CN114134284B - 一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢 - Google Patents

一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢，首先，在出钢过程中向钢液中加入含铝的铁合金进行脱氧及合金化；然后在LF精炼过程中进行搅拌脱硫；之后在RH进站后钢包底吹氩气；再之后进行RH真空处理，再向钢液中依次加入轻烧白云石和石灰；最后对钢包底吹氩气，去除钢液中的所述铝酸钙。本发明在精炼初期以满足调S为前提，采用低碱度炉渣，并在精炼后期依据钢液中Al含量加入少量特定成分渣料，利用两步法钢渣反应实现两次Al2O3夹杂物改质，最终复合氧化物没有充分时间长大，杜绝了热轧带钢中偶发性大粒径夹杂物引起的表面缺陷，且省去Ca处理环节，最终夹杂物为小颗粒低熔点钙铝酸盐，并进行了去除，使得浇铸过程顺利。

Description

一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢。
背景技术
热连轧带钢一般是指厚度为1～20mm的成卷带钢。广泛用于汽车、电机、化工、造船等工业部门，同时也作为冷轧、焊管、冷弯型钢生产的坯料。带钢热连轧机是生产热轧带钢的主要设备，具有生产效率高、产量高、质量好等优点。
为提高热连轧带钢洁净度，一般采用Al脱氧工艺冶炼该类钢种。钢中脱氧生成的Al2O3夹杂物随精炼进行与合金元素、炉渣、耐材等反应，最终聚合长大成为Al2O3-CaO、Al2O3-MgO类大粒径复合氧化物。随底吹搅拌，大粒径夹杂物上浮被顶渣吸附，由于夹杂物上浮去除率无法达到100％，留在钢中的硬质夹杂物最终严重影响产品表面质量。针对该问题，目前普遍采用的办法是通过Ca处理，尽量控制最终夹杂物组分低熔点化，轧制过程随钢基体变形能力强，减弱危害。或者通过加强动力学搅拌效率或延长时间，促进更多的夹杂物上浮，但都无法杜绝钢中大粒径夹杂物存在。
例如，现有的方法在精炼时，先对钢液进行铝脱氧后对夹杂物进行软吹搅拌，促进大粒径氧化铝夹杂物上浮去除，降低夹杂物的尺寸，再通过钙处理或含钙硅铁的加入结合控制冷却和控制加热方法，促进连铸和热处理过程中夹杂物转变为硬度更高的CaS外层和Al2O3-MgO核心的复合夹杂物，降低夹杂物在轧制过程中变形能力，有效降低铝脱氧钢中B类夹杂物尺寸，铝脱氧钢B类夹杂物评级低于1.5级。该方法虽然可以降低B类夹杂物评级，但采取了Ca处理的操作。
还有的现有技术则是采用二步造渣的钢液净化工艺，具体为先利用低碱度还原性造渣料处理钢液，之后再进入LF炉内进行高碱度渣精炼操作。解决了因脱氧工艺所产生的Al2O3和含Al2O3脆性夹杂物的塑性控制问题，实现了铝脱氧钢/含铝钢中非金属夹杂物的塑性控制，得到夹杂物塑性优越的钢材，提高了铝脱氧钢/含铝钢的质量。该方法采取了造高碱度炉渣的操作，实现夹杂物塑性化，加大石灰消耗。
此外，还有的方法利用镁脱氧产物及其形成的粒径大于20μm的夹杂物净化钢液，并且使残留于钢液中的细小夹杂物呈细小、弥散分布，以铝钙镁、镁铈合金棒形式加入钢液，按重量比配置铝钙镁合金，铝：钙：镁＝8：1：1，或者配置镁铈合金，镁：铈＝8：2.5；将配置好的合金加工成合金棒；合金棒通过加料的包盖进入钢液；钢包进入精炼位后，加入铝线段进行脱氧，再后加入铝钙镁或镁铈合金进行终脱氧，搬出上铸机浇铸。采用Mg-稀土脱氧，在实际生产操作难度极大。
可见，目前含铝热连轧带钢夹杂物控制仍旧需要采用高成本、复杂操作的活泼金属合金化、高碱度炉渣等工艺，而且实施效果虽有提升，无法杜绝成品中的大粒径复合氧化物夹杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，旨在提供一种热连轧带钢夹杂物控制方法及热连轧带钢，用于解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
一种热连轧带钢夹杂物控制方法，包括如下步骤：
S1.在出钢过程中向钢液中加入含铝的铁合金进行脱氧及合金化；
S2.LF精炼过程中进行搅拌脱硫，使钢液中大部分的大粒径Al2O3上浮；
