CN114790504A - 一种脱氧造渣工艺及采用该工艺的炼钢方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种脱氧造渣工艺及采用该工艺的炼钢方法，涉及钢铁冶炼领域。本申请通过工艺创新，一方面强化脱氧，降低钢中夹杂物总量；另一方面采用低熔点CaO‑Al2O3‑SiO2三元渣系快速成渣，增加有效精炼时间，并改进夹杂物性状，以促进夹杂物吸附排出。
Description
技术领域
本申请涉及钢铁冶炼领域，特别涉及到一种脱氧造渣工艺及采用该工艺的炼钢方法。
背景技术
H13钢是目前应用最广泛的工模具钢种之一，主要用于热挤压模、铝合金压铸模、热锻压冲头等。H13钢在具有较高的纯净度的情况下，才能满足H13模具在高温下保持一定的硬度和强度、较高的韧性和良好的耐急冷急热性。H13钢的常规脱氧工艺以硅铁为主，脱氧不彻底，氧含量偏高且波动较大，是造成钢水纯净度差和钢中夹杂物级别较高的主要原因。
H13的精炼渣系一般是以CaO-SiO2二元渣系为主，渣的熔点较高，成渣速度较慢，且黏度和流动性随温度变化大，稳定性差；另一方面CaO-SiO2系夹杂物在钢水中多以固态质点存在，不易聚合排出，易造成钢水中C类夹杂物超标，影响H13钢的品质。
发明内容
本申请的目的是提供一种脱氧造渣工艺及采用该工艺的炼钢方法，降低钢中夹杂物总量，改进夹杂物性状，以促进夹杂物吸附排出。
为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种脱氧造渣工艺，包括以下步骤：
电炉出钢：采用硅铁和铝锭复合脱氧，控制出钢后钢水中的铝含量为0.020-0.030wt％；加入渣料为石灰8kg/t，精炼渣5kg/t，形成初渣；
LF炉精炼：钢水加入LF炉中进行精炼，并加入脱氧剂。
在上述技术方案中，本申请实施例通过在电炉出钢过程中采用硅铁和铝锭复合脱氧，以硅铝复合脱氧取代硅脱氧，并在LF炉精炼前期保持0.020-0.030wt％的铝含量，降低钢水氧活度至5ppm以内。此外，本申请通过在出钢过程中使用石灰和精炼渣造，形成接近终渣成分的低熔点CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，快速覆盖钢液，增加有效精炼时间，促进夹杂物的排出，提升钢水纯净度。
进一步地，根据本申请实施例，其中，所述初渣的成分包括：50-60wt％CaO，12-18wt％SiO2，15-20wt％Al2O3，2-4wt％MgO，1.0-2.0wt％FeO。
进一步地，根据本申请实施例，其中，在LF炉精炼步骤中，前期添加3-5kg/t石灰或精炼渣调整渣子流动性，中后期不作调整。
进一步地，根据本申请实施例，其中，在LF炉精炼步骤中，若LF精炼炉中的初期采样铝含量低于0.020wt％，则按照0.025wt％的目标值补喂铝线进行调整
进一步地，根据本申请实施例，其中，在LF炉精炼步骤中，形成的终渣成分包括：50-56wt％CaO，14-20wt％SiO2，18-25wt％Al2O3，5-6wt％MgO，0.5-1.2wt％FeO。
进一步地，根据本申请实施例，其中，所述终渣的二元碱度为3.0-4.0。
进一步地，根据本申请实施例，其中，所述脱氧剂包括碳化钙、碳化硅或者两者的组合。
进一步地，根据本申请实施例，其中，所述脱氧剂的添加采用以下方法：前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅、中期添加0.7kg/t的碳化硅、后期添加0.3kg/t的碳化硅。
进一步地，根据本申请实施例，其中，所述LF炉精炼步骤中的有效精炼时间大于等于20min。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种炼钢方法，其特征在于，采用如上所述的脱氧造渣工艺。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种钢材，采用如上所述的一种炼钢方法冶炼而成。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过在电炉出钢过程中采用硅铁和铝锭复合脱氧，以硅铝复合脱氧取代硅脱氧，并在LF炉精炼前期保持0.020-0.030wt％的铝含量，降低钢水氧活度至5ppm以内。此外，本申请通过在出钢过程中使用石灰和精炼渣造，形成接近终渣成分的低熔点CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，快速覆盖钢液，增加有效精炼时间，促进夹杂物的排出，提升钢水纯净度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
