CN114058786B - 一种if钢精炼过程合金化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种IF钢精炼过程合金化方法，属于钢铁精炼技术领域，通过将钛铁合金分多次加入，第一次加入部分钛铁合金，钛铁合金周围形成了高钛浓度区域，与钢中氧化铝夹杂物反应，形成一部分铝钛复合氧化物，但簇状氧化铝去除能力很强，后期加入钛铁合金后，由于钢中氧化铝夹杂物减少，上述反应相应减少，因此生成的铝钛复合夹杂物数量减少，钛铁合金收得率从70％‑80％提高至85％‑95％。

Description

一种IF钢精炼过程合金化方法
技术领域
本发明属于钢铁精炼技术领域，特别涉及一种IF钢RH精炼过程合金化方法。
背景技术
IF钢广泛应用于汽车、家电等行业，加入钛元素可固定钢中的碳和氮等间隙原子，从而改善钢材的塑性，消除时效。为了提高钛合金收得率，一般精炼工艺采用在钢水中先加铝脱氧，再加入钛合金化。
原汽车板生产工艺在加完铝之后，一次性加入钛铁合金，造成钢液中局部钛合金浓度过高，生成较多铝钛复合夹杂物。一方面导致钛合金收得率低，冶炼成本提高，另一方面这些夹杂物在浇铸过程容易引起水口堵塞问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IF钢精炼过程合金化方法，以解决目前一次性加入钛铁合金导致的钛合金收得率低，冶炼成本提高，夹杂物在浇铸过程容易引起水口堵塞问题。
本发明实施例提供了一种IF钢精炼过程合金化方法，所述方法包括：
将钢水进行深脱碳；
将深脱碳后的所述钢水进行测量，获得所述钢水中氧元素的质量分数[O]；
将铝加入所述钢水进行脱氧，获得脱氧钢水；
将铁钛合金加入所述脱氧钢水，获得合金化钢水，其中，铁钛合金的加入总量为1.0kg/吨钢-1.2kg/吨钢，所述铁钛合金的加入包括至少两次加入，所述至少两次加入中，第一次加入的铁钛合金占铁钛合金加入总量的百分比a根据所述钢水中氧元素的质量分数[O]确定。
可选的，所述第一次加入的铁钛合金占铁钛合金加入总量的百分比a和所述钢水中氧元素的质量分数[O]满足如下关系：
当[O]≤0.03％，50≤a＜70％；
当0.03％＜[O]≤0.045％，40≤a＜50％；
当0.045％＜[O]20≤a＜40％。
可选的，铁钛合金的加入包括第一次加入和第二次加入，所述第二次加入的铁钛合金占铁钛合金加入总量的百分比b＝100％-a。
可选的，所述第一次加入和所述第二次加入的时间间隔为0.5min-1.5min。
可选的，所述第一次加入和所述第二次加入的时间间隔为1min。
可选的，所述将铝加入所述钢水进行脱氧，获得脱氧钢水中，所述铝的加入量W的计算公式如下：
W(kg/吨钢)＝[Al]目标*1000/η+54/48*[O]*10
式中，[Al]目标表示钢种目标铝含量，[O]表示钢水中氧元素的质量分数，η为铝块吸收率。
可选的，所述η的取值范围为70-90。
可选的，所述方法还包括：将所述合金化钢水进行纯循环。
可选的，所述纯循环的时间为4min-8min。
可选的，所述将钢水进行深脱碳前进行抽真空。
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IF钢精炼过程合金化方法，所述方法包括：将钢水进行深脱碳；将深脱碳后的所述钢水进行测量，获得所述钢水中氧元素的质量分数[O]；将铝加入所述钢水进行脱氧，获得脱氧钢水；将铁钛合金加入所述脱氧钢水，获得合金化钢水，其中，铁钛合金的加入总量为1.0kg/吨钢-1.2kg/吨钢，所述铁钛合金的加入包括至少两次加入，所述至少两次加入中，第一次加入的铁钛合金占铁钛合金加入总量的百分比a根据所述钢水中氧元素的质量分数[O]确定，通过将钛铁合金分多次加入，第一次加入部分钛铁合金，钛铁合金周围形成了高钛浓度区域，与钢中氧化铝夹杂物反应，形成一部分铝钛复合氧化物，但簇状氧化铝去除能力很强，后期加入钛铁合金后，由于钢中氧化铝夹杂物减少，上述反应相应减少，因此生成的铝钛复合夹杂物数量减少，钛铁合金收得率从70％-80％提高至85％-95％。
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；
图2是现有技术提供的钛铝复合夹杂物生成和去除的示意图；
图3是本发明实施例提供的钛铝复合夹杂物生成和去除的示意图。
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IF钢RH精炼过程合金化方法，所述方法包括：
S1.将钢水进行深脱碳；
具体而言，RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理。
S2.将深脱碳后的所述钢水进行测量，获得所述钢水中氧元素的质量分数[O]；