S3.RH进站后钢包底吹氩气，使钢液中残存的大粒径Al2O3上浮；
S4.RH真空处理，向S3中的钢液中依次加入轻烧白云石和石灰，使钢液中的小粒径Al2O3转变为铝酸钙；
S5.钢包底吹氩气，去除钢液中的所述铝酸钙。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热连轧带钢夹杂物控制方法适用于100-300吨钢包LF→RH精炼。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S1在脱氧过程中控制钢液中的Al的质量百分数在0.03-0.05％之间。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S2中LF精炼过程中使得炉渣中CaO与SiO2的二元碱度w(CaO)/w(SiO2)为2.5～4.5，其中，w(CaO)和w(SiO2)各自分别代表炉渣中CaO和SiO2两个组元的质量百分数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S3中的底吹强度为2.0-4.0NL/(min·t)，即2.0-4.0标升/(分钟·吨钢)。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4具体为：从真空室向钢液依次加入轻烧白云石和石灰，加入量分别为0.5-2.0kg/吨钢、1.0-3.0kg/吨钢，且满足炉料中CaO与MgO的质量比CaO/MgO＝Log2.3([Al％])-8.512；先加入轻烧白云石后，钢液中所述小粒径Al2O3转变为镁铝尖晶石，进一步加入所述石灰后，所述镁铝尖晶石与所述石灰中的氧化钙发生反应，转变为小粒径的铝酸钙。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S5中底吹强度为6.0-9.0NL/(min·t)，即6.0-9.0标升/(分钟·吨钢)。
本发明还提供了一种热连轧带钢，采用本发明所述的控制方法制得。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述热连轧带钢中各种元素的质量百分比为：C为0.01～0.85％、Si为0.01～0.20％、Mn为0.10～2.00％、P为0.005～0.120％、S为0.003～0.015％、Alt为0.02～0.04％，余下为Fe及不可避免杂质。
本发明的有益技术效果
本发明实施例提供的热连轧带钢夹杂物控制方法，首先，在出钢过程中往钢液中加入含Al铁合金进行脱氧及合金化；然后在LF精炼过程中进行搅拌脱硫，使钢液中大部分的大粒径Al2O3上浮；之后在RH进站后钢包底吹氩气，使钢液中残存的大粒径Al2O3上浮；再之后进行RH真空处理，向S3中的钢液中依次加入轻烧白云石和石灰，使钢液中的小颗粒Al2O3转变为铝酸钙；最后对钢包底吹氩气，去除钢液中的所述铝酸钙。在精炼初期以满足脱S为前提，采用低碱度炉渣，并在精炼后期依据钢液中Al含量加入少量特定成分渣料，利用两步法钢渣反应实现两次Al2O3夹杂物改质，最终复合氧化物没有充分时间长大，杜绝了热轧带钢中偶发性大粒径夹杂物引起的表面缺陷，且省去Ca处理环节，最终夹杂物为小颗粒低熔点钙铝酸盐，并进行了去除，使得浇铸过程顺利。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明的实施例中的方法流程示意图；
图2为本发明的实施例1中铸坯中夹杂物形貌和成分示意图；
图3为本发明的实施例2中铸坯中夹杂物形貌和成分示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种热连轧带钢夹杂物控制方法，包括如下步骤：
S1.在出钢过程中往钢液中加入含铝的铁合金进行脱氧及合金化，其中含铝的铁合金为含铝元素为主的铁合金；
S2.LF(Ladle Furnace即钢包精炼炉)精炼过程中进行搅拌脱硫，使钢液中大部分的大粒径Al2O3上浮；
S3.钢包RH(Ruhrstahl Heraeus，即真空循环脱气法)工序进站后，底吹氩气，使钢液中残存的大粒径Al2O3上浮；