本申请公开了一种脱氧造渣工艺，适用于H13钢种的冶炼工艺，能够形成CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，增加有效精炼时间，促进夹杂物的排出，提升钢水纯净度。所述的脱氧造渣工艺包括以下步骤：
电炉出钢：采用硅铁和铝锭复合脱氧，控制出钢后钢水中的铝含量为0.020-0.030wt％；加入渣料为石灰8kg/t，精炼渣5kg/t，形成初渣；
LF炉精炼：钢水加入LF炉中进行精炼，并加入脱氧剂；其中，若LF精炼炉中的初期采样铝含量低于0.020wt％，则按照0.025wt％的目标值补喂铝线进行调整。
在上述技术方案中，本申请实施例通过在电炉出钢过程中采用硅铁和铝锭复合脱氧，以硅铝复合脱氧取代硅脱氧，并在LF炉精炼前期保持0.020-0.030wt％的铝含量，降低钢水氧活度至5ppm以内。此外，本申请通过在出钢过程中使用石灰和精炼渣造，形成接近终渣成分的低熔点CaO-Al2O3-SiO2三元渣系(即初渣)，快速覆盖钢液，增加有效精炼时间，促进夹杂物的排出，提升钢水纯净度。
进一步地，形成的初渣的成分包括：50-60wt％CaO，12-18wt％SiO2，15-20wt％Al2O3，2-4wt％MgO，1.0-2.0wt％FeO，余量为杂质。
进一步地，在LF炉精炼步骤中，前期添加3-5kg/t石灰或精炼渣调整渣子流动性，中后期不作调整。形成的终渣成分包括：50-56wt％CaO，14-20wt％SiO2，18-25wt％Al2O3，5-6wt％MgO，0.5-1.2wt％FeO，余量为杂质，二元碱度为3.0-4.0。
进一步地，脱氧剂包括碳化钙、碳化硅或者两者的组合。本申请优选遵循先强后弱、先粗调后微调原则进行精炼扩散脱氧，具体方法为：前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅、中期添加0.7kg/t的碳化硅、后期添加0.3kg/t的碳化硅。采用这种方法，精炼中后期可以保证还原气氛和有效精炼时间(成份和温度都基本到位后的钢水净化时间)，即保证有效精炼时间大于等于20min。
本申请还公开了一种炼钢方法，其特征在于，采用如上所述的脱氧造渣方法。
本申请还公开了一种钢材，采用如上所述的一种炼钢方法冶炼而成。冶炼而成的钢中全氧含量由实施前的8-20ppm降低至5-12ppm，硫含量由40-80ppm降低至5-20ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
下面，通过列举实施例及对比例对本申请的技术效果进行进一步的说明，但本申请并不限于这些实施例。
【实施例1】
按照H13模具钢的标准成分调配原料进行冶炼，通过电炉初练熔化成钢水。在电炉出钢过程中，加入硅铁和铝锭进行复合脱氧，控制钢水中的铝含量为0.25wt％，并加入石灰8kg/t和精炼渣5kg/t，形成初渣；初渣成分包括：56.8wt％CaO，13.2wt％SiO2，17.1wt％Al2O3，3wt％MgO，1.5wt％FeO。
将钢水加入LF精炼炉中进行精炼，调整炉底氩气通入，在精炼前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅，精炼中期添加0.7kg/t的碳化硅，后期添加0.3kg/t的碳化硅，有效精炼时间为25min。形成的终渣成分包括：51wt％CaO，15wt％SiO2，20.52wt％Al2O3，5.4wt％MgO，0.8wt％FeO，二元碱度为3.4。
LF炉出站后再进行VD脱气处理、浇注等常规后续工序，制得H13模具钢，钢中全氧含量为8ppm，硫含量为12ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
【实施例2】
