CN113249647A - 一种提高可浇性的耐候钢制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种提高可浇性的耐候钢制备方法，属于金属冶炼技术领域，方法包括：将耐候钢的铁水进行预处理、转炉冶炼、精炼和连铸，获得耐候钢铸坯；其中，在转炉冶炼的出钢过程中，向所述铁水加入造渣剂以使转炉炉渣的成分以重量分数计为：CaO：50％‑53％、Al2O3：24％‑27％、SiO2：15％‑17％，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；通过调整转炉出钢渣料，优化精炼渣系成分，取消钙处理工艺，实现了非钙处理调整渣系改善耐候钢可浇性，具有较高的工艺应用价值，操作简便，摆脱传统工艺采用钙处理导致钢液氧化，钢中夹杂物数量增加的问题。

Description

一种提高可浇性的耐候钢制备方法
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，特别涉及一种提高可浇性的耐候钢制备方法。
背景技术
在转炉冶炼时，常采用AI脱氧，由于采用Al粒脱氧生成大量Al2O3类夹杂物，铁水中Al2O3类夹杂物较多，容易造成浸入式水口堵塞。当堵塞物聚集到一定程度后造成脱落并随铁水流入结晶器，被凝固铸坯捕获后形成大颗粒夹杂物，影响铸坯质量，制约连浇炉数提高，严重时需被迫更换浸入式水口或导致非计划停浇事故。
为了降低钢中Al2O3夹杂，或者把不得已残留在钢中的Al2O3夹杂，改质为对钢产品性能危害较小的夹杂物，钙处理工艺有很显著的效果，在世界各钢厂得到了广泛的应用。铁水经钙质处理，能有效提高铁水纯净度，使高熔点脱氧产物Al2O3(熔点2052℃)转化为低熔点的12CaO·7Al2O3(熔点1455℃)或3CaO·Al2O3(熔点1535℃)，快速聚集上浮去除，从而有效防止中包水口结瘤，保证连铸生产顺行。
发明内容
申请人在发明过程中发现：钙处理后，钢液中夹杂物平均尺寸有减小的趋势，夹杂数量明显增多，特别是≤5μm的夹杂物数量显著增加，这些小夹杂物在后续凝固过程，有可能继续聚合形成大尺寸夹杂物，最终导致板卷表面缺陷或质量问题。在喂钙线过程中，现场烟尘大，工人工作环境恶劣，造成钢液二次氧化，成本增加。喂钙线和后续的软吹去夹杂过程，耗时增加，增加了精炼处理周期，降低生产节奏。
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的提高可浇性的耐候钢制备方法。
本发明实施例提供了一种提高可浇性的耐候钢制备方法，所述方法包括：
将耐候钢的铁水进行预处理、转炉冶炼、精炼和连铸，获得耐候钢铸坯；
其中，在转炉冶炼的出钢过程中，向所述铁水加入造渣剂以使转炉炉渣的成分以重量分数计为：CaO：50％-53％、Al2O3：24％-27％、SiO2：15％-17％，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素。
可选的，所述转炉炉渣的碱度R为3.1-3.3。
可选的，所述造渣剂包括石灰、萤石、石英砂和钢砂铝。
可选的，所述石灰的用量为1.6-2.3kg/吨钢，所述萤石的用量为0.5-0.8kg/吨钢，所述石英砂的用量为1.0-1.3kg/吨钢，所述钢砂铝的用量为1.6-2.3kg/吨钢。
可选的，所述耐候钢的成分以重量分数为：C：0.08％-0.11％，Si：0.27％-0.37％，Mn：0.35％-0.50％，P：0.075％-0.100％，S≤0.0050％，Cu：0.25％-0.30％，Ni：0.05％-0.09％，Cr：0.30％-0.55％，Alt：0.025％-0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质。
可选的，所述预处理采用KR脱S装置脱S，其中，脱硫扒渣的扒渣亮面面积≥95％。
可选的，所述精炼采用CAS精炼工艺。
可选的，所述CAS精炼工艺采用底吹氩气搅拌。
可选的，所述CAS精炼工艺的精炼时间为35min-45min。
可选的，所述连铸过程中，塞棒的铁水流量为3L/min-6L/min，上水口的铁水流量为3L/min-4L/min，板间的铁水流量为3L/min-5L/min。
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：
