CN113046519B - 一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法 - Google Patents

一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，属于钢铁冶金领域，包括：转炉冶炼，控制钢水终渣TFe含量≤20％；转炉冶炼完毕后，进行VD真空精炼；VD真空精炼结束后，进行LF精炼，终渣控制在∑(FeO+MnO)＜1.0％，二元碱度(CaO/SiO2)R：8‑12；LF精炼结束后进行喂钙线处理，最后软吹。该方法工艺流程简单，工艺稳定可控，制得的钢水可浇性好，有效降低铸坯裂纹敏感性并提升其内部质量，满足超低碳、超低硫钢批量生产需求。

Description

一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法。
背景技术
在低碳钢的多模式连铸连轧生产线无头轧制工艺中，实现连续浇注、连续轧制的最低铸机拉速要求不低4.7m/min，在如此高的铸机拉速，易对铸坯裂纹敏感性和内部质量产生不利影响。为保证多模式连铸连轧生产线低碳钢冶炼顺稳，需要开发一种方法，降低铸坯裂纹敏感性并提升铸坯内部质量，以适应多模式连铸连轧生产线冶炼低碳钢的需求。
发明内容
为了解决连铸连轧生产低碳钢存在的铸坯质量不佳的技术问题，本发明提供了一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，该方法工艺流程简单，工艺稳定可控，制得的钢水可浇性好，有效降低铸坯裂纹敏感性并提升其内部质量，满足超低碳、超低硫钢批量生产需求。
本发明通过以下技术方案实现：
一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，包括：
转炉冶炼，控制钢水终渣TFe含量≤20％；
转炉冶炼完毕后，进行VD真空精炼；
VD真空精炼结束后，进行LF精炼，终渣控制在∑(FeO+MnO)＜1.0％，二元碱度(CaO/SiO2)R：8-12；
LF精炼结束后进行喂钙线处理，最后软吹。
其中，所述转炉冶炼工艺中，采用一次供氧吹练；出钢完毕后，渣面不进行扩散脱氧，渣面覆盖高钙白灰、轻烧白云石各1.5-2kg/t。
进一步的，所述VD真空精炼工艺中，VD真空处理前，定氧值为300-500ppm，底吹氩气搅拌，流量控制在300-400NI/min，搅拌3min。
进一步的，所述VD真空精炼工艺中，VD真空处理的不同阶段及对应的底吹氩流量如下：
预抽浅脱气阶段：底吹氩流量控制为40-50NI/min；
预抽深脱气阶段：底吹氩流量控制为30-40NI/min；
加速进入高真空深脱气阶段：底吹氩流量控制为20-30NI/min；
快速进入高真空深脱气阶段：底吹氩流量控制为50-100NI/min；
深脱气阶段：底吹氩流量控制为100-150NI/min。
进一步的，所述VD真空处理的不同阶段对应的真空度如下：
预抽浅脱气阶段：真空度100～27kPa；
预抽深脱气阶段：真空度27～8kPa；
加速进入高真空深脱气阶段：真空度8～2.2kPa；
快速进入高真空深脱气阶段：真空度2.2kPa～480Pa；
深脱气阶段：真空度≤480Pa。
进一步的，所述VD真空精炼工艺中，深脱气阶段结束后，保持真空度≤300Pa，保持时间8-10min；继续抽真空，保持真空度≤67Pa，保持时间3-5min，破空复压，喂入纯铝线800-1000m，所述纯铝线中AI％≥99.5％。
进一步的，所述LF精炼工艺中，LF造渣方法为：分批加入白灰、铝矾土、萤石，每批次所述白灰、所述铝矾土、所述萤石的重量比为5∶2∶1，总渣量控制在10-15kg/t，造渣完毕后采用铝粒进行渣面脱氧，铝成分合金化满足成分要求。
进一步的，所述LF精炼工艺中，LF炉一次升温造渣阶段，底吹氩气流量为50-100NI/min，钢水温度达到1600℃后，抬起电极，底吹氩气流量控制在400-600NI/min，进行强搅拌5min，取钢样、粘渣样进行分析，根据钢水成分、顶渣分析结果，补加渣料和渣面脱氧剂。
进一步的，所述喂钙线处理工艺中，喂入纯钙线，保证Ca/Alt＝0.05-0.10；所述软吹工艺中，底吹氩气流量控制在30-50NI/min，软吹时间为10-12min。
