CN113249639B - 一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，属于钢铁冶炼技术领域。其生产流程包括：转炉冶炼→RH真空精炼→连铸。转炉出钢严格控制下渣量，加石灰、渣面脱氧剂调渣；RH真空精炼脱碳结束后，先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，同时向钢包渣面加入低碳钢渣面脱氧剂对炉渣进行改质，待钢水成分全部命中后加入钙镁铁合金，循环3‑5min后净循环处理6‑10min，破空出钢；连铸采取保护浇注，浇注过程选用塞棒头中Al₂O₃≥80％、C≤10％、SiC含量8‑15％、气孔率≤12％，质量密度≥2.9g/cm³的塞棒进行控流，连浇炉数≥15炉/中包。本发明可以显著改善浇注过程塞棒头侵蚀问题，提高连浇炉数，降低生产成本。

Description

一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法。

背景技术

硅锰镇静无取向硅钢属于冷轧无取向低碳低硅电工钢，其特点是制造工艺简单，制造成本低，主要用于生产家用电机和微电机、小电机、镇流器和小型变压器等，用途非常广泛，市场需求量大，也是产量最大的金属功能材料，对电气产品制造、电力工业发展、国防建设和能源节约具有重要意义。

无取向硅钢主要冶炼工艺路线为：KR脱硫→转炉冶炼→RH真空精炼→连铸。通常连铸过程为了控制流场的稳定，一般采用塞棒对钢水进行控流，而塞棒最容易发生损耗的部分主要是渣线和棒头，渣线主要是中包覆盖剂的化学侵蚀，但渣线位置液面比较稳定，化学侵蚀速率相对较慢。塞棒头部除钢水、夹杂物造成的化学侵蚀外，还会受到钢水的涡流冲刷作用，导致塞棒头部侵蚀非常严重，最终造成连铸控流不稳，被迫停浇，目前，生产W1300系列硅锰镇静硅钢一般浇注炉数都在10-12炉，严重影响产量的提升、质量的稳定以及生产成本的降低，若能解决该问题，对提高生产效率，稳定产品质量，降低耐材成本及环境保护均有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、利于操作的防止硅锰镇静无取向硅钢浇注过程塞棒头侵蚀的生产方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，该无取向硅钢化学成分按质量百分比计：C≤0.005％，Si：0.2％-0.8％，Mn：0.20％-1.0％，P：0.03％-0.08％，S≤0.005％，Als≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。生产流程包括依次进行的转炉冶炼工序、RH真空精炼工序和连铸工序，具体生产步骤包括：

S1：转炉挡渣出钢，出钢结束后向钢水表面加石灰、渣面脱氧剂调渣，石灰和渣面脱氧剂提前称好放入混料斗混合加入，加料速度1.5-3.2kg/t/min，开始加料时打开钢包底吹搅拌处理，渣料熔化均匀后运至RH处理。

S2：RH真空脱碳结束后，先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，同时向钢包渣面加入低碳钢渣面脱氧剂对炉渣进行改质，钢水化学成分全部达标后，再加入0.2-0.6kg/t钙镁铁合金，循环3-5min后净循环处理，然后破空、出钢。

S3：RH出钢后运至连铸进行保护浇注，浇注过程采用塞棒头中Al₂O₃≥80％、C≤10％、SiC：8-15％，气孔率≤12％，质量密度≥2.9g/cm³的塞棒进行控流。

进一步，所述步骤S1中转炉终点钢水C含量：0.020-0.050％，O含量：0.060-0.080％，转炉出钢结束后向钢水表面加入石灰2.5-4.5kg/t、渣面脱氧剂1.0-2.5kg/t，加渣料过程钢包底吹流量设置400-800NL/min，搅拌时间为3-5min。

进一步，所述RH进站渣中TFe+MnO≤12％，钢水中自由氧含量0.045-0.055％，RH脱碳结束钢水中自由氧含量≤0.035％，RH出站渣中TFe+MnO≤5％。

进一步，所述步骤S2中RH脱氧合金化时向渣面加入渣面脱氧剂0.5-1.0kg/t，钢水化学成分全部达标后所加的钙镁铁合金中Ca含量10-20％、Mg含量5-15％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，成分、温度均命中目标后净循环时间为6-10min，然后破空、出钢。

进一步，所述转炉出钢和RH工序所用的渣面脱氧剂主要成分质量百分数为CaO：25-35％、Al₂O₃：20-30％、MgO：5-10％、CaF₂：5-10％、金属铝：15-35％。