按照H13模具钢的标准成分调配原料进行冶炼，通过电炉初练熔化成钢水。在电炉出钢过程中，加入硅铁和铝锭进行复合脱氧，控制钢水中的铝含量为0.22wt％，并加入石灰8kg/t和精炼渣5kg/t，形成初渣；初渣成分包括：58.2wt％CaO，14.1wt％SiO2，15.9wt％Al2O3，2.9wt％MgO，1.3wt％FeO。
将钢水加入LF精炼炉中进行精炼，调整炉底氩气通入，在精炼前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅，精炼中期添加0.7kg/t的碳化硅，后期添加0.3kg/t的碳化硅，有效精炼时间为25min。形成的终渣成分包括：53.5wt％CaO，15.8wt％SiO2，19wt％Al2O3，5.3wt％MgO，0.78wt％FeO，二元碱度为3.4。
LF炉出站后再进行VD脱气处理、浇注等常规后续工序，制得H13模具钢，钢中全氧含量为9ppm，硫含量为11ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
【实施例3】
按照H13模具钢的标准成分调配原料进行冶炼，通过电炉初练熔化成钢水。在电炉出钢过程中，加入硅铁和铝锭进行复合脱氧，控制钢水中的铝含量为0.24wt％，并加入石灰8kg/t和精炼渣5kg/t，形成初渣；初渣成分包括：57.3wt％CaO，14.5wt％SiO2，16.3wt％Al2O3，3.2wt％MgO，1.4wt％FeO。
将钢水加入LF精炼炉中进行精炼，调整炉底氩气通入，在精炼前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅，精炼中期添加0.7kg/t的碳化硅，后期添加0.3kg/t的碳化硅，有效精炼时间为25min。形成的终渣成分包括：51.6wt％CaO，16.0wt％SiO2，19.6wt％Al2O3，5.5wt％MgO，0.77wt％FeO，二元碱度为3.2。
LF炉出站后再进行VD脱气处理、浇注等常规后续工序，制得H13模具钢，钢中全氧含量为10ppm，硫含量为10ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
【实施例4】
按照H13模具钢的标准成分调配原料进行冶炼，通过电炉初练熔化成钢水。在电炉出钢过程中，加入硅铁和铝锭进行复合脱氧，控制钢水中的铝含量为0.27wt％，并加入石灰8kg/t和精炼渣5kg/t，形成初渣；初渣成分包括：55.2wt％CaO，12.9wt％SiO2，18.0wt％Al2O3，3.7wt％MgO，1.2wt％FeO。
将钢水加入LF精炼炉中进行精炼，调整炉底氩气通入，在精炼前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅，并添加4.2kg/t石灰或精炼渣调整渣子流动性，精炼中期添加0.7kg/t的碳化硅，后期添加0.3kg/t的碳化硅，有效精炼时间为25min。形成的终渣成分包括：50.9wt％CaO，13.6wt％SiO2，21.6wt％Al2O3，5.8wt％MgO，0.79wt％FeO，二元碱度为3.7。
LF炉出站后再进行VD脱气处理、浇注等常规后续工序，制得H13模具钢，钢中全氧含量为5ppm，硫含量为16ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
【实施例5】
按照H13模具钢的标准成分调配原料进行冶炼，通过电炉初练熔化成钢水。在电炉出钢过程中，加入硅铁和铝锭进行复合脱氧，控制钢水中的铝含量为0.23wt％，并加入石灰8kg/t和精炼渣5kg/t，形成初渣；初渣成分包括：56.5wt％CaO，12.1wt％SiO2，19.6wt％Al2O3，3.5wt％MgO，1.7wt％FeO。
将钢水加入LF精炼炉中进行精炼，调整炉底氩气通入，在精炼前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅，精炼中期添加0.7kg/t的碳化硅，后期添加0.3kg/t的碳化硅，有效精炼时间为25min。形成的终渣成分包括：52.0wt％CaO，14.0wt％SiO2，23.5wt％Al2O3，5.7wt％MgO，1.1wt％FeO，二元碱度为3.7。