本发明实施例提供的提高可浇性的耐候钢制备方法，方法包括：将耐候钢的铁水进行预处理、转炉冶炼、精炼和连铸，获得耐候钢铸坯；其中，在转炉冶炼的出钢过程中，向所述铁水加入造渣剂以使转炉炉渣的成分以重量分数计为：CaO：50～53％、Al2O3：24～27％、SiO2：15～17％，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；通过调整转炉出钢渣料，优化精炼渣系成分，取消钙处理工艺，实现了非钙处理调整渣系改善耐候钢可浇性，具有较高的工艺应用价值，操作简便，摆脱传统工艺采用钙处理导致钢液氧化，钢中夹杂物数量增加的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
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是本发明实施例提供的方法的流程图。
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。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种提高可浇性的耐候钢制备方法，所述方法包括：
S1.将耐候钢的铁水进行预处理、转炉冶炼、精炼和连铸，获得耐候钢铸坯；本实施例中，耐候钢的成分以重量分数为：C：0.08％-0.11％，Si：0.27％-0.37％，Mn：0.35％-0.50％，P：0.075％-0.100％，S≤0.0050％，Cu：0.25％-0.30％，Ni：0.05％-0.09％，Cr：0.30％-0.55％，Alt：0.025％-0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，在转炉冶炼的出钢过程中，向所述铁水加入造渣剂以使转炉炉渣的成分以重量分数计为：CaO：50％-53％、Al2O3：24％-27％、SiO2：15％-17％，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素。
CaO作为转炉造渣料来保证脱磷，控制CaO的质量分数为50～53％的原因是为了在保证脱磷效果的前提下控制成本，该质量分数取值过大的不利影响是造成石灰的浪费，增加成本，过小的不利影响是炉渣碱度降低，不利于脱磷；
Al2O3的作用是保证炉渣吸附夹杂物能力，控制Al2O3的质量分数为24～27％的原因是申请人发现在此范围最佳吸附夹杂能力高，该质量分数取值过大的不利影响是不利于吸收钢液中夹杂，过小的不利影响是不易生成炉渣，化渣速度慢；
SiO2是转炉吹炼过程钢液中Si元素被氧化产生于转炉渣中，控制SiO2的质量分数为15～17％，该质量分数取值过大的不利影响是会腐蚀炉壳,降低炉壳使用寿命，过小的不利影响是炉渣成碱度高，炉渣流动性不好；
作为一种可选的实施方式，转炉炉渣的碱度R为3.1-3.3。
控制转炉炉渣的碱度R为3.1-3.3的原因是根据热力学分析，R值保证在3.1-3.5范围，可保证渣-钢液-夹杂物三者之间平衡，有效控制钢液中夹杂物的成分。
作为一种可选的实施方式，造渣剂包括石灰、萤石、石英砂和钢砂铝。具体而言，石灰的用量为1.6-2.3kg/吨钢，所述萤石的用量为0.5-0.8kg/吨钢，所述石英砂的用量为1.0-1.3kg/吨钢，所述钢砂铝的用量为1.6-2.3kg/吨钢。
石灰的作用是脱钢液中硫元素，控制石灰的用量为1.6-2.3kg/吨钢的原因是有效脱除钢液中硫磷元素，该用量取值过大的不利影响是造成钢液温降大，过小的不利影响是不能有效脱钢液中硫和磷；
萤石的作用是保证渣料的流动性，控制萤石的用量为0.5-0.8kg/吨钢，该用量取值过大的不利影响是对炉衬侵蚀，恶化环境，过小的不利影响是起不到保证渣流动性的作用；
石英砂的作用是控制渣系的碱度值处于合理范围，控制石英砂的用量为1.0-1.3kg/吨钢的原因是形成渣-钢-夹杂物平衡，该用量取值过大的不利影响是渣系碱度降低不利于脱磷，过小的不利影响是渣系碱度增加，转炉渣粘流动性差；
钢砂铝的作用是脱转炉中的氧，控制钢砂铝的用量为1.6-2.3kg/吨钢，该用量取值过大的不利影响是钢液中增加铝含量，浪费成本，过小的不利影响是不能有效脱除转炉中氧含量。
作为一种可选的实施方式，预处理采用KR脱S装置脱S，其中，KR脱硫扒渣要求扒渣干净，具体而言，脱硫扒渣的扒渣亮面面积≥95％，结束目标S≤0.0010％控制，结束S≤0.0020％可入炉。
作为一种可选的实施方式，精炼采用CAS精炼工艺，其中，CAS精炼工艺采用底吹氩气搅拌，本实施例中，转炉出钢铁水进CAS站测温，取样，加大吹氩量排渣，浸渍罩下降，CAS参考周期：35-45min，目标周期40min，处理结束不进行Ca处理及软吹。
作为一种可选的实施方式，连铸环节做好全保护浇注，在保证结晶器液面稳定的前提下按上限控制，具体配比为塞棒3-6L/min，上水口3-4L/min，板间3-5L/min。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的提高可浇性的耐候钢制备方法进行详细说明。