具体而言，脱碳结束后检测脱氧前氧含量[O](wt％)，加入铝块，铝块加入量W(kg/吨钢)＝[Al]目标*1000/η+54/48*[O]*10,式中η为铝块吸收率，(％)；根据如下脱氧反应[Al]+[0]＝Al2O3，加铝量按照两部分计算，一部分为脱氧耗铝，脱氧耗铝(kg/吨钢)计算为54/48*[O]*10，一部分合金耗铝，计算公式为[Al]目标*1000/η，式中η为铝块吸收率，(％)。
S3.将铝加入所述钢水进行脱氧，获得脱氧钢水；
S4.将铁钛合金加入所述脱氧钢水，获得合金化钢水，其中，铁钛合金的加入总量为1.0kg/吨钢-1.2kg/吨钢，所述铁钛合金的加入包括至少两次加入，所述至少两次加入中，第一次加入的铁钛合金占铁钛合金加入总量的百分比a根据所述钢水中氧元素的质量分数[O]确定。以质量比例为a:b方式分二批加入钛铁合金，加入总量为1.0～1.2kg/吨钢，每批次加入时间间隔为1min，式中a+b＝100％；式中a,b的取值与脱氧前氧含量对应关系如下：
当[O]≤0.03％，50≤a＜70％；
当0.03％＜[O]≤0.045％，40≤a＜50％；
当0.045％＜[O]20≤a＜40％。
本发明改变了现有技术一次加钛的模式，以质量比例为a:b方式分两批加入钛铁合金；现有技术在加入钛铁后，钛铁合金周围会形成局部高钛浓度的区域，钢液中未去除的氧化铝夹杂物会和Ti反应生成铝钛复合氧化物，反应式为(Al2O3)夹杂物+[Ti]+2[O]＝(Al2O3-TiO2)夹杂物。本技术将钛铁合金分多次加入，第一次加入部分钛铁合金，钛铁合金周围形成了高钛浓度区域，与钢中氧化铝夹杂物反应，形成一部分铝钛复合氧化物，但簇状氧化铝去除能力很强，第二次加入钛铁合金后，由于钢中氧化铝夹杂物减少，上述反应相应减少，因此生成的铝钛复合夹杂物数量减少，钛铁合金收得率从70％-80％提高至85％-95％。
由于脱氧前氧含量不一致，加铝后产生的Al2O3夹杂物总量也不一致，因此前后两次加钛铁合金的质量比例根据脱氧前氧含量动态调整：
当[O]≤0.03％时，加铝后生成的Al2O3量较少，夹杂物碰撞形成大尺寸夹杂物概率较低，1min内夹杂物去除效率较低(20～30％)，考虑到钛铁熔化需要一定时间，因此适当增加第一次加入钛铁合金的量，选取50≤a＜70％；
当0.03％＜[O]≤0.045％，加铝后生成的Al2O3略多，夹杂物碰撞形成大尺寸夹杂物概率较高，1min内夹杂物去除效率较高(30～40％)因此，需要利用1min的时间间隔去除Al2O3夹杂物，可适当减少第一次加入钛铁合金的量，因此选取40≤a＜50％；
当0.045％＜[O]，加铝后生成的Al2O3总量很多，夹杂物碰撞形成大尺寸夹杂物概率很高，1min内夹杂物去除效率较高(40～60％)因此，需要充分利用1min的时间间隔去除Al2O3夹杂物，可较大幅度减少第一次加入钛铁合金的量，因此选取20≤a＜40％。
S5.继续纯循环4-8min后破除真空。
节奏高效化也是IF钢RH精炼的核心特征之一，为了保证加入合金完全熔化、混匀，一般采用加入钛合金后纯循环一段时间。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的IF钢RH精炼过程合金化方法进行详细说明。
实施例1
采用复吹转炉-RH-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.035％，钛含量为0.07％，钢水重量为297t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0344,加入铝块脱氧，铝块加入量为273kg。分两次加入钛铁合金，合金加入量为335kg，第一次加入质量分数为45％，第二次加入质量分数55％。
实施例2
采用复吹转炉-RH-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.033％，钛含量为0.065％，钢水重量为322t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0292,加入铝块脱氧，铝块加入量为264kg。分两次加入钛铁合金，合金加入量为331kg，第一次加入质量分数45％，第二次加入质量分数55％。
实施例3
采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.053％，钛含量为0.068％，钢水重量为222t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0278,加入铝块脱氧，铝块加入量为263kg。分两次加入钛铁合金，合金加入量为231kg，第一次加入质量分数64％，第二次加入质量分数36％。
实施例4