更进一步，所述连铸过程连续浇注炉数≥15炉/中包。

本发明的设计原理为：

由于硅锰镇静无取向硅钢不含金属铝，碳含量非常低，同时硅、锰合金元素含量也非常底，RH处理前期钢水需要大量的氧进行深脱碳处理，炉渣氧化性也同样非常强，导致RH冶炼结束钢水总氧含量非常高，原工艺RH出站钢水总氧含量在65-110ppm。而一般连铸浇注过程采用常规低碳镁质塞棒头、或氧化铝与镁铝尖晶石复合塞棒头进行浇注控流，其中C含量在20-28％，由于钢水氧含量非常高，会造成塞棒头氧化脱碳；同时，W1300、W1000等无取向硅钢的钢水中[Mn]/[Si]的比值小，钢水中脱氧产物主要为SiO₂，残留在钢水中形成大量高SiO₂组分酸性夹杂物，与塞棒头耐材中MgO、Al₂O₃反应，形成低熔点Mg₂SiO₄、MgSiO₃、Mg₄Al₁₀Si₂O₂₃等低熔点相，被钢水冲刷带走，造成钢水污染及塞棒侵蚀，最终造成连铸控流不稳，被迫停浇。

本发明在转炉出钢及RH精炼过程中加入渣面脱氧剂进行钢渣改质，使RH出站渣中T.Fe+MnO≤5％。RH脱碳结束钢水中自由氧含量≤0.035％，合金化后钢水中总氧进一步降低，然后再加入钙镁铁合金进行终脱氧，严格筛选合金种类，并计算好钙镁铁合金加入量，使其将钢水中氧含量降至较低的水平，由原工艺的65-110ppm降至30-55ppm，同时钢水中溶解Ca、Mg极低，不会影响产品性能；此外，Ca、Mg元素的加入还可以将SiO₂夹杂物部分改性为硅酸钙、硅酸镁等，综合减弱了对塞棒头的侵蚀作用。另一方面，在连铸过程中使用了高铝超低碳材质的塞棒头，其中Al₂O₃≥80％、C≤10％、SiC含量8-15％，塞棒头中低的C含量减弱了脱碳反应，同时含有的SiC与气孔中的CO反应并且生成了C和SiO₂，减缓了C的氧化速度，SiO₂的生成使体积膨胀，填充空隙，使气孔阻塞，塞棒头的致密度提高；同时，由于塞棒头表面空隙形成新的SiO₂组分，与钢水中高SiO₂组分的酸性夹杂物几乎不反应；此外，对塞棒头质量密度、气孔率进一步提高了标准，密度的提高、气孔率降低，意味着塞棒头空隙的减少，塞棒头本身的C不易向钢水中传质，钢水中的O、酸性夹杂物也不易附着在塞棒头表面，减轻化学侵蚀反应。通过脱氧工艺及塞棒头材质的综合改进，减弱了钢水对塞棒的化学侵蚀，同时也提高了塞棒头的抗侵蚀性，从而显著改善了该系列无取向硅钢的可浇注性。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

1、本发明中转炉出钢、RH脱氧合金化结束对钢水进行两步改质，并在RH脱氧合金化后精准加入钙镁铁合金，通过降低钢水、炉渣总氧含量，减轻塞棒头的氧化。

2、本发明中所采用塞棒头是根据无铝超低碳、低合金钢的特点进行设计的，由于钢水中总氧含量整体比较高，选用低碳塞棒头，减少碳的氧化反应。但耐材中如果不加碳会导致热震性非常差，易发生断裂问题，影响使用。因此，为了保证塞棒头的正常使用，在塞棒头中继续添加一定的C，但同时添加大量的SiC，一是SiC的加入可减轻C的氧化，二是SiC自身在氧化时会产生CO、CO₂气体，但同时生产SiO₂，填充由于产生气体形成的空隙，提高了塞棒头的抗侵蚀能力，改善了该系列无取向硅钢的可浇注性。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例按照如下步骤进行：

(1)转炉出钢：转炉终点采用挡渣出钢，出钢结束后向钢水表面加入石灰、渣面脱氧剂，石灰和渣面脱氧剂提前称好放入混料斗混合加入，其工艺参数如下表1所示；加料过程钢包底吹流量为400-800NL/min，加料结束后搅拌3-5min使渣料熔化均匀，运至RH处理。

表1转炉出钢工艺参数

炉号	C，％	O，％	石灰，kg/t	渣面脱氧剂，kg/t	加料速度，kg/t/min
						1	0.020	0.079	4.5	2.5	3.2
2	0.032	0.072	3.8	2.1	2.3
						3	0.041	0.066	3.1	1.4	1.8
4	0.050	0.061	2.5	1.0	1.5

(2)RH真空精炼：稳定控制RH进站钢水及炉渣的氧化性，真空脱碳结束钢水中自由氧含量≤0.035％，RH出站渣中T.Fe+MnO≤5％。RH真空脱碳结束先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，同时向钢包渣面加入渣面脱氧剂对炉渣进行改质，钢水化学成分全部达标后，再加入钙镁铁合金，循环3-5min后净循环处理6-10min，然后破空、出钢，部分工艺参数下表2所示。其中转炉出钢和RH工序所用的渣面脱氧剂主要成分按质量百分数计：CaO：25-35％、Al₂O₃：20-30％、MgO：5-10％、CaF₂：5-10％、金属铝：15-35％，RH所用的钙镁铁合金中Ca含量10-20％、Mg含量5-15％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

