CN114032355B - 一种超低磷连铸钢坯及其生产方法和应用 - Google Patents

一种超低磷连铸钢坯及其生产方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种超低磷连铸钢坯及其生产方法和应用。该生产方法包括铁水预处理、转炉双联脱磷脱碳工序、LF精炼、RH真空精炼和连铸，其中，所述转炉双联脱磷脱碳工序包括脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼，并限定了脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼过程中的枪位、供氧量、底吹流量，以及炉渣、碱度等参数。该方法制得的连铸钢坯的磷、硫、氮、氢等杂质的含量极低，提高了钢水的清洁度，制得的钢坯的质量稳定、纯净度高，钢坯中心不会出现疏松等缺陷，克服了现有技术中传统转炉单渣或双渣导致的回磷问题。

Description

一种超低磷连铸钢坯及其生产方法和应用
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种超低磷连铸钢坯及其生产方法和应用。
背景技术
近年来，超大型集装箱船发展迅速，最大装载数从10000TEU发展到24000TRU。在此过程中，大厚度高强止裂钢起到了重要作用，这类钢材具有优异的止裂性能，可防止舱口围板、甲板等部位发生脆性断裂，提高集装箱船的承载能力和安全性。
目前已实现商业应用的最高级别止裂钢为460MPa级(EH47)，最大厚度为100mm，要求钢板-10℃止裂韧性Kca≥8000N/mm3/2，对钢板的低温韧性提出了很高要求。冶金质量对钢板的低温韧性和止裂韧性影响很大，必须严格控制有害元素含量、减少大型夹杂物、降低宏观偏析，才能提供满足低温性能要求的板坯。
中国专利文献CN112680557A公开了一种超低磷钢冶炼脱磷方法，该方法转炉沸腾出钢，在LF造渣完成后通电升温，温度达标后加碳粉、搅拌造泡沫渣，并使泡沫渣溢出从而排除含磷渣，使LF出钢磷含量小于0.02％，甚至可以达到小于0.01％；但该方法在LF进行脱磷时，由于脱磷反应为放热反应，LF钢水加热到1590℃以上再进行造泡沫渣，电极周围的炉渣温度高，使钢水发生回磷，很难达到较好的脱磷效果；另外，在造泡沫渣时加入碳粉并开底吹搅拌，钢水会发生剧烈的碳氧反应，并加之摇晃钢包车，会使得在排渣的过程中钢水发生喷溅，烧坏钢包车线缆，不符合实际生产。
中国专利文献CN112662839A公开了一种钢水炉外脱磷生产超低磷钢的方法，该方法使用转炉-精炼-RH真空处理-连铸流程，但是该方法碱度过高，在冶炼过程中容易炉渣黏稠、结壳，另外，TFe质量分数在21-30％，炉渣氧化性非常强，由于冶炼过程中使用的耐材都含有碳，高氧化性炉渣对耐材的侵蚀非常严重，侵蚀的耐材进行钢水后，不利于钢水洁净度的提升，影响产品质量。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中不能制得超低磷、低氧、低气体含量、高纯净度及低偏析的止裂钢以及在制备工艺中易出现回磷等问题，从而提供一种超低磷连铸钢坯及其生产方法和应用。
为此，本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种超低磷连铸钢坯的生产方法，包括铁水预处理、转炉双联脱磷脱碳工序、LF精炼、RH真空精炼和连铸；
所述转炉双联脱磷脱碳工序包括脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼；
所述脱磷转炉冶炼的步骤包括，加入废钢、预处理后铁水和第一造渣剂进行吹炼，吹炼前4min的枪位为2.2-2.5m，供氧量为23000-26000Nm3/h，底吹流量为800-1000Nm3/h，吹炼进行4min后调整枪位为2.5-2.8m，供氧量为21000-23000Nm3/h，底吹流量为1200-1500Nm3/h，脱磷转炉冶炼终点钢水的温度为1330-1380℃，P≤0.020％，C含量为3.0-3.6％，炉渣碱度为1.8-2.3；
所述脱碳转炉冶炼的步骤包括，加入脱磷后的钢水、镍、铜、钼铁和第二造渣剂进行吹炼，吹炼前3min的枪位1.9-2.1m，供氧量33000-35000Nm3/h，底吹流量500-800Nm3/h，吹炼进行3min后调整枪位为1.8-2.0m，供氧量35000-37000Nm3/h，底吹流量1000-1200Nm3/h，吹炼结束前4min调整枪位为1.6-1.8m，供氧量37000-40000Nm3/h，底吹流量1300-1500Nm3/h，脱碳转炉冶炼终点钢水的温度为1620-1650℃，终渣碱度为3.5-5.0，P≤0.0040％，C含量为0.02-0.05％。
以脱磷转炉冶炼出钢量为基准，所述第一造渣剂中的石灰的用量为16-20kg/t，轻烧的用量为8-12kg/t，球团的用量为18-22kg/t；
所述石灰至少分两步加入，在吹炼开始前加入50-70wt％的石灰，吹炼4min后加入30-50％的石灰；
所述轻烧至少分两步加入，在吹炼开始前加入60-70wt％的轻烧，吹炼4min后加入30-40％的轻烧；
所述球团至少分两步加入，在吹炼开始前加入70-80wt％的球团，吹炼4min后加入20-30％的球团。
以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，所述第二造渣剂中的石灰的用量为20-25kg/t，轻烧的用量为5-10kg/t，球团的用量为15-20kg/t；