S4.RH真空处理，向S3中的钢液中依次加入轻烧白云石和石灰，使钢液中的小颗粒Al2O3转变为铝酸钙；
S5.钢包底吹氩气，去除钢液中的所述铝酸钙。
本发明的具体控制过程步骤如下：
一种热连轧带钢夹杂物控制方法，适用于100-300吨钢包LF→RH精炼，热连轧带钢中各种元素的质量百分比为：C＝0.01～0.85％、Si＝0.01-0.20％、Mn＝0.10～2.00％、P＝0.005～0.120％、S＝0.003～0.015％、Alt＝0.02～0.04％，余下为Fe及不可避免杂质。精炼过程按以下步骤操作：
(1)出钢过程加入含Al的铁合金进行脱氧及合金化，调整钢水中Al的质量百分数达到0.03-0.05％。一般该类钢种最终成品中Al的质量分数为0.02-0.04％，精炼过程活泼元素Al烧损，本环节控制Al质量分数略高于目标值，目的在于弥补精炼过程不可避免的Al元素烧损。
(2)LF精炼过程，控制炉渣二元碱度w(CaO)/w(SiO2)＝2.5～4.5，搅拌脱硫，其中w(CaO)和w(SiO2)各自代表炉渣中CaO和SiO2两个组元的质量百分数。LF环节炉渣碱度较低，钢中Al元素与炉渣中CaO反应受到限制；钢水搅拌过程动力学条件满足钢水脱S，且大粒径Al2O3有效上浮该步骤结束时，可将钢水中S元素降低至目标范围，同时钢水中大部分的大粒径脱氧产物Al2O3聚合上浮，此处的大粒径指脱氧产物Al2O3的颗粒直径在10微米及以上。
(3)RH进站后钢包底吹氩气，底吹强度控制为2.0-4.0NL/(min·t)，即2.0-4.0标升/(分钟·吨钢)。RH真空环节钢水不易被二次氧化，采用较大底吹气体流量可进一步促进钢液中残存的大粒径Al2O3聚合上浮，该环节操作后，钢水夹杂物主要是小粒径Al2O3，且炉渣碱度较低，Al2O3与炉渣反应受到限制，该步骤结束时，会促进大粒径Al2O3进一步上浮。
(4)RH真空处理环节，从真空室向钢液依次加入轻烧白云石和石灰，加入量分别为0.5-2.0kg/吨钢、1.0-3.0kg/吨钢，且满足炉料中CaO与MgO的质量比CaO/MgO＝Log2.3([Al％])-8.512，该公式中的AL为本步骤中对应的钢水中Al含量。先加入轻烧白云石后，钢液中小粒径Al2O3转变为镁铝尖晶石，Al2O3+MgO→Al2O3·MgO，由于镁铝尖晶石与钢液润湿角小，其聚合长大过程极为缓慢，此时钢液中的镁铝尖晶石尺寸保持细小。进一步加入石灰后，小粒径的尖晶石继续与石灰中的氧化钙发生反应，转变为小粒径的铝酸钙。该步骤通过向钢液中加入不同类型的渣料，将钢液中残留的小粒径Al2O3依次改质为小粒径的镁铝尖晶石、小粒径的铝酸钙。
(5)钢包底吹氩气，底吹强度控制为6.0-9.0NL/(min·t)，即6.0-9.0标升/(分钟·吨钢)；小粒径的铝酸钙被去除。
(6)进入下一环节常规冶炼操作。
在热连轧带钢中，脱氧产物Al2O3作为夹杂物，采用本发明的方法进行去除，其中步骤(1)、(2)、(3)综合实现了钢中生成脱氧产物Al2O3，且大粒径的Al2O3随着钢水搅拌不断上浮去除。步骤(4)将钢液中残留的小粒径Al2O3依次改质为小粒径的镁铝尖晶石、小粒径的铝酸钙，由于钢液中最终残留的氧化物为小粒径的低熔点铝酸钙，因而省去了钙处理操作。本发明在精炼初期以满足调S为前提，采用低碱度炉渣，并在精炼后期利用两步法钢渣反应实现两次Al2O3夹杂物改质，最终复合氧化物没有充分时间长大，杜绝了热轧带钢中偶发性大粒径夹杂物引起的表面缺陷，且省去Ca处理环节，夹杂物为小颗粒低熔点钙铝酸盐，浇铸过程顺利。
实施例1
钢包容量210吨，热轧带钢目标成分：C＝0.07％、Si＝0.05％、Mn＝0.6％、P＝0.012％、S＝0.006％、Alt＝0.035％。精炼过程中的操作过程控制情况：
(1)出钢过程加入含Al脱氧剂脱氧，调整钢水中Al的质量百分数达到0.047％；
(2)LF精炼过程，控制炉渣二元碱度w(CaO)/w(SiO2)＝3.8，搅拌脱硫；
(3)RH进站后钢包底吹氩气，底吹流量控制为700NL/min；
