CN113430331A - 消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法。本发明的一种消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，包括：AOD精炼、LF精炼及连铸；其中，AOD精炼过程中加入铝丸、石灰、萤石和铝粉进行深脱氧和调渣。LF精炼过程中喂入稀土线。连铸采用镁锆质扩径水口。本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，可以有效减少高含量稀土的氧化烧损以及稀土夹杂物的聚集，稀土收得率达到40％～65％。

Description

消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法。
背景技术
为提高材料的高温抗氧化性，不锈钢中需要添加一定量的稀土。与普通碳钢或其它合金钢将稀土作为弥散强化元素不同，不锈钢中的稀土加入量通常较高，达到0.03％～0.20％。由于稀土元素活泼，在钢中反应性强，高含量稀土与氧硫等元素有较强的亲和力，易形成大量稀土夹杂物，这也给冶炼和连铸过程带来了一系列的问题，其中最为突出的是连铸过程稀土夹杂物聚集引起的水口结瘤堵塞问题，严重时可导致连铸更换水口、断浇以及铸坯夹杂缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法及高稀土不锈钢。
具体的，本发明的一种消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，包括：AOD精炼、LF精炼及连铸；其中，AOD精炼过程中加入铝丸、石灰、萤石和铝粉进行深脱氧和调渣。LF精炼过程中喂入稀土线。连铸采用镁锆质扩径水口。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，所述铝丸的量为2～5kg/t钢，所述铝粉的加入量为1.5～2kg/t钢，所述石灰的加入量为10～15kg/t钢，所述萤石的加入量为8～10kg/t钢。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，所述AOD精炼过程中，底吹氩气的流量为吨钢0.4～0.6Nm3/min。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，AOD出钢前用氩气将钢包排空，钢包渣厚为150～200mm。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，LF精炼时，炉渣成分包括：CaO 40～50％、SiO2 0～8％、Al2O3 20～30％、MgO 5～10％、CaF2 10～20％。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，LF精炼时，喂入稀土包芯线，喂线速度150～180m/min。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，喂入稀土包芯线时，底吹氩搅拌流量为吨钢1.0～2.5NL/min，喂线结束后继续搅拌5～15min。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，按重量百分比计，所述稀土包芯线中稀土Re≥95％。
上述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，所述连铸采用镁锆质扩径水口。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，可以有效减少高含量稀土的氧化烧损，稀土收得率达到40％～65％；
(2)本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，可以有效减少稀土夹杂物生成和聚集，显著减少大尺寸簇状夹杂物，避免水口结瘤；
(3)本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，实现了高稀土含量下不锈钢稳定连浇炉数两炉以上，消除了铸坯表面和内部夹杂缺陷。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本发明主要针对高稀土不锈钢连铸过程水口结瘤问题，提供一种通过减少大尺寸稀土夹杂物从而避免水口结瘤的解决方案。
具体的，本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，包括：AOD精炼、LF精炼及连铸；其中，AOD精炼过程中包括加入铝丸、铝粉、石灰和萤石进行深脱氧和调渣。LF精炼过程中喂入稀土线。连铸采用镁锆质扩径水口。
优选的，在AOD炉中，钢液完成成分配制、脱碳、还原及扒渣等工序后，加入铝丸、石灰和萤石，底吹氩气搅拌2-8分钟，再向渣面加入铝粉。
其中，AOD炉的冶炼温度为常规的，本发明在此不做具体限定。