所述石灰至少分三步加入，吹炼开始前加入50-60wt％的石灰，吹炼3-5min时加入20-30wt％的石灰，吹炼结束前4min加入20-30wt％的石灰；
所述轻烧至少分三步加入，吹炼开始前加入40-50wt％的轻烧，吹炼3-5min时加入25-35wt％的轻烧，吹炼结束前4min加入15-35wt％的轻烧；
所述球团至少分三步加入，吹炼开始前加入30-40wt％的球团，吹炼3-5min时加入30-40wt％的球团，吹炼结束前4min加入20-40wt％的球团。
所述脱磷转炉冶炼中，废钢的质量是废钢和预处理后铁水总质量的5-10％；
所述脱碳转炉冶炼中，以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，镍的用量为4-8kg/t、铜的用量为2.5-6.5kg/t，钼铁的用量为0.65-1.65kg/t。脱碳转炉冶炼的出钢量一般为180-185t。
所述脱碳转炉冶炼还包括出钢的步骤；
所述出钢的具体步骤包括，调整底吹流量为300-500NL/min，在脱碳后的钢水中加入第一合金，在出钢完成50-60％时保证第一合金全部加完，然后加入第三造渣剂，在出钢完成70-80％时保证第三造渣剂全部加完，出钢完成后调整底吹流量为100-300NL/min；
其中，所述第一合金包括铝、硅铁和锰，在添加第一合金时，按照铝、硅铁和锰的顺序依次加入，以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，铝、硅铁和锰的加入量分别为1.0-2.5kg/t、1.5-7kg/t、14-20kg/t；
以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，所述第三造渣剂包括石灰和合成渣，加入量分别为3.5-5.5kg/t、1.5-3.5kg/t；
采用大口径出钢孔快速出钢，所述出钢的时间不超过3min。
所述LF精炼的具体步骤包括，在钢水中加入第二合金和第四造渣剂LF精炼终点钢水的温度为1605-1625℃，炉渣碱度为5-8，C/A比为1.5-2.0；C/A为CaO和Al2O3的质量比；
所述第二合金包括铝、硅铁和锰；
所述第四造渣剂包括石灰和合成渣。
LF精炼中第二合金和第四造渣剂的目的是做微调整，制得符合要求的目标成分和含量即可，其用量可以根据LF精炼进站成分和连铸坯目标成分确定。
LF精炼中的温度和成分达标后出钢，进入下一操作步骤。
LF精炼的前8min内底吹流量为400-600NL/min，后调整底吹流量为100-200NL/min。
所述铁水预处理的步骤包括，对铁水进行脱硫，脱硫后的脱硫渣扒渣率≥96％，S含量≤0.0010％，出站温度为1330-1380℃。可选的，铁水预处理中进站铁水量为175-185t，到站温度≥1400℃，铁水中硫含量≤0.040％，碳含量为4.0-4.5％，硅含量为0.2-0.5％，磷含量≤0.09％，其余为铁和不可避免的杂质。
所述RH真空精炼的具体步骤包括，真空度降至2mbar以下进行深真空处理，脱气时间至少为15min，控制气体流量为120-150NL/min，然后加入钛铁合金进行合金化，调整气体流量为150-200NL/min，合金化的时间至少为8min；
合金化结束后进行净循环，时间不少于8min。
所述连铸的具体步骤包括，将RH真空精炼的钢水吊至连铸平台静置至少10min，然后浇注，中包过热度为10-25℃，采用压下工艺，二冷段开电磁搅拌；
所述二冷电磁搅拌的功率为8-12kHz，电流为500-800A，凝固末端压下量为5-10mm。
本发明还提供了一种上述生产方法制得的连铸钢坯，所述连铸钢坯中T.O≤0.0012％，S≤0.0015％，P≤0.005％，H≤0.00015％，N≤0.0025％。
连铸钢坯中各化学成分的质量百分数如下：C为0.03-0.08％，Si为0.1-0.5％，Mn为1.5-2.0％，Ni为0.4-0.8％，Cu为0.25-0.65％，Mo为0.04-0.10％，Nb为0.04-0.10％，Ti为0.008-0.03％，V为0.008-0.025％，Al为0.015-0.055％，P≤0.005％，S≤0.0015％，N≤0.002％，H≤2ppm。
本发明还提供了一种上述生产方法制得的连铸钢坯或上述连铸钢坯作为止裂钢的应用。
废钢、镍、铜、钼铁都需要在300-500℃下烘烤0.5-1h，使其水含量≤0.05％，废钢中S含量≤0.0035％，镍中S含量≤0.005％，铜中S含量≤0.01％，钼铁中S含量≤0.01％。
第一合金和第二合金中的铝、硅铁、锰，以及钛铁合金需要在200-300℃下烘烤1-1.5h，使其水分≤0.03％，铝中S含量≤0.010％、硅铁中S含量≤0.005％、锰中S含量≤0.015％、钛铁合金中S含量≤0.005％。
石灰和合成渣需要在制备完成36h内使用，全程密封保存，石灰的主要成分为CaO≥95％、H2O≤0.1％、S≤0.02％，以及不可避免杂质。合成渣的主要成分为30-40％CaO、35-45％Al2O3、15-25％金属铝、3-8％SiO2、S≤0.015％、H2O≤0.15％，以及不可避免杂质。