表2 RH冶炼工艺参数

(3)RH出钢后运至连铸进行保护浇注，浇注过程采用高Al₂O₃低C并含有SiC的塞棒头进行控流，连续浇注炉数≥15炉/中包。塞棒理化指标及连浇炉数如下表3所示。

表3连铸冶炼工艺参数

按照上述方法得到超低铝无取向硅钢的化学组分按照质量百分比计为C：0.0019-0.005％，Si：0.22％-0.81％，Mn：0.20％-1.2％，P：0.028％-0.079％，S：0.0017-0.0048％，Als：0.0022-0.0049％，余量为Fe及不可避免的杂质。

对比实施例

本系列硅锰镇静无取向硅钢的原生产工艺为KR铁水预处理→转炉→RH精炼→连铸。铁水经过KR脱硫处理，吊运至转炉进行造渣冶炼，钢水温度、成分达标后挡渣出钢，严格控制下渣量，出钢结束后加入石灰、萤石进行调渣，待渣均匀熔化后吊运至RH进行真空脱碳，深脱碳结束后同时加入硅铁、金属锰、磷铁进行脱氧合金化，合金化结束后，钢液净循环8min以上，吊运至连铸平台进行浇注，中间包采用MA(MgO·Al₂O₃)-C材质的塞棒头控流，塞棒头C含量在20-28％，质量密度2.40-2.75g/cm3，气孔率14-18％。采用该工艺生产时，RH出站后钢水及炉渣氧化性高，钢水总氧含量65-110ppm，炉渣中T.Fe+MnO平均在10-18％，高氧化性的钢水及炉渣造成塞棒头发生严重的脱碳反应，形成疏孔，同时残留在钢水中的大量高SiO₂组分酸性夹杂物，通过疏孔与塞棒头耐材中MgO、Al₂O₃反应，形成Mg₂SiO₄、MgSiO₃、Mg₄Al₁₀Si₂O₂₃等低熔点相，被钢水冲刷带走，造成钢水污染及塞棒侵蚀，最终造成连铸控流不稳，被迫停浇，连浇炉数10-12炉。

由实施例与对比例可以看出，按照本发明的生产方法可有效降低钢水和炉渣氧含量，并将高SiO₂酸性夹杂物进行改性，显著减弱钢水对塞棒头的氧化反应；同时，选用高Al₂O₃、低碳、高致密度、低气孔率塞棒头进行控流浇注，进一步提高了塞棒头本身的抗侵蚀性能，综合确保了该系列钢种钢水的浇注性能。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，不在脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，该无取向硅钢化学成分按质量百分比为C≤0.005%，Si：0.2%-0.8%，Mn：0.20%-1.0%，P：0.03%-0.08%，S≤0.005%，Als≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质；其特征在于：生产流程包括依次进行的转炉冶炼工序、RH真空精炼工序和连铸工序，具体生产步骤包括：

S1：转炉挡渣出钢，出钢结束后向钢水表面加石灰、渣面脱氧剂调渣，石灰和渣面脱氧剂提前称好放入混料斗混合加入，加料速度为1.5-3.2kg/t/min，开始加料时打开钢包底吹搅拌处理，渣料熔化均匀后运至RH处理；

S2：RH真空脱碳结束后，先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，同时向钢包渣面加入低碳钢渣面脱氧剂对炉渣进行改质，低碳钢渣面脱氧剂加入量0.5-1.0kg/t，钢水化学成分全部达标后，再加入0.2-0.6kg/t钙镁铁合金，钙镁铁合金中Ca含量10-20%、Mg含量5-15%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，循环3-5min，成分、温度均命中目标后净循环时间为6-10min，然后破空、出钢；

S3：RH出钢后运至连铸进行保护浇注，浇注过程采用塞棒头中组分含量为：Al₂O₃≥80%、C≤10%、SiC：8-15%，气孔率≤12%，质量密度≥2.9g/cm³的塞棒进行控流。

2.根据权利要求1所述的一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中转炉终点钢水C含量：0.020-0.050%，O含量：0.060-0.080%，转炉出钢结束后向钢水表面加入石灰2.5-4.5kg/t、渣面脱氧剂1.0-2.5kg/t，加渣料过程钢包底吹流量设置为400-800NL/min，搅拌时间为3-5min。

3.根据权利要求1所述的一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，其特征在于，RH进站渣中T.Fe+MnO≤12%，钢水中自由氧含量0.045-0.055%，RH脱碳结束钢水中自由氧含量≤0.035%，RH出站渣中T.Fe+MnO≤5%。

4.根据权利要求2所述的一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，其特征在于，所述转炉出钢和RH工序中所用的渣面脱氧剂主要成分按质量百分数为CaO：25-35%、Al₂O₃：20-30%、MgO：5-10%、CaF₂：5-10%、金属铝：15-35%。

5.根据权利要求1所述的一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法，其特征在于，连铸过程连续浇注炉数≥15炉/中包。