进一步的，所述转炉冶炼工艺采用碳氧积控制水平≤0.0020的复吹转炉，所述软吹工艺结束后，以质量分数计，得到的钢液成分中：C≤0.015％；S≤0.0020％；Alt：0.015-0.050％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明一种适应连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，通过“转炉-VD炉-LF炉”工艺路线，开发VD炉深脱碳、LF炉控增碳、深脱硫工艺技术，实现超低碳超低硫钢批量生产，满足多模式连铸连轧生产线生产需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
多模式连铸连轧生产线无头轧制时，实现连续浇注、连续轧制的最低铸机拉速要求不低4.7m/min，但在如此高的铸机拉速下，易对铸坯裂纹敏感性和内部质量产生不利影响，影响后续的轧制。申请人在长期试验和研究中发现，钢中碳含量、硫含量的控制水平对铸坯裂纹敏感性和内部质量影响程度更大，并且在钢的精炼工艺中，控制低碳钢的碳含量远离铸机高拉速状态下碳的包晶反应区、控制低碳钢的硫含量避开硫的裂纹敏感区，可避免高的铸机拉速对钢坯造成的不良影响，保证多模式连铸连轧生产线低碳钢冶炼顺稳，以适应多模式连铸连轧生产线冶炼低碳钢的需求。
基于此，本发明开发一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫冶炼方法，具体控制方法如下：
(1)采用碳氧积控制水平≤0.0020的复吹转炉冶炼，一次供氧吹炼，终渣TFe含量≤20％以下，滑板前后挡渣，沸腾出钢；出钢完毕，渣面不进行扩散脱氧，渣面覆盖加入粒径为10-30mm的高钙白灰、轻烧白云石各1.5-2kg/t。
本发明中，复吹转炉冶炼，能确保钢中碳、氧均匀，且避免钢水过氧化；加入白灰、轻烧白云石对转炉下入钢包中顶渣进行改质，提高顶渣碱度和氧化镁含量，为后续LF炉处理脱硫创造条件，提高氧化镁含量，减少对钢包耐材侵蚀。
(2)VD炉真空处理前，定氧值为300-500ppm，底吹氩流量控制为300-400NI/min，氩气搅拌3min。
本发明中，定氧值设置为300-500ppm，可保证钢中氧含量满足工艺脱碳需要，但不能氧含量过高，氧含量过高对后续脱氧、脱硫造成困难。
(3)真空自然氧脱碳处理，结合真空度变化进行底吹氩气流量调整：预抽浅脱气阶段(真空度100～27kPa)，底吹氩流量控制为40-50NI/min；预抽深脱气阶段(真空度27～8kPa)，底吹氩流量控制为30-40NI/min；加速进入高真空深脱气阶段(真空度8～2.2kPa)，底吹氩流量控制为20-30NI/min；快速进入高真空深脱气阶段(真空度2.2kPa～480Pa)，底吹氩流量控制为50-100NI/min；深脱气阶段(真空度≤480Pa)，底吹氩流量控制为100-150NI/min。
(4)真空处理15-20min，真空度≤300Pa保持8-10min，真空度≤67Pa保持3-5min，可进行破空复压操作，然后喂入纯铝线800-1000m，所述纯铝线中Al％≥99.5％。
(5)LF炉造渣：分批加入白灰、铝矾土、萤石作为造渣剂，每批次所述白灰、所述铝矾土、所述萤石的重量比为5∶2∶1，总渣量按照10-15kg/t控制，白渣操作，终渣∑(FeO+MnO)＜1.0％，二元碱度(CaO/SiO2)R：8-12。
本发明中，总渣量为造渣剂加入总重量；终渣为LF炉造渣结束后，造渣剂溶化后的渣。脱硫条件：低氧化性、高碱度、大渣量，总渣量采用上述用量，一是考虑LF炉埋弧升温需求，二是脱硫需求。
(6)采用铝粒进行渣面脱氧、铝成分合金化满足成分要求；LF炉一次升温造渣阶段，底吹氩气控制为50-100NI/min，钢水温度达到1600℃，抬起电极，底吹氩气流量控制为400-600NI/min，进行强搅拌5min，取钢样、粘渣样进行分析，根据钢水成分、顶渣分析结果，可补加渣料和渣面脱氧剂，满足白渣操作要求。
(7)LF炉处理结束喂入钙线进行钙处理，保证Ca/Alt＝0.05-0.10，软吹10-12min，底吹氩气流量控制为30-50NI/min。
本发明将Ca/Alt限定在该范围，目的在于控制钙对三氧化二铝变性，确保产生复合夹杂物为低熔点，能总钢液排除。
所述软吹工艺结束后，以质量分数计，得到的钢液成分中：C≤0.015％；S≤0.0020％；Alt：0.015-0.050％。