所述连铸钢坯中T.O≤0.0012％，S≤0.0015％，P≤0.005％，H≤0.00015％，N≤0.0025％，夹杂物尺寸≤5μm占比达到95％以上，最大尺寸夹杂物不超过35μm，铸坯中心C偏析小于C0.5级。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的超低磷连铸钢坯的生产方法，该生产方法包括铁水预处理、转炉双联脱磷脱碳工序、LF精炼、RH真空精炼和连铸，其中，所述转炉双联脱磷脱碳工序包括脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼，并限定了脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼过程中的枪位、供氧量、底吹流量，以及炉渣、碱度等参数。该方法制得的连铸钢坯的磷、硫、氮、氢等杂质的含量极低，，提高了钢水的清洁度，制得的钢坯的质量稳定、纯净度高，钢坯中心不会出现疏松等缺陷，克服了现有技术中传统转炉单渣或双渣导致的回磷问题。
本发明通过脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼中的枪位、钢水温度、碱度、供氧量、底吹流量等参数的配合作用，提高了脱磷效果，将脱碳转炉冶炼钢水中的磷含量控制在0.004％以下，减少了钢水中的杂质，提高了钢坯的洁净度。脱磷转炉冶炼利用低钢水温度、高枪位、低碱度，保证了低温虾炉渣的流动性，脱碳转炉冶炼采用高碱度保证了磷容量，避免了下渣回磷的问题。
2.本发明提供的超低磷连铸钢坯的生产方法，通过调整脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼中第一造渣剂和第二造渣剂的添加方式，可以控制脱磷和脱碳过程中的温度，不会出现温度过高或过低的问题；造渣剂和钢水反应，还能调节炉渣碱度，提高钢水的氧化性，有利于脱除钢水中的磷，不会腐蚀钢包，减少钢水的损耗。
3.本发明提供的超低磷连铸钢坯的生产方法，通过在脱碳后的钢水中加入第一合金和第三造渣剂，可以达到脱氧和脱硫的效果，同时还有助于缩短LF精炼的通电时间，减少N的增加量，有助于N、H、S等元素的稳定控制。
4.本发明提供的超低磷连铸钢坯的生产方法，通过对LF精炼中的炉渣碱度、C/A比等参数进行控制，可以保证炉渣和钢水的流动性，有助于脱除钢水中的硫，提高钢水的洁净度。
通过对连铸中的过热度和二冷电磁搅拌等参数进行控制，有助于改善铸坯中心疏松等缺陷，进一步提高连铸钢坯的质量。
本发明采用转炉双联工艺进行脱磷脱碳，采用KR铁水预处理将铁水硫含量脱至15ppm以下，然后扒渣处理，减少带入转炉的硫含量，转炉、精炼、真空均使用低硫原料，减少带硫量，同时LF精炼高碱度铝酸钙渣系进一步深脱硫，确保了钢水中极低的硫含量。在脱磷转炉中加入清洁废钢和铁水，控制各个参数可以保证磷的脱除效果，以及避免回磷问题；在脱碳转炉中加入低磷半钢、废钢、造渣剂，采用低废钢比，大底吹搅拌、低枪位、高供氧进行吹炼，然后出钢，在出钢过程中将合金、合成渣、石灰等在出钢的过程中加入，利用钢水混冲进行快速脱氧合金化以及造渣，有利于脱氧脱硫，然后运至LF精炼，前期开大底吹搅拌快速调渣、脱硫，然后改为中小底吹微调钢水成分、温度及去除夹杂物，底吹搅拌强度的降低有利于减少精炼过程吸气，成分温度均达标后运至RH进行真空处理。RH进站快速抽真空，在深真空下处理15min以上有助于快速脱气、去除夹杂物，RH破空不进行钙处理，有助于提高钢水的洁净度，这是因为该钢种含有Al、Ti，钙处理虽然可以将夹杂物改性，但钙处理时钢水搅拌强度增大，渣金反应剧烈，会造成二次氧化，污染钢水，RH破空后的钢水运至连铸静置10min以上再进行浇注，进一步促进了大尺寸夹杂物的上浮去除，连铸全程采取保护浇注，中包钢水低过热度浇注，并通过控制二冷电磁搅拌及凝固末端压下技术控制铸坯偏析。本发明通过全流程炼钢、连铸技术的系统控制，实现高纯净度、铸坯质量稳定的止裂钢生产制备。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
以下实施例和对比例中用到的硅铁中硅的质量分数为75％，剩余为铁以及不可避免的杂质。钛铁合金中钛的质量分数为60％，剩余的为铁以及不可避免的杂质。钼铁合金中钼的质量分数为60％，剩余的为铁以及不可避免的杂质。
实施例1
本实施例提供了一种连铸钢坯的生产方法，采用180t转炉双联法冶炼超低磷止裂钢，包括如下步骤，
(1)原料的预处理
废钢、镍板、铜块、钼铁均在300℃烘烤1小时，H2O含量0.05％，废钢S含量0.0035％、镍板S含量0.005％、铜块S含量0.01％、钼铁S含量0.01％；
铝、硅铁、金属锰、钛铁合金均在200℃下烘烤1.5小时，水分含量0.03％，金属铝S含量0.010％、硅铁S含量0.005％、金属锰S含量0.015％、钛铁合金S含量0.005％；
石灰、合成渣均在制备完成后36小时内使用，全程密封保存；石灰主要成分CaO含量95％、H2O含量0.1％，S含量0.02％，以及不可避免杂质组分。合成渣主要成分CaO：30％，Al2O3：45％，金属铝：15％，SiO2：8％，S含量0.015％，H2O含量0.15％，以及不可避免杂质组分；
以上含量均为质量含量。
(2)KR铁水预处理：进站铁水量175t，到站温度1410℃，铁水S含量0.040％，C含量4.5％，Si含量0.50％、P含量0.09％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；脱硫结束后脱硫渣扒渣率96％，铁水温度1350℃，铁水S含量0.0010％，符合上述温度、硫含量和扒渣率后出钢；