优选的，所述扒渣为扒去90％以上的炉渣。
其中，在AOD炉中加入铝丸可以对钢液深脱氧，加入铝粉、石灰和萤石的用于调整渣系氧化性实现扩散脱氧。
优选的，石灰中CaO含量大于90％，萤石中CaF2含量大于80％，铝丸中Al含量≥99％，铝粉中Al含量＞95％。
优选的，所述铝丸的量为2～5kg/t钢，所述铝粉的加入量为1.5～2kg/t钢，所述石灰的加入量为10～15kg/t钢，所述萤石的加入量为8～10kg/t钢。
其中，当铝丸的加入量小于2kg/t钢或粉加入量小于1.5kg/t钢时，则达不到深脱氧目的；当铝丸的加入量大于5kg/t钢时或铝粉加入量大于2kg/t钢时，则Al含量高。
进一步优选的，在AOD炉中加入铝丸、石灰和萤石后，按照吨钢0.4～0.6Nm3/min的流量底吹氩气，搅拌2～8min后摇炉；向渣面加入铝粉后，按照吨钢0.4～0.6Nm3/min的流量底吹氩气，搅拌2～5min。
其中，加入铝粉后，本发明通过继续底吹氩气搅拌2～5min，可以促进钢渣反应平衡。当搅拌时长小于2分钟时，则钢渣反应未达到平衡；当搅拌时长大于5分钟时，则钢液温降大。
优选的，AOD出钢前用氩气将钢包排空，钢包渣厚为150～200mm。
本发明通过将钢包提前用氩气排空，可以避免空气中的氧气与钢液接触造成的二次氧化，进一步的，通过将钢包渣厚控制在150～200mm范围，可以实现钢液与空气的有效隔离。
在LF精炼过程中，还包括根据目标钢种的成分要求对钢液的成分及温度进行微调的过程。
其中，LF炉的冶炼温度为常规的，本发明在此不做具体限定。
LF精炼时，炉渣成分包括：CaO 40～50％、SiO2 0～8％、Al2O3 20～30％、MgO 5～10％、CaF2 10～20％。本发明的炉渣保证流动性和夹杂物吸附的同时，与稀土反应性弱，避免了稀土大量氧化形成夹杂物以及水口结瘤物。
LF精炼时，喂入稀土包芯线，喂线速度150～180m/min。
喂入稀土包芯线时，底吹氩搅拌流量为吨钢1.0～2.5NL/min，喂线结束后继续搅拌5～15min。
进一步优选的，按重量百分比计，所述稀土包芯线中稀土Re≥95％。
进一步优选的，所述稀土包芯线中中稀土合金直径为4～10mm，外层钢皮厚度为1～2mm。
所述连铸采用镁锆质扩径水口。其中，所述扩径水口为铸机标准水口内径基础上增加20％。
本发明通过采用镁锆质扩径水口进行连铸，相比铝碳质水口，镁锆质水口对含Al2O3或稀土夹杂物吸附能力较弱，并且耐钢水侵蚀冲刷，从而减少了水口结瘤物；使用扩径水口进一步降低了稀土夹杂在水口内壁的富集。
本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，可以有效减少高含量稀土的氧化烧损，减少稀土夹杂物生成和聚集，避免水口结瘤，实现了高稀土含量下不锈钢稳定连浇炉数达到两炉以上。
本发明的高稀土不锈钢中≥50μm簇状夹杂物数量≤1个·cm-2，铸坯表面和内部无夹杂缺陷。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
需说明的是，实施例1-3及对比例1中冶炼的钢种为S30815不锈钢，其中，稀土Ce含量0.03～0.08％(重量)，工艺流程为45tAOD—LF—连铸。
实施例1
ⅠAOD兑入母液进行成分配制、脱碳、还原后扒去90％的炉渣；
ⅡAOD直立炉体从料仓加入铝丸2.0kg/t钢，石灰13kg/t钢，萤石10kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.42Nm3/min搅拌3min后摇炉，向渣面加入铝粉1.5kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.4Nm3/min搅拌3min；
ⅢAOD出钢前先用氩气将钢包排空，钢包渣厚160mm；
ⅣLF调整成分、温度，炉渣成分为：CaO：45.2％；SiO2：7.7％；Al2O3：20.1％；MgO：7.7％；CaF2：17.3％；
Ⅴ喂入稀土包芯线，喂线速度150m/min，底吹氩搅拌流量为吨钢1.0NL/min，喂线结束后继续搅拌15min，稀土包芯线合金成分重量百分比为：Ce：85％；La：15％，稀土合金直径为4mm；
Ⅵ连铸采用镁锆质水口。
实施例2
ⅠAOD兑入母液进行成分配制、脱碳、还原后扒去95％以上的炉渣；
ⅡAOD直立炉体从料仓加入铝丸2.5kg/t钢，石灰13.3kg/t钢，萤石8kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.5Nm3/min搅拌5min后摇炉，向渣面加入铝粉2kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.58Nm3/min搅拌3min；
ⅢAOD出钢前先用氩气将钢包排空，钢包渣厚控制在150mm；
ⅣLF调整成分、温度，炉渣成分：CaO：42.6％；SiO2：2.5％；Al2O3：22.7％；MgO：9.0％；CaF2：17.6％；