采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.04％，钛含量为0.04％，钢水重量为215t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0421,加入铝块脱氧，铝块加入量为263kg。分两次加入钛铁合金，合金加入量为136kg，第一次加入质量分数35％，第二次加入质量分数65％。
对比例1
采用复吹转炉-RH-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.035％，钛含量为0.07％，钢水重量为297t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0344,加入铝块脱氧，铝块加入量为273kg。一次性加入钛铁合金，合金加入量为335kg。
对比例2
采用复吹转炉-RH-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.033％，钛含量为0.065％，钢水重量为322t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0292,加入铝块脱氧，铝块加入量为264kg。一次性加入钛铁合金，合金加入量为331kg。
对比例3
采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.053％，钛含量为0.068％，钢水重量为222t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0278,加入铝块脱氧，铝块加入量为263kg。一次性加入钛铁合金，合金加入量为231kg。
对比例4
采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，目标铝含量为0.04％，钛含量为0.04％，钢水重量为215t。RH进站后按照常规工艺进行深脱碳处理，脱碳结束后测量脱氧前氧含量[O](wt％)为0.0421,加入铝块脱氧，铝块加入量为263kg。一次性加入钛铁合金，合金加入量为136kg。
实验例
将实施例1-4和对比例1-4制得的钢水检测并跟踪检测其热轧与冷轧板表面质量，结果如下表所示。
Figure BDA0003308973300000061
由上表可得，采用本发明实施例提供的方法制备的钢水，其钛铁合金的收得率为85％-95％，且在后期的热轧与冷轧板的表面没有检测到氧化铝导致的线条状缺陷，通过对比例和实施例数据的对比可得，当采用一次性加入钛铁合金时，会出现钛铁合金的收得率小于77％，且对应的轧板中均发现有线条状缺陷。
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将钛铁合金分多次加入，使得钛铁合金收得率从70％～80％提高至85％～95％；
(2)本发明实施例提供的方法，在钢水中生成的铝钛复合夹杂物数量减少，中间包水口堵塞几率也相应降低，单水口浇钢吨数提高16.7％，降低了耐材成本，提高了铸坯和轧板的表面质量。
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 (6)

1.一种IF钢精炼过程合金化方法，其特征在于，所述方法包括：
将钢水进行深脱碳；
将深脱碳后的所述钢水进行测量，获得所述钢水中氧元素的质量分数[O]；
将铝加入所述钢水进行脱氧，获得脱氧钢水；
将铁钛合金加入所述脱氧钢水，获得合金化钢水，其中，铁钛合金的加入总量为1.0kg/吨钢-1.2kg/吨钢，所述铁钛合金的加入包括至少两次加入，第一次加入的铁钛合金占铁钛合金加入总量的百分比a和所述钢水中氧元素的质量分数[O]满足如下关系：
当[O]≤0.03%时，50%≤a＜70%；
当0.03%＜[O]≤0.045%时，40%≤a＜50%；
当0.045%＜[O]时，20%≤a＜40%，
第一次加入和第二次加入的时间间隔为0.5min-1.5min；
所述铝的加入量W的计算公式如下：
W（kg/吨钢）=[Al]目标*1000/η+54/48*[O]*10；
式中，[Al]目标表示钢种目标铝含量，[O]表示钢水中氧元素的质量分数，η为铝块吸收率。
2.根据权利要求1所述的IF钢精炼过程合金化方法，其特征在于，所述第一次加入和所述第二次加入的时间间隔为1min。
3.根据权利要求1所述的IF钢精炼过程合金化方法，其特征在于，所述η的取值范围为70-90。
4.根据权利要求1所述的IF钢精炼过程合金化方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述合金化钢水进行纯循环。
5.根据权利要求4所述的IF钢精炼过程合金化方法，其特征在于，所述纯循环的时间为4min-8min。
6.根据权利要求1所述的IF钢精炼过程合金化方法，其特征在于，所述将钢水进行深脱碳前进行抽真空。
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