(3)脱磷转炉冶炼：脱磷转炉中兑入废钢、脱硫后铁水，废钢的质量是废钢与脱硫后铁水总质量的5％，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼造渣，在吹炼开始前加入该工序石灰总质量的50％，轻烧总质量的60％，球团总质量的70％；吹炼前4min枪位2.2m，供氧量23000Nm3/h，底吹流量800Nm3/h，吹炼进行4min后调整枪位为2.5m，供氧量21000Nm3/h，底吹流量1500Nm3/h，加入余下的石灰、轻烧和球团。脱磷转炉终点的钢水温度1330℃，P含量0.020％，C含量3.6％，炉渣碱度控制在1.8，吹炼结束半钢出钢，出钢开始和结束用滑板挡渣，该工序的出钢量为180t，以该工序出钢量为基准，该工序中石灰的总用量为16kg/t，轻烧的总用量为8kg/t，球团的总用量为18kg/t。
(4)脱碳转炉冶炼：加入脱磷转炉冶炼的半钢180t、镍板4kg/t、铜板2.5kg/t和钼铁0.68kg/t，镍板、铜板和钼铁的加入量以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼，吹炼开始前，加入该工序石灰总质量的50％，轻烧总质量的40％，球团总质量的30％；吹炼前3min枪位1.9m，供氧量35000Nm3/h，底吹流量800Nm3/h，吹炼3min后调整枪位为1.8m，供氧量37000Nm3/h，底吹流量1200Nm3/h，吹炼结束前4min，调整枪位为1.6m，供氧量40000Nm3/h，底吹流量1500Nm3/h。以该工序出钢量为基准，该工序中石灰、轻烧、球团的总用量分别20kg/t、5kg/t、15kg/t，吹炼5min后加入石灰总质量的30％，轻烧总质量的35％，球团总质量的40％，余下的部分在吹炼结束前4min全部加完；脱碳后的钢水的温度为1620℃，P含量0.0040％，C含量0.05％，转炉终渣碱度约为3.5时，出钢。
出钢约15％时按铝、硅铁、金属锰的顺序依次添加直至出钢50％时保证全部加完；合金加完后开始加石灰、合成渣，出钢70％时造渣料全部加完，以脱碳转炉冶炼的出钢量为基准，铝的加入量为1.0kg/t，硅铁的加入量为1.5kg/t，锰的加入量为14kg/t，石灰的加入量为3.5kg/t，合成渣的加入量为1.5kg/t，出钢过程底吹流量设置300NL/min，出钢完成后钢包底吹流量调节为100NL/min。采用大口径出钢孔快速出钢，开始出钢和出钢结束均采用滑板挡渣，出钢时间2.5mim，出钢留钢1t，这是因为钢包中不可避免的会残留一部分钢水。
(5)LF精炼：钢水进站后钢包底吹开底吹，并通电升温，加入合金、石灰、合成渣调整钢水成分及造渣，炉渣碱度控制在5，C/A比1.5，8min内底吹流量为400NL/min，并完成了钢水、炉渣成分调整及脱硫操作，然后底吹流量降为100NL/min；成分、温度达标后出钢，出钢温度1605℃。
(6)RH真空处理：钢水进站后进行深真空脱气，气体流量为120NL/min，真空度2mbar，脱气18min后加入钛铁合金进行合金化，合金化时提升气体流量提升150NL/min，合金化时间为10min，合金化结束进行净循环，净循环时间9mim，然后破空、出钢。其中，钛铁合金的加入量为0.15kg/t。
(7)连铸：将钢水吊至连铸平台静置10min，然后开浇，连铸全程保护浇注，中包过热度10℃，二冷段开电磁搅拌，二冷电磁搅拌功率8Hz，电流500A，凝固末端压下量控制10mm。
根据本发明生产的连铸坯，C为0.03％，Si为0.1％，Mn为1.5％，Ni为0.4％，Cu为0.25％，Mo为0.04％，Nb为0.04％，Ti为0.008％，V为0.008％，Al为0.015％，T.O含量0.0012％，S含量0.0015％，P含量0.005％，H含量0.00015％，N含量0.0025％，夹杂物尺寸≤5μm占比达到95％，最大尺寸夹杂物不超过35μm，铸坯中心C偏析小于C0.5级。
本实施例制得的连铸坯中心C偏析小于C0.5级，说明碳含量均需，确保轧制出的产品的性能稳定，不易产生裂纹或性能波动。
实施例2
本实施例提供了一种连铸钢坯的生产方法，包括如下步骤，
(1)原料的预处理
废钢、镍板、铜块、钼铁均在400℃烘烤0.7小时，H2O含量0.03％，废钢S含量0.0030％、镍板S含量0.0040％、铜块S含量0.0085％、钼铁S含量0.0091％；
铝、硅铁、金属锰、钛铁合金均在250℃下烘烤1.2小时，水分含量0.015％，金属铝S含量0.0096％、硅铁S含量0.0034％、金属锰S含量0.011％、钛铁合金S含量0.0047％；
石灰、合成渣均在制备完成后36小时内使用，全程密封保存；石灰主要成分CaO含量97％、H2O含量0.085％，S含量0.019％，以及不可避免杂质组分。合成渣主要成分CaO：35％，Al2O3：40％，金属铝：20％，SiO2：4％，S含量0.012％，H2O含量0.14％，以及不可避免杂质组分；
以上含量均为质量含量。
(2)KR铁水预处理：进站铁水量180t，到站温度1409℃，铁水S含量0.0280％，C含量4.3％，Si含量0.360％、P含量0.086％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；脱硫结束后脱硫渣扒渣率98％，铁水温度1330℃，铁水S含量0.0008％，符合上述温度、硫含量和扒渣率后出钢；