(4)RH真空处理环节，从真空室向钢液依次加入轻烧白云石和石灰，加入量分别为0.8kg/吨钢、2.0kg/吨钢，且满足炉料中CaO与MgO的质量比CaO/MgO＝4.7；
(5)钢包底吹氩气，氩气流量控制为1500NL/min；
(6)进入下一环节常规冶炼操作。
经浇铸成230×1400mm铸坯后，统计铸坯夹杂物尺寸及成分，统计面积达5cm2，夹杂物形貌及尺寸如图所示，最大氧化物直径为17.8μm。
实施例2
钢包容量210吨，热轧带钢目标成分：C＝0.16％、Si＝0.1％、Mn＝1.2％、P＝0.013％、S＝0.006％、Alt＝0.027％。精炼过程中的操作过程控制情况：
(1)出钢过程加入含Al脱氧剂脱氧，调整钢水中Al的质量百分数达到0.039％；
(2)LF精炼过程，控制炉渣二元碱度w(CaO)/w(SiO2)＝4.3，搅拌脱硫；
(3)RH进站后钢包底吹氩气，底吹流量控制为700Nl/min；
(4)RH真空处理环节，从真空室向钢液依次加入轻烧白云石和石灰，加入量分别为0.7kg/吨钢、2.0kg/吨钢，且满足炉料中CaO与MgO的质量比CaO/MgO＝4.3；
(5)钢包底吹氩气，氩气流量控制为1500Nl/min
(6)进入下一环节常规冶炼操作。
经浇铸成230*1280mm铸坯后，统计铸坯夹杂物尺寸及成分，统计面积达5cm2，夹杂物形貌及尺寸如图所示，最大氧化物直径为16.2μm。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本发明所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims (5)

1.一种热连轧带钢夹杂物控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.在出钢过程中向钢液中加入含铝的铁合金进行脱氧及合金化；
S2.LF精炼过程中进行搅拌脱硫，使钢液中大部分的大粒径Al2O3上浮，所述LF精炼过程中使得炉渣中CaO与SiO2的二元碱度w(CaO)/w(SiO2)为2.5~4.3，其中，w(CaO)和w(SiO2)各自分别为炉渣中CaO和SiO2两个组元的质量百分数；
S3.RH进站后钢包底吹氩气，使钢液中残存的大粒径Al2O3上浮；
S4.RH真空处理，向S3中的钢液中依次加入轻烧白云石和石灰，使钢液中的小粒径Al2O3转变为铝酸钙；
S5.钢包底吹氩气，去除钢液中的所述铝酸钙；
所述S4具体为：从真空室向钢液依次加入轻烧白云石和石灰，加入量分别为0.5-2.0kg/吨钢、1.0-3.0kg/吨钢，且满足炉料中CaO与MgO的质量比CaO/MgO=Log2.3([Al%])-8.512；先加入轻烧白云石后，钢液中所述小粒径Al2O3转变为镁铝尖晶石，进一步加入所述石灰后，所述镁铝尖晶石与所述石灰中的氧化钙发生反应，转变为小粒径的铝酸钙；
所述热连轧带钢中各种元素的质量百分比为：C为0.01～0.85%、Si为0.01～0.20%、Mn为0.10～2.00%、P为0.005～0.120%、S为0.003～0.015%、Alt为0.02～0.04%，余下为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的热连轧带钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述热连轧带钢夹杂物控制方法适用于100-300吨钢包LF→RH精炼。
3.根据权利要求1所述的热连轧带钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述步骤S1在脱氧过程中控制钢液中的Al的质量百分数在0.03-0.05%之间。
4.根据权利要求1所述的热连轧带钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的底吹强度为2.0-4.0标升/（分钟·吨钢）。
5.根据权利要求1所述的热连轧带钢夹杂物控制方法，其特征在于，所述S5中底吹强度为6.0-9.0标升/（分钟·吨钢）。
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