实施例1
炼钢各生产一浇次3炉耐候钢，工艺路线为转炉→CAS→铸机，断面950mm，拉速1.3m/min，过程恒拉速浇铸。炉后小粒石灰600kg，萤石200kg，出钢未改质。入炉铁水温度为1388℃，S含量为0.0008％，转炉吹炼结束出钢温度1691℃，出钢加入小粒石灰2.0kg/吨钢，萤石0.65kg/吨钢，石英砂为1.2kg/吨钢，钢砂铝为2.0kg/吨钢；转炉炉渣平均成分为CaO：51.5％、Al2O3：26.2％、SiO2：16.1％，碱度R为3.2，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；转炉出钢铁水进CAS站测温，取样，加大吹氩量排渣，浸渍罩下降，CAS处理周期为38min，处理结束不进行Ca处理及软吹，镇静31min；连铸环节做好全保护浇注，在保证结晶器液面稳定的前提下，按上限控制，具体配比为塞棒3-6L/min，上水口3-4L/min，板间3-5L/min。
实施例2
炼钢各生产一浇次3炉耐候钢，工艺路线为转炉→CAS→铸机，断面950mm，拉速1.3m/min，过程恒拉速浇铸。炉后小粒石灰600kg，萤石200kg，出钢未改质。入炉铁水温度为1388℃，S含量为0.0008％，转炉吹炼结束出钢温度1691℃，出钢加入小粒石灰1.6kg/吨钢，萤石0.5kg/吨钢，石英砂为1.0kg/吨钢，钢砂铝为1.6kg/吨钢；转炉炉渣平均成分为CaO：52.1％、Al2O3：25.3％、SiO2：16.6％，碱度R为3.13，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；转炉出钢铁水进CAS站测温，取样，加大吹氩量排渣，浸渍罩下降，CAS处理周期为38min，处理结束不进行Ca处理及软吹，镇静31min；连铸环节做好全保护浇注，在保证结晶器液面稳定的前提下，按上限控制，具体配比为塞棒3-6L/min，上水口3-4L/min，板间3-5L/min。
实施例3
炼钢各生产一浇次3炉耐候钢，工艺路线为转炉→CAS→铸机，断面950mm，拉速1.3m/min，过程恒拉速浇铸。炉后小粒石灰600kg，萤石200kg，出钢未改质。入炉铁水温度为1388℃，S含量为0.0008％，转炉吹炼结束出钢温度1691℃，出钢加入小粒石灰2.3kg/吨钢，萤石0.8kg/吨钢，石英砂为1.3kg/吨钢，钢砂铝为2.3kg/吨钢；转炉炉渣平均成分为CaO：52.3％、Al2O3：24.3％、SiO2：15.9％，碱度R为3.28，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；转炉出钢铁水进CAS站测温，取样，加大吹氩量排渣，浸渍罩下降，CAS处理周期为38min，处理结束不进行Ca处理及软吹，镇静31min；连铸环节做好全保护浇注，在保证结晶器液面稳定的前提下，按上限控制，具体配比为塞棒3-6L/min，上水口3-4L/min，板间3-5L/min。
对比例1
炼钢各生产一浇次3炉耐候钢，工艺路线为转炉→CAS→铸机，断面950mm，拉速1.3m/min，过程恒拉速浇铸。炉后小粒石灰600kg，萤石200kg，出钢未改质。入炉铁水温度为1388℃，S含量为0.0008％，转炉吹炼结束出钢温度1691℃，出钢加入小粒石灰3kg/吨钢，萤石1.2kg/吨钢，石英砂为2kg/吨钢，钢砂铝为3kg/吨钢；转炉炉渣平均成分为CaO：57.0％、Al2O3：26.5％、SiO2：14.3％，碱度R为3.98，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；转炉出钢铁水进CAS站测温，取样，加大吹氩量排渣，浸渍罩下降，CAS处理周期为38min，处理结束不进行Ca处理及软吹，镇静31min；连铸环节做好全保护浇注，在保证结晶器液面稳定的前提下，按上限控制，具体配比为塞棒3-6L/min，上水口3-4L/min，板间3-5L/min。
对比例2
炼钢各生产一浇次3炉耐候钢，工艺路线为转炉→CAS→铸机，断面950mm，拉速1.3m/min，过程恒拉速浇铸。炉后小粒石灰600kg，萤石200kg，出钢未改质。入炉铁水温度为1388℃，S含量为0.0008％，转炉吹炼结束出钢温度1691℃，出钢加入小粒石灰1kg/吨钢，萤石0.3kg/吨钢，石英砂为0.5kg/吨钢，钢砂铝为1.0kg/吨钢；转炉炉渣平均成分为CaO：26.2％、Al2O3：27.4％、SiO2：13.0％，碱度R为4.32，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素；转炉出钢铁水进CAS站测温，取样，加大吹氩量排渣，浸渍罩下降，CAS处理周期为38min，处理结束不进行Ca处理及软吹，镇静31min；连铸环节做好全保护浇注，在保证结晶器液面稳定的前提下，按上限控制，具体配比为塞棒3-6L/min，上水口3-4L/min，板间3-5L/min。