(3)脱磷转炉冶炼：脱磷转炉中兑入废钢、脱硫后铁水，废钢的质量是废钢与脱硫后铁水总质量的8％，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼造渣，在吹炼开始前加入该工序石灰总质量的60％，轻烧总质量的65％，球团总质量的75％；吹炼前4min枪位2.3m，供氧量25000Nm3/h，底吹流量900Nm3/h，吹炼进行4min后调整枪位为2.7m，供氧量22000Nm3/h，底吹流量1300Nm3/h，加入余下的石灰、轻烧和球团。脱磷转炉终点的钢水温度1350℃，P含量0.014％，C含量3.3％，炉渣碱度控制在2.0，吹炼结束半钢出钢，出钢开始和结束用滑板挡渣，该工序的出钢量为183t；以该工序出钢量为基准，该工序中石灰的总用量为18kg/t，轻烧的总用量为10kg/t，球团的总用量为20kg/t。
(4)脱碳转炉冶炼：加入脱磷转炉冶炼的半钢183t、镍板6kg/t、铜板4.5kg/t和钼铁1.25kg/t，镍板、铜板和钼铁的加入量以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼，吹炼开始前，加入该工序石灰总质量的55％，轻烧总质量的45％，球团总质量的35％；吹炼前3min枪位2.0m，供氧量34000Nm3/h，底吹流量600Nm3/h，吹炼3min后调整枪位为1.9m，供氧量36000Nm3/h，底吹流量1100Nm3/h，吹炼结束前4min，调整枪位为1.7m，供氧量38000Nm3/h，底吹流量1400Nm3/h。以该工序出钢量为基准，该工序中石灰、轻烧、球团的总用量分别23kg/t、8kg/t、17kg/t，吹炼5min后加入石灰总质量的25％，轻烧总质量的30％，球团总质量的35％，余下的部分在吹炼结束前4min全部加完；脱碳后的钢水的温度为1630℃，P含量0.0038％，C含量0.03％，转炉终渣碱度约为4.0时，出钢。
出钢约20％时按铝、硅铁、金属锰的顺序依次添加直至出钢55％时保证全部加完；合金加完后开始加石灰、合成渣，以脱碳转炉冶炼的出钢量为基准，铝的加入量为2.0kg/t，硅铁的加入量为4.5kg/t，锰的加入量为17kg/t，石灰的加入量为4.5kg/t，合成渣的加入量为2.5kg/t，出钢75％时造渣料全部加完，出钢过程底吹流量设置400NL/min，出钢完成后钢包底吹流量调节为200NL/min。采用大口径出钢孔快速出钢，开始出钢和出钢结束均采用滑板挡渣，出钢时间2.8mim，出钢留钢2t，这是因为钢包中不可避免的会残留一部分钢水。
(5)LF精炼：钢水进站后钢包底吹开底吹，并通电升温，加入合金、石灰、合成渣调整钢水成分及造渣，炉渣碱度控制在7，C/A比1.8，7min内底吹流量为500NL/min，并完成了钢水、炉渣成分调整及脱硫操作，然后底吹流量降为150NL/min；成分、温度达标后出钢，出钢温度1615℃。
(6)RH真空处理：钢水进站后进行深真空脱气，气体流量为130NL/min，真空度1.8mbar，脱气15min后加入钛铁合金进行合金化，合金化时提升气体流量提升180NL/min，合金化时间为9min，合金化结束进行净循环，净循环时间10mim，然后破空、出钢。其中，钛铁合金的加入量为0.27kg/t。
(7)连铸：将钢水吊至连铸平台静置12min，然后开浇，连铸全程保护浇注，中包过热度15℃，二冷段开电磁搅拌，二冷电磁搅拌功率10Hz，电流700A，凝固末端压下量控制8mm。
根据本发明生产的连铸坯，C为0.05％，Si为0.3％，Mn为1.8％，Ni为0.6％，Cu为0.45％，Mo为0.07％，Nb为0.07％，Ti为0.015％，V为0.016％，Al为0.035％，T.O含量0.0010％，S含量0.0011％，P含量0.0039％，H含量0.00011％，N含量0.0020％，夹杂物尺寸≤5μm占比达到98％，最大尺寸夹杂物不超过35μm，铸坯中心C偏析小于C0.5级。
实施例3
本实施例提供了一种连铸钢坯的生产方法，包括如下步骤，
(1)原料的预处理
废钢、镍板、铜块、钼铁均在500℃烘烤0.5小时，H2O含量0.025％，废钢S含量0.0030％、镍板S含量0.0045％、铜块S含量0.007％、钼铁S含量0.0098％；
铝、硅铁、金属锰、钛铁合金均在300℃下烘烤1.0小时，水分含量0.025％，金属铝S含量0.0090％、硅铁S含量0.0022％、金属锰S含量0.013％、钛铁合金S含量0.0033％；
石灰、合成渣均在制备完成后36小时内使用，全程密封保存；石灰主要成分CaO含量98％、H2O含量0.088％，S含量0.013％，以及不可避免杂质组分。合成渣主要成分CaO：40％，Al2O3：35％，金属铝：15％，SiO2：3％，S含量0.010％，H2O含量0.09％，以及不可避免杂质组分；
以上含量均为质量含量。
(2)KR铁水预处理：进站铁水量185t，到站温度1400℃，铁水S含量0.0310％，C含量4.0％，Si含量0.20％、P含量0.071％，其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；脱硫结束后脱硫渣扒渣率97％，铁水温度1380℃，铁水S含量0.0006％，符合上述温度、硫含量和扒渣率后出钢；
(3)脱磷转炉冶炼：脱磷转炉中兑入废钢、脱硫后铁水，废钢的质量是废钢与脱硫后铁水总质量的10％，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼造渣，在吹炼开始前加入该工序石灰总质量的70％，轻烧总质量的70％，球团总质量的80％；吹炼前4min枪位2.5m，供氧量26000Nm3/h，底吹流量1000Nm3/h，吹炼进行4min后调整枪位为2.8m，供氧量23000Nm3/h，底吹流量1200Nm3/h，加入余下的石灰、轻烧和球团。脱磷转炉终点的钢水温度1380℃，P含量0.013％，C＝3.0％，炉渣碱度控制在2.3，吹炼结束半钢出钢，出钢开始和结束用滑板挡渣，该工序的出钢量为185t；以该工序出钢量为基准，该工序中石灰的总用量为20kg/t，轻烧的总用量为12kg/t，球团的总用量为22kg/t。