Ⅴ喂入稀土包芯线，喂线速度180m/min，底吹氩搅拌流量为吨钢2NL/min，喂线结束后继续搅拌10min，稀土包芯线合金成分重量百分比为：Ce：85％；La：15％，稀土合金直径为4mm；
Ⅵ连铸采用镁锆质扩径水口。
实施例3
ⅠAOD兑入母液进行成分配制、脱碳、还原后扒去95％以上的炉渣；
ⅡAOD直立炉体从料仓加入铝丸5kg/t钢，石灰12.5kg/t钢，萤石8kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.5Nm3/min搅拌8min后摇炉，向渣面加入铝粉2kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.6Nm3/min搅拌5min；
ⅢAOD出钢前先用氩气将钢包排空，钢包渣厚控制在180mm；
ⅣLF调整成分、温度，炉渣成分：CaO：45.2％；SiO2：1.23％；Al2O3：27.3％；MgO：8.2％；CaF2：16.5％；
Ⅴ喂入稀土包芯线，喂线速度180m/min，底吹氩搅拌流量为吨钢2.5L/min，喂线结束后底吹流量吨钢1.0NL/min继续搅拌15min，稀土包芯线合金成分重量百分比为：Ce：85％；La：15％，稀土合金直径为6mm；
Ⅵ连铸采用镁锆质扩径水口。
对比例1
ⅠAOD兑入母液进行成分配制、脱碳、还原以及扒渣；
ⅡAOD直立炉体从料仓加入石灰10kg/t钢，萤石10kg/t钢，底吹氩气流量按照吨钢0.38Nm3/min搅拌2～8min后摇炉；
ⅢLF调整成分、温度，炉渣成分：CaO：52.1％；SiO2：14.5％；Al2O3：4.3％；MgO：5.9％；CaF2：18.4％；
Ⅳ喂入稀土包芯线，喂线速度150m/min，底吹氩搅拌流量为吨钢3L/min，喂线结束后继续搅拌15min，稀土包芯线合金成分重量百分比为：Ce：85％；La：15％，稀土合金直径为4mm；
Ⅴ连铸采用铝碳质水口。
实施效果测试
对实施例1-3及对比例1中连铸获得的铸坯进行测试，其中，稀土收得率、连铸单炉塞棒位置变化值及铸坯中≥50μm簇状夹杂物数量的测试方法均采用本领域现有的方法，本发明在此不做赘述，测试结果见表1。
表1实施例1-3及对比例1的实施效果测试结果汇总
Figure BDA0003120289310000061
Figure BDA0003120289310000071
通过表1的示出的结果可以看出，本发明的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法不仅可以有效减少高含量稀土的氧化烧损，还可以减少稀土夹杂物生成和聚集，显著减少大尺寸簇状夹杂物，避免水口结瘤。而且，本发明还可以实现高稀土含量下不锈钢稳定连浇炉数达到两炉以上，消除了铸坯表面和内部夹杂缺陷。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，包括：AOD精炼、LF精炼及连铸；其中，AOD精炼过程中加入铝丸、石灰、萤石和铝粉进行深脱氧和调渣。
2.根据权利要求1所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，所述铝丸的量为2～5kg/t钢，所述铝粉的加入量为1.5～2kg/t钢，所述石灰的加入量为10～15kg/t钢，所述萤石的加入量为8～10kg/t钢。
3.根据权利要求1所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，所述AOD精炼过程中，底吹氩气的流量为吨钢0.4～0.6Nm3/min。
4.根据权利要求1所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，AOD出钢前用氩气将钢包排空，钢包渣厚为150～200mm。
5.根据权利要求1所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，LF精炼时，炉渣成分包括：CaO 40～50％、SiO2 0～8％、Al2O3 20～30％、MgO 5～10％、CaF2 10～20％。
6.根据权利要求1所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，LF精炼时，喂入稀土包芯线，喂线速度150～180m/min。
7.根据权利要求6所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，喂入稀土包芯线时，底吹氩搅拌流量为吨钢1.0～2.5NL/min，喂线结束后继续搅拌5～15min。
8.根据权利要求6所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述稀土包芯线中稀土Re≥95％。
9.根据权利要求1所述的消除高稀土不锈钢水口结瘤的方法，其特征在于，所述连铸采用镁锆质扩径水口。
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