本发明中，VD炉是底吹氩气搅拌与真空处理相结合的一种真空处理精炼方式，极易溢渣，若发生严重溢渣事故，会导致精炼处理过程中断，本发明各步骤根据不同真空度，控制合适底吹氩气流量，能避免溢渣，在保证脱碳效果同时，在有限真空处理时间满足工艺需求。
综上，如图1所示，本发明通过“转炉-VD炉-LF炉”工艺路线，开发VD炉深脱碳、LF炉控增碳、深脱硫工艺技术，实现超低碳超低硫钢批量生产，满足多模式连铸连轧生产线生产需求。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫冶炼方法进行详细说明。
实施例1
(1)转炉一次供氧吹炼16分钟，控制终渣TFe含量17.5％，采用滑板前、后挡渣沸腾出钢，出钢完毕，渣面加入高钙小粒白灰401kg、轻烧白云石398kg(钢水总重为200t)；
(2)钢水到VD炉后，定氧值为498ppm，底吹氩气流量350NI/min，预吹氩3分钟。取样分析，钢水碳含量为0.040％，硫含量为0.0045％。
(3)预抽浅脱气阶段(真空度100～27kPa)，底吹氩流量控制为45NI/min；预抽深脱气阶段(真空度27～8kPa)，底吹氩流量控制为40NI/min；加速进入高真空深脱气阶段(真空度8～2.2kPa)，底吹氩流量控制为30NI/min；快速进入高真空深脱气阶段(真空度2.2kPa～480Pa)，底吹氩流量控制为100NI/min；深脱气阶段(真空度≤480Pa)，底吹氩流量控制为150NI/min；
(4)真空处理20min，保持真空度≤300Pa为12min，保持真空度≤67Pa为6min，破空复压操作后喂入纯铝线1000m；取样分析，钢中碳含量为0.0030％；
(5)LF炉造渣分批加入白灰、铝矾土、萤石，白灰为1.8t、铝矾土为0.3t、萤石为0.2t，总渣量为11.5kg/t，白渣操作，终渣∑(FeO+MnO)为0.55％，二元碱度(CaO/SiO2)R：11。
(6)LF炉精炼周期45min，软吹流量40NI/min，软吹12min。
LF炉处理结束，经检测，钢中碳含量为0.0115％、硫含量为0.0015％，铝含量为0.0256％，钙含量为0.0022％，钢中Ca/Alt为0.086。
实施例2
(1)转炉一次供氧吹炼15.6分钟，终渣TFe含量16.9％，采用滑板前、后挡渣沸腾出钢，出钢完毕，渣面加入高钙小粒白灰400kg、轻烧白云石405kg；
(2)钢水到VD炉后，定氧值为457ppm，底吹氩气流量370NI/min，预吹氩3分钟。取样分析，钢水碳含量为0.043％，硫含量为0.0043％。
(3)预抽浅脱气阶段(真空度100～27kPa)，底吹氩流量控制为46NI NI/min；预抽深脱气阶段(真空度27～8kPa)，底吹氩流量控制为38NI/min；加速进入高真空深脱气阶段(真空度8～2.2kPa)，底吹氩流量控制为28NI/min；快速进入高真空深脱气阶段(真空度2.2kPa～480Pa)，底吹氩流量控制为90NI/min；深脱气阶段(真空度≤480Pa)，底吹氩流量控制为145NI/min；
(4)真空处理18min，保持真空度≤300Pa为10min，保持真空度≤67Pa为5.8min，破空复压操作后喂入纯铝线950m；取样分析，钢中碳含量为0.0051％；
(5)LF炉造渣分批加入白灰、铝矾土、萤石，白灰为1.85t、铝矾土为0.33t、萤石为0.21t，总渣量为12kg/t，白渣操作，终渣∑(FeO+MnO)为0.63％，二元碱度(CaO/SiO2)R：11.2。
(6)LF炉精炼周期42min，软吹流量46NI/min，软吹10min。
LF炉处理结束，经检测，钢中碳含量为0.0135％、硫含量为0.0012％，铝含量为0.0266％，钙含量为0.0021％，钢中Ca/Alt为0.079。
实施例3
(1)转炉一次供氧吹炼15.4分钟，终渣TFe含量15.7％，采用滑板前、后挡渣沸腾出钢，出钢完毕，渣面加入高钙小粒白灰402kg、轻烧白云石403kg；
(2)钢水到VD炉后，定氧值为395ppm，底吹氩气流量380NI/min，预吹氩3分钟。取样分析，钢水碳含量为0.052％，硫含量为0.0038％。
(3)预抽浅脱气阶段(真空度100～27kPa)，底吹氩流量控制为42NI NI/min；预抽深脱气阶段(真空度27～8kPa)，底吹氩流量控制为30NI/min；加速进入高真空深脱气阶段(真空度8～2.2kPa)，底吹氩流量控制为26NI/min；快速进入高真空深脱气阶段(真空度2.2kPa～480Pa)，底吹氩流量控制为85NI/min；深脱气阶段(真空度≤480Pa)，底吹氩流量控制为148NI/min。