(4)脱碳转炉冶炼：加入脱磷转炉冶炼的半钢185t、镍板8kg/t、铜板6.5kg/t和钼铁1.65kg/t，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼，吹炼开始前，加入该工序石灰总质量的60％，轻烧总质量的50％，球团总质量的45％；吹炼前3min枪位2.1m，供氧量33000Nm3/h，底吹流量500Nm3/h，吹炼3min后调整枪位为2.0m，供氧量35000Nm3/h，底吹流量1000Nm3/h，吹炼结束前4min，调整枪位为1.8m，供氧量37000Nm3/h，底吹流量1300Nm3/h。以该工序出钢量为基准，该工序中石灰、轻烧、球团的总用量分别25kg/t、10kg/t、20kg/t，吹炼5min后加入石灰总质量的30％，轻烧总质量的35％，球团总质量的40％，余下的部分在吹炼结束前4min全部加完；脱碳后的钢水的温度为1650℃，P含量0.0040％，C含量0.02％，转炉终渣碱度约为5.0时，出钢。
出钢约25％时按铝、硅铁、金属锰的顺序依次添加直至出钢60％时保证全部加完；合金加完后开始加石灰、合成渣，以脱碳转炉冶炼的出钢量为基准，铝的加入量为2.5kg/t，硅铁的加入量为7kg/t，锰的加入量为20kg/t，石灰的加入量为5.5kg/t，合成渣的加入量为3.5kg/t，出钢80％时造渣料全部加完，出钢过程底吹流量设置500NL/min，出钢完成后钢包底吹流量调节为300NL/min。采用大口径出钢孔快速出钢，开始出钢和出钢结束均采用滑板挡渣，出钢时间3.0mim，出钢留钢1.5t，这是因为钢包中不可避免的会残留一部分钢水。
(5)LF精炼：钢水进站后钢包底吹开底吹，并通电升温，加入合金、石灰、合成渣调整钢水成分及造渣，炉渣碱度控制在8，C/A比2.0，8min内底吹流量为600NL/min，并完成了钢水、炉渣成分调整及脱硫操作，然后底吹流量降为200NL/min；成分、温度达标后出钢，出钢温度1625℃。
(6)RH真空处理：钢水进站后进行深真空脱气，气体流量为150NL/min，真空度1.5mbar，脱气16min后加入钛铁合金进行合金化，合金化时提升气体流量提升200NL/min，合金化时间为10min，合金化结束进行净循环，净循环时间9mim，然后破空、出钢。其中，钛铁合金的加入量为0.51kg/t。
(7)连铸：将钢水吊至连铸平台静置15min，然后开浇，连铸全程保护浇注，中包过热度25℃，二冷段开电磁搅拌，二冷电磁搅拌功率12Hz，电流800A，凝固末端压下量控制5mm。
根据本发明生产的连铸坯，C为0.08％，Si为0.5％，Mn为2.0％，Ni为0.8％，Cu为0.65％，Mo为0.10％，Nb为0.10％，Ti为0.03％，V为0.025％，Al为0.055％，T.O含量0.007％，S含量0.0015％，P含量0.0041％，H含量0.00010％，N含量0.0023％，夹杂物尺寸≤5μm占比达到97.5％，最大尺寸夹杂物不超过35μm，铸坯中心C偏析小于C0.5级。
对比例1
本对比例提供了一种连铸钢坯的生产方法，采用转炉双渣冶炼工序，包括以下步骤，
转炉冶炼：脱磷转炉中兑入废钢、脱硫后铁水，废钢的质量是废钢与脱硫后铁水总质量的6％，镍板3.9kg/t、铜板4.5kg/t和钼铁1.4kg/t(钼铁中钼的质量分数为60％，剩余的为铁和不可避免的杂质)；采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼造渣，在吹炼开始前石灰加入总质量的70％，吹炼1min后，球团、轻烧一次性全部加入；吹炼前1.5min枪位1.9m，供氧量25000Nm3/h，底吹流量500Nm3/h，吹炼进行1.5min后调整枪位为2.2m，供氧量30000Nm3/h，底吹流量800Nm3/h，并加入余下的石灰，以转炉冶炼出钢量为基准，该工序中石灰的加入量为14kg/t，球团的加入量为8.5kg/t，轻烧的加入量为8kg/t。脱磷转炉终点的钢水温度1370℃，P含量0.030％，C＝3.6％，炉渣碱度控制在1.85，吹炼结束开始倒出前渣，倒渣率达到70％以上；然后再造渣进行吹炼脱碳，开吹时加入石灰总量的50％，轻烧65％，球团45％，前1min中枪位2m，供氧量35000Nm3/h，底吹流量500Nm3/h，然后降至1.85m，供氧量38000Nm3/h，底吹流量900Nm3/h，加入余下石灰、轻烧、球团，以转炉冶炼出钢量为基准，该工序中石灰的加入量为23kg/t，球团的加入量为7.5kg/t，轻烧的加入量为10kg/t；吹炼结束前2min再降至1.7m，保持供氧流量、底吹流量不变，直至吹炼结束。转炉脱碳后的钢水的温度为1620℃，P含量0.0065％，C含量0.040％，转炉终渣碱度约为4.5时，出钢。