观察实施例1-3和对比例1-2的冶炼情况，见下表：
浇铸液位波动情况 浇铸水口堵塞情况
实施例1 平稳 无明显堵塞
实施例2 平稳 无明显堵塞
实施例3 平稳 无明显堵塞
对比例1 结晶器液面波动大 水口一侧发生堵塞
对比例2 结晶器液面波动大 水口两侧均发生堵塞
通过观察实施例的浇铸情况及上表的数据可得，采用本实施例提供的方法，浇铸过程的液位波动平稳，通过实际操作可发现：此方法操作简便，效果显著，可及时对浇铸水口进行观察，始终未发现明显堵塞，浇铸良好，塞棒棒位上涨不大，铸坯夹杂物评级合理，而通过观察对比例浇铸情况及数据和实施例对比可得，当造渣剂的配比不在本实施例提供的范围内时，会出现结晶器液位波动较大，同时浇铸结束水口发生一定程度的堵塞。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的方法通过调整转炉出钢渣料，优化精炼渣系成分，取消钙处理工艺，实现了非钙处理调整渣系改善耐候钢可浇性；
(2)本发明实施例提供的方法具有较高的工艺应用价值，操作简便，摆脱传统工艺采用钙处理导致钢液氧化，钢中夹杂物数量增加的问题；
(3)本发明实施例提供的方法的浇铸过程液位波动平稳，通过该方法可发现此方法操作简便，效果显著，可及时对浇铸水口进行观察未发现明显堵塞，浇铸良好，塞棒棒位上涨不大，铸坯夹杂物评级合理。
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 (10)

1.一种提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将耐候钢的铁水进行预处理、转炉冶炼、精炼和连铸，获得耐候钢铸坯；
其中，在转炉冶炼的出钢过程中，向所述铁水加入造渣剂以使转炉炉渣的成分以重量分数计为：CaO：50％-53％、Al2O3：24％-27％、SiO2：15％-17％，其余为FeO、MnO和不可避免的残余元素。
2.根据权利要求1所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述转炉炉渣的碱度R为3.1-3.3。
3.根据权利要求1所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述造渣剂包括石灰、萤石、石英砂和钢砂铝。
4.根据权利要求3所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述石灰的用量为1.6-2.3kg/吨钢，所述萤石的用量为0.5-0.8kg/吨钢，所述石英砂的用量为1.0-1.3kg/吨钢，所述钢砂铝的用量为1.6-2.3kg/吨钢。
5.根据权利要求1所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述耐候钢的成分以重量分数为：C：0.08％-0.11％，Si：0.27％-0.37％，Mn：0.35％-0.50％，P：0.075％-0.100％，S≤0.0050％，Cu：0.25％-0.30％，Ni：0.05％-0.09％，Cr：0.30％-0.55％，Alt：0.025％-0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述预处理采用KR脱S装置脱S，其中，脱硫扒渣的扒渣亮面面积≥95％。
7.根据权利要求1所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述精炼采用CAS精炼工艺。
8.根据权利要求7所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述CAS精炼工艺采用底吹氩气搅拌。
9.根据权利要求7所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述CAS精炼工艺的精炼时间为35min-45min。
10.根据权利要求1所述的提高可浇性的耐候钢制备方法，其特征在于，所述连铸过程中，塞棒的铁水流量为3L/min-6L/min，上水口的铁水流量为3L/min-4L/min，板间的铁水流量为3L/min-5L/min。
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