(4)真空处理17min，保持真空度≤300Pa为10min，保持真空度≤67Pa为5min，破空复压操作后喂入纯铝线850m；取样分析，钢中碳含量为0.0074％；
(5)LF炉造渣分批加入白灰、铝矾土、萤石，白灰为1.7t、铝矾土为0.26t、萤石为0.19t，总渣量为10.8kg/t，白渣操作，终渣∑(FeO+MnO)为0.59％，二元碱度(CaO/SiO2)R：9.8。
(6)LF炉精炼周期46min，软吹流量35NI/min，软吹11min。
LF炉处理结束，经检测，钢中碳含量为0.0145％、硫含量为0.0010％，铝含量为0.0303％，钙含量为0.0019％，钢中Ca/Alt为0.063。
最后，还需要说明的是，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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，包括：
转炉冶炼，出钢完毕后，渣面不进行扩散脱氧，渣面覆盖高钙白灰、轻烧白云石各1.5-2kg/t，控制钢水终渣TFe含量≤20%，所述转炉冶炼工艺采用碳氧积控制水平≤0.0020的复吹转炉；
转炉冶炼完毕后，进行VD真空精炼，所述VD真空精炼工艺中，VD真空处理前，定氧值为300-500ppm，底吹氩气搅拌，流量控制在300-400NL /min，搅拌3min，深脱气阶段结束后，保持真空度≤300Pa，保持时间8-10min；继续抽真空，保持真空度≤67 Pa，保持时间3-5min，破空复压，喂入纯铝线800-1000m，所述纯铝线中Al%≥ 99.5%，VD真空处理的不同阶段及对应的底吹氩流量如下：
预抽浅脱气阶段：底吹氩流量控制为40-50 NL /min；
预抽深脱气阶段：底吹氩流量控制为30-40NL /min；
加速进入高真空深脱气阶段：底吹氩流量控制为20-30NL /min；
快速进入高真空深脱气阶段：底吹氩流量控制为50-100NL /min；
深脱气阶段：底吹氩流量控制为100-150 NL /min;
VD真空处理的不同阶段对应的真空度如下：
预抽浅脱气阶段：真空度100～27kPa；
预抽深脱气阶段：真空度27～8kPa;
加速进入高真空深脱气阶段：真空度8～2.2kPa;
快速进入高真空深脱气阶段：真空度2.2kPa～480Pa;
深脱气阶段：真空度≤480 Pa；
VD真空精炼结束后，进行LF精炼，终渣控制在∑（FeO+MnO）＜1.0%， CaO/SiO2的二元碱度为8-12；
LF精炼结束后进行喂钙线处理，最后软吹，软吹工艺结束后，以质量分数计，得到的钢液成分中：C≤0.015%；S≤0.0020%； Alt：0.015-0.050%。
2.根据权利要求1所述的一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，所述转炉冶炼工艺中，采用一次供氧吹炼。
3.根据权利要求1所述的一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工艺中，LF造渣方法为：分批加入白灰、铝矾土、萤石，每批次所述白灰、所述铝矾土、所述萤石的重量比为5:2:1，总渣量控制在10-15kg/t，造渣完毕后采用铝粒进行渣面脱氧，铝成分合金化满足成分要求。
4.根据权利要求3所述的一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工艺中，LF炉一次升温造渣阶段，底吹氩气流量为50-100 NL /min，钢水温度达到1600℃后，抬起电极，底吹氩气流量控制在400-600 NL /min，进行强搅拌5min，取钢样、粘渣样进行分析，根据钢水成分、顶渣分析结果，补加渣料和渣面脱氧剂。
5.根据权利要求1所述的一种适应多模式连铸连轧生产线超低碳超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，所述喂钙线处理工艺中，喂入纯钙线，保证Ca/Alt=0.05-0.10；所述软吹工艺中，底吹氩气流量控制在30-50NL /min，软吹时间为10-12min。
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