转炉出钢：出钢约30％时按铝、硅铁、金属锰的顺序依次添加直至出钢50％时保证全部加完；合金加完后开始加石灰、合成渣，出钢70％时造渣料全部加完，出钢过程底吹流量设置350NL/min，出钢完成后钢包底吹流量调节为150NL/min，其中，以转炉冶炼出钢量为基准，铝的加入量为2.7kg/t，硅铁的加入量为6.5kg/t，锰的加入量为18kg/t，石灰的加入量为5.0kg/t，合成渣的加入量为3.3kg/t。采用大口径出钢孔快速出钢，开始出钢和出钢结束均采用滑板挡渣，出钢时间2.5mim，出钢留钢1.5t，这是因为钢包中不可避免的会残留一部分钢水。
LF精炼：钢水进站后钢包底吹开底吹，并通电升温，加入合金、石灰、合成渣调整钢水成分及造渣，炉渣碱度控制在7，C/A比1.9，7.5min内底吹流量为550NL/min，并完成了钢水、炉渣成分调整及脱硫操作，然后底吹流量降为350NL/min；成分、温度达标后出钢，出钢温度1623℃。
RH真空处理：钢水进站后进行深真空脱气，气体流量为160NL/min，真空度1.5mbar，脱气15min后加入钛铁合金进行合金化，合金化时提升气体流量提升190NL/min直至破空出钢，合金化结束进行净循环，净循环时间9min然后破空、出钢。其中，钛铁合金的加入量为0.35kg/t。
连铸：将钢水吊至连铸平台静置10min，然后开浇，连铸全程保护浇注，中包过热度30℃，二冷段开电磁搅拌，二冷电磁搅拌功率12Hz，电流800A，凝固末端压下量控制5mm。
连铸坯中C为0.045％，Si为0.45％，Mn为1.85％，Ni为0.48％，Cu为0.45％，Mo为0.08％，Nb为0.07％，Ti为0.02％，V为0.015％，Al为0.028％，T.O含量0.0014％，S含量0.0013％，P含量0.0065％，H含量0.00018％，N含量0.0028％，夹杂物尺寸≤5μm占比达到89％，最大尺寸夹杂物不超过45μm，铸坯中心C偏析0.5级。采用转炉双渣法难以稳定控制转炉终点P含量在0.005％以下，智能冶炼P含量在0.008％以上的止裂钢产品。
对比例2
本对比例提供了一种连铸钢坯的生产方法，与实施例1的区别在于，调整脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼步骤中的参数，其它同实施例1，本对比例脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼的具体步骤如下：
脱磷转炉冶炼：脱磷转炉中兑入废钢、脱硫后铁水，废钢的质量是废钢与脱硫后铁水总质量的5％，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼造渣，在吹炼开始前加入该工序石灰总质量的40％，轻烧总质量的50％，球团总质量的30％；吹炼前4min枪位1.8m，供氧量32000Nm3/h，底吹流量500Nm3/h，吹炼进行4min后调整枪位为2.0m，供氧量35000Nm3/h，底吹流量800Nm3/h，加入余下的石灰、轻烧和球团。脱磷转炉终点的钢水温度1330℃，P含量0.029％，C＝2.7％，炉渣碱度控制在2.5，吹炼结束半钢出钢，出钢开始和结束用滑板挡渣，该工序的出钢量为180t，以该工序出钢量为基准，该工序中石灰的总用量为20kg/t，轻烧的总用量为9kg/t，球团的总用量为16kg/t。
脱碳转炉冶炼：加入脱磷转炉冶炼的半钢180t、镍板4.3kg/t、铜板2.2kg/t和钼铁1.25kg/t，采用优质石灰、轻烧、球团进行吹炼，吹炼前开始前，加入该工序石灰总质量的40％，轻烧总质量的60％，球团总质量的40％；吹炼前3min枪位1.9m，供氧量28000Nm3/h，底吹流量500Nm3/h，吹炼3min后调整枪位为1.7m，供氧量32000Nm3/h，底吹流量800Nm3/h，吹炼结束前4min，调整枪位为1.6m，供氧量36000Nm3/h，底吹流量900Nm3/h。以该工序出钢量为基准，石灰、轻烧、球团的总用量分别19kg/t、6kg/t、16kg/t，吹炼5min后加入石灰总质量的40％，轻烧总质量的60％，球团总质量的40％，余下的部分在吹炼结束前4min全部加完；脱碳后的钢水的温度为1618℃，P含量0.0055％，C含量0.045％，转炉终渣碱度约为3.8时，出钢。
出钢约25％时按铝、硅铁、金属锰的顺序依次添加直至出钢70％时保证全部加完；合金加完后开始加石灰、合成渣，出钢90％时造渣料全部加完，以脱碳转炉冶炼的出钢量为基准，铝的加入量为2.5kg/t，硅铁的加入量为5.5kg/t，锰的加入量为17kg/t，石灰的加入量为4.5kg/t，合成渣的加入量为2.5kg/t，出钢过程底吹流量设置300NL/min，出钢完成后钢包底吹流量调节为100NL/min。采用大口径出钢孔快速出钢，开始出钢和出钢结束均采用滑板挡渣，出钢时间3.0mim，出钢留钢1.5t，这是因为钢包中不可避免的会残留一部分钢水。
然后按照实施例1中的LF精炼、RH真空处理、连铸制得连铸坯。
连铸坯中C为0.042％，Si为0.40％，Mn为1.73％，Ni为0.43％，Cu为0.28％，Mo为0.07％，Nb为0.06％，Ti为0.015％，V为0.015％，Al为0.025％，T.O含量0.0012％，S含量0.0011％，P含量0.0055％，H含量0.00015％，N含量0.0019％，夹杂物尺寸≤5μm占比达到93％，最大尺寸夹杂物不超过40μm，铸坯中心C偏析0.5级。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种超低磷连铸钢坯的生产方法，其特征在于，包括铁水预处理、转炉双联脱磷脱碳工序、LF精炼、RH真空精炼和连铸；
所述转炉双联脱磷脱碳工序包括脱磷转炉冶炼和脱碳转炉冶炼；
