢厂现行有效《均热炉连铸坯加热工艺操作规程》按表2和表3中执行轧制，总加热时间不低于2.5h，轧制所得钢材锯切后堆冷。
表2
Figure BDA0002931999110000082
表3
Figure BDA0002931999110000083
对所得低碳高铝钢进行探伤，探伤按GB/T4162-2008 A级执行,表面按0.2mm控制，内部探伤合格后，表面0.2mm以上转移冷拔酸洗，如表面有裂纹和折叠缺陷，进行人工点磨，人工点磨后在冷拔修磨清理上交，修磨过程采用砂轮片和抛光片搭配修磨，表面合格的钢材，修磨一遍，料架筛选合格后上交，保证钢材表面100％合格上交。
钢材探伤合格说明本实施例通过控制铝的加入量和加入时间完成了钢液的强化脱氧，防止钢材皮下气泡的形成，进而防止轧材产生深口或裂痕。

Claims (7)

1.一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将原材料通过转炉冶炼→LF精炼→连铸工艺制成电渣重溶的金属电极；
步骤二、向结晶器中加入电渣重熔渣造渣，以步骤一所得金属电极为自耗电极，在氩气保护下对所述自耗电极进行电渣重熔；
所述电渣重熔是在完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至13.0±0.5KA，熔炼电压为48V，然后在30分钟内将工艺电流升至15.0±0.5KA，熔炼电压为60V，距锭高300mm时将电流降至12.0±0.5KA，熔炼电压为84V；所述氩气流量为0.8m3/h；控制造渣精炼过程和电渣重熔过程中铝的添加量，当生产钢锭重量为6t时，在造渣精炼过程中加入铝1000g是在精炼最后15分钟平均分三批加入铝粒，在电渣重熔过程中加入铝5340g是从开始重熔至钢锭增高至总高度一半的过程中匀速分批加入2400g铝粒，在钢锭增高剩余一半高度至补缩结束的过程中匀速分批加入2940g铝粒；
步骤三、完成电渣重熔并补缩，得到低碳高铝钢电渣锭；
所述低碳高铝钢的化学成分按重量百分含量包括：C≤0.10％、Si≤0.05％、Mn：0.25～0.50％、P≤0.025％、S≤0.020％、Ni≤0.05％、Cr≤0.10％、W≤0.01％、Mo≤0.05％、Al：0.01～0.08％、Cu≤0.15％、As≤0.03％、Sn≤0.03％、Pb≤0.001％、Sb≤0.007％、Bi≤0.0001％，其余为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，步骤一所述转炉冶炼的终点成分控制为C：0.03～0.06％、P≤0.020％、S≤0.020％，出钢口火次≤120次；出钢温度≥1600℃；转炉炉后采用铝块脱氧，加铝量200kg/炉；合金调整顺序为中碳锰铁→钙铝复合渣→石灰。
3.根据权利要求1或2所述一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，步骤一所述LF精炼到位Al控制在0.055～0.060％；白渣精炼时间不低于20min，碱度R控制在10.0～15.0，白渣渣系为SiO2≤6.0％、CaO：55～65％、Al2O3：26～32％、MgO≤8％、FeO+MnO≤0.8％；钙处理开浇炉次喂入足量钙线，首炉参考Ca在20～30ppm，连浇炉次喂入钙线150m/炉；LF炉精炼结束后软吹时间不少于20min，以钢水不裸露为宜。
4.根据权利要求3所述一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，步骤一所述连铸工艺采用首末端电磁搅拌，避免液位波动大，液位波动≤±3mm；液相线温度为1525℃；过热度控制的首炉控制≤50℃，连浇炉次平均过热度在35℃以内。
5.根据权利要求4所述一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，步骤二所述电渣重熔渣的加入量为190kg/6t钢锭；其中电渣重熔渣的组成为提纯萤石57kg、Al2O386kg、CaO38kg、MgO 9kg；所述提纯萤石的成分为93.72％的CaF2和0.82％的Si。
6.根据权利要求5所述一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，步骤二所述造渣是以石墨电极引弧，引弧电压为96V，造渣电流为0～4.0KA，造渣时间为45min，精炼电流为4.0～4.5KA，精炼时间为45min。
7.根据权利要求6所述一种低碳高铝钢的电渣生产方法，其特征在于，步骤三所述补缩是将熔炼电流在10min内由10.5KA匀速降至8.5KA，然后在20min内匀速降至6.5KA，再在30min内匀速降至0KA，模冷90min、罩冷72h得到熔炼后的低碳高铝钢电渣锭。
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