LF炉出站后再进行VD脱气处理、浇注等常规后续工序，制得H13模具钢，钢中全氧含量为6ppm，硫含量为15ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
【实施例6】
按照H13模具钢的标准成分调配原料进行冶炼，通过电炉初练熔化成钢水。在电炉出钢过程中，加入硅铁和铝锭进行复合脱氧，控制钢水中的铝含量为0.2wt％，并加入石灰8kg/t和精炼渣5kg/t，形成初渣；初渣成分包括：59.1wt％CaO，16.2wt％SiO2，15.2wt％Al2O3，2.5wt％MgO，1.9wt％FeO。
将钢水加入LF精炼炉中进行精炼，调整炉底氩气通入，获得初期采样铝含量低于0.020wt％，按照0.025wt％的目标值补喂铝线进行调整，在精炼前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅，精炼中期添加0.7kg/t的碳化硅，后期添加0.3kg/t的碳化硅，有效精炼时间为25min。形成的终渣成分包括：55.2wt％CaO，17.6wt％SiO2，18.24wt％Al2O3，5.1wt％MgO，1.2wt％FeO，二元碱度为3.1。
LF炉出站后再进行VD脱气处理、浇注等常规后续工序，制得H13模具钢，钢中全氧含量为12ppm，硫含量为6ppm，钢中夹杂物A、C、D类≤0.5级，B类和Ds类≤1.0级。
尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。
Claims (11)
1.一种脱氧造渣工艺，其特征在于，包括以下步骤：
电炉出钢：采用硅铁和铝锭复合脱氧，控制出钢后钢水中的铝含量为0.020-0.030wt％；加入渣料为石灰8kg/t，精炼渣5kg/t，形成初渣
LF炉精炼：钢水加入LF精炼炉中进行精炼，并加入脱氧剂。
2.根据权利要求1所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，所述初渣的成分包括：50-60wt％CaO，12-18wt％SiO2，15-20wt％Al2O3，2-4wt％MgO，1.0-2.0wt％FeO。
3.根据权利要求1所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，在LF炉精炼步骤中，前期添加3-5kg/t石灰或精炼渣调整渣子流动性，中后期不作调整。
4.根据权利要求1所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，在LF炉精炼步骤中，若LF精炼炉中的初期采样铝含量低于0.020wt％，则按照0.025wt％的目标值补喂铝线进行调整。
5.根据权利要求1所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，在LF炉精炼步骤中，形成的终渣成分包括：50-56wt％CaO，14-20wt％SiO2，18-25wt％Al2O3，5-6wt％MgO，0.5-1.2wt％FeO。
6.根据权利要求5所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，所述终渣的二元碱度为3.0-4.0。
7.根据权利要求1所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，所述脱氧剂包括碳化钙、碳化硅或者两者的组合。
8.根据权利要求7所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，所述脱氧剂的添加采用以下方法：
前期添加0.5kg/t的碳化钙和0.8kg/t碳化硅、中期添加0.7kg/t的碳化硅、后期添加0.3kg/t的碳化硅。
9.根据权利要求1所述的一种脱氧造渣工艺，其特征在于，所述LF炉精炼步骤中的有效精炼时间大于等于20min。
10.一种炼钢方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中的任一项所述的脱氧造渣工艺。
11.一种钢材，其特征在于，采用如权利要求10所述的一种炼钢方法冶炼而成。
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