所述脱磷转炉冶炼的步骤包括，加入废钢、预处理后铁水和第一造渣剂进行吹炼，吹炼前4min的枪位为2.2-2.5m，供氧量为23000-26000Nm3/h，底吹流量为800-1000Nm3/h，吹炼进行4min后调整枪位为2.5-2.8m，供氧量为21000-23000Nm3/h，底吹流量为1200-1500Nm3/h，脱磷转炉冶炼终点钢水的温度为1330-1380℃，P≤0.020％，C含量为3.0-3.6％，炉渣碱度为1.8-2.3；
所述脱碳转炉冶炼的步骤包括，加入脱磷后的钢水、镍、铜、钼铁和第二造渣剂进行吹炼，吹炼前3min的枪位1.9-2.1m，供氧量33000-35000Nm3/h，底吹流量500-800Nm3/h，吹炼进行3min后调整枪位为1.8-2.0m，供氧量35000-37000Nm3/h，底吹流量1000-1200Nm3/h，吹炼结束前4min调整枪位为1.6-1.8m，供氧量37000-40000Nm3/h，底吹流量1300-1500Nm3/h，脱碳转炉冶炼终点钢水的温度为1620-1650℃，终渣碱度为3.5-5.0，P≤0.0040％，C含量为0.02-0.05％；
所述脱碳转炉冶炼还包括出钢的步骤；
所述出钢的具体步骤包括，调整底吹流量为300-500NL/min，在脱碳后的钢水中加入第一合金，在出钢完成50-60％时保证第一合金全部加完，然后加入第三造渣剂，在出钢完成70-80％时保证第三造渣剂全部加完，出钢完成后调整底吹流量为100-300NL/min；
其中，所述第一合金包括铝、硅铁和锰，在添加第一合金时，按照铝、硅铁和锰的顺序依次加入，以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，铝、硅铁和锰的加入量分别为1.0-2.5kg/t、1.5-7kg/t、14-20kg/t；
以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，所述第三造渣剂包括石灰和合成渣，加入量分别为3.5-5.5kg/t、1.5-3.5kg/t；
所述出钢的时间不超过3min；
所述连铸钢坯中T.O≤0.0012％，S≤0.0015％，P≤0.005％，H≤0.00015％，N≤0.0025％。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，以脱磷转炉冶炼出钢量为基准，所述第一造渣剂中的石灰的用量为16-20kg/t，轻烧的用量为8-12kg/t，球团的用量为18-22kg/t；
所述石灰至少分两步加入，在吹炼开始前加入50-70wt％的石灰，吹炼4min后加入30-50％的石灰；
所述轻烧至少分两步加入，在吹炼开始前加入60-70wt％的轻烧，吹炼4min后加入30-40％的轻烧；
所述球团至少分两步加入，在吹炼开始前加入70-80wt％的球团，吹炼4min后加入20-30％的球团。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，所述第二造渣剂中的石灰的用量为20-25kg/t，轻烧的用量为5-10kg/t，球团的用量为15-20kg/t；
所述石灰至少分三步加入，吹炼开始前加入50-60wt％的石灰，吹炼3-5min时加入20-30wt％的石灰，吹炼结束前4min加入20-30wt％的石灰；
所述轻烧至少分三步加入，吹炼开始前加入40-50wt％的轻烧，吹炼3-5min时加入25-35wt％的轻烧，吹炼结束前4min加入15-35wt％的轻烧；
所述球团至少分三步加入，吹炼开始前加入30-40wt％的球团，吹炼3-5min时加入30-40wt％的球团，吹炼结束前4min加入20-40wt％的球团。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述脱磷转炉冶炼中，废钢的质量是废钢和预处理后铁水总质量的5-10％；
所述脱碳转炉冶炼中，以脱碳转炉冶炼出钢量为基准，镍的用量为4-8kg/t、铜的用量为2.5-6.5kg/t，钼铁的用量为0.65-1.65kg/t。
5.根据权利要求1-4任一项所述的生产方法，其特征在于，所述LF精炼的具体步骤包括，在钢水中加入第二合金和第四造渣剂LF精炼终点钢水的温度为1605-1625℃，炉渣碱度为5-8，C/A比为1.5-2.0；
所述第二合金包括铝、硅铁和锰；
所述第四造渣剂包括石灰和合成渣。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述铁水预处理的步骤包括，对铁水进行脱硫，脱硫后的脱硫渣扒渣率≥96％，S含量≤0.0010％，出站温度为1330-1380℃。
7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的生产方法，其特征在于，所述RH真空精炼的具体步骤包括，真空度降至2mbar以下进行深真空处理，脱气时间至少为15min，控制气体流量为120-150NL/min，然后加入钛铁合金进行合金化，调整气体流量为150-200NL/min，合金化的时间至少为8min；
所述连铸的具体步骤包括，将RH真空精炼的钢水吊至连铸平台静置至少10min，然后浇注，中包过热度为10-25℃，采用压下工艺，二冷段开电磁搅拌；
所述二冷电磁搅拌的功率为8-12kHz，电流为500-800A，凝固末端压下量为5-10mm。
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