CN114807730B - 无镍型铜磷系耐候钢铸坯 - Google Patents

无镍型铜磷系耐候钢铸坯 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无镍型铜磷系耐候钢铸坯，所述无镍型铜磷系耐候钢铸坯的成分为：C：0.05～0.10wt％；Si：0.30～0.50wt％；Mn：0.40～0.55wt％；P：0.07～0.15wt％；S：≤0.005wt％；Cr：0.3～0.5wt％；Cu：0.2～0.5wt％；Alt：0.020～0.050wt％；Ti：≤0.035wt％；不添加Ni合金；余量为Fe和不可避免的微量元素；所述无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法工艺路线依次为：铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼、直弧型板坯铸机连铸。本发明降低了冶炼过程造渣料消耗和铁损、提高了铁水磷利用率，解决了无镍型铜磷系耐候钢的浇注不顺行和铸坯表面质量的问题。

Description

无镍型铜磷系耐候钢铸坯
本申请是：申请号：2020113879703，申请日：2020年12月1日，发明名称：无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法的分案申请。
技术领域
本发明涉及连铸领域，具体涉及一种无镍型铜磷系耐候钢铸坯。
背景技术
传统的氧气顶吹转炉炼钢，为脱除钢中磷、硫等夹杂，需加入大量的石灰等造渣料造泡沫渣，在吹氧过程中大量的铁被氧化进入渣中，吹炼过程中的铁损较大。转炉冶炼一般吨钢石灰、轻烧等造渣料消耗约60kg左右，转炉渣量在100kg以上，渣中全铁及铁珠含量一般在30％左右，渣中的铁损失达到30kg以上，铁损失的成本在70元左右。
铜磷系耐候钢钢水在板坯浇注时容易出现表面裂纹、甚至产生拉漏现象，对生产顺行和钢水收得率产生巨大影响。为减轻铜的热脆性，提高含铜钢表面质量，传统冶炼工艺在钢中添加了一定量的镍合金，由此产生较高的生产成本。例如，中国专利申请号201110087097.0公开了一种基于铜磷系耐候钢的转炉少渣冶炼方法，该方法介绍了CSP生产工艺的转炉少渣冶炼方法，但是，该方法生产成本仍然不低。
综上所述，现有技术中存在以下问题：冶炼过程造渣料消耗和铁损高、铁水磷利用率低，生产成本高，以及无镍型铜磷系耐候钢浇注不顺行和铸坯表面质量的问题。
发明内容
本发明提供一种无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法，以解决冶炼过程造渣料消耗和铁损高、铁水磷利用率低，生产成本高，以及无镍型铜磷系耐候钢浇注不顺行和铸坯表面质量的问题。
为此，本发明提出一种无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法，所述无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法包括：
无镍型铜磷系耐候钢铸坯的成分为：C：0.05～0.10wt％；Si：0.30～0.50wt％；Mn：0.40～0.55wt％；P：0.07～0.15wt％；S：≤0.005wt％；Cr：0.3～0.5wt％；Cu：0.2～0.5wt％；Alt：0.020～0.050wt％；Ti：≤0.035wt％；不添加Ni合金；余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法工艺路线依次为：铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼、直弧型板坯铸机连铸。
进一步地，转炉钢水冶炼中，
装入制度为：150吨转炉系统中：装入铁水132～140吨，装入废钢15～25吨；
入炉铁水S≤0.040wt％；如果铁水S＞0.040wt％，则铁水必须进行脱硫，脱硫后保证铁水S≤0.010wt％；
不脱硫则不扒渣，脱硫则不扒前渣，保证扒后渣之后亮面90％以上。
进一步地，转炉钢水冶炼中，造渣制度为：
转炉终点碱度控制：1.6～2.5；采用留渣操作，加入吨钢17～19kg轻烧和8～10kg石灰；供氧强度按2.1～3.6Nm3/min·t控制，供氧模式采用一次供氧吹炼至结束模式，或吹炼至氧耗7～10Nm3/t时结束供氧然后再次下枪吹炼的模式。
进一步地，转炉钢水冶炼中，终点控制目标：
出钢碳C：0.04～0.07wt％、出钢磷P：0.060～0.085wt％、出钢温度：1660～1690℃。
进一步地，转炉钢水冶炼中，出钢过程往钢包加入吨钢2.4～3.0kg的预溶渣或1.5～1.8kg的精炼调渣剂以及600～800kg的石灰；
采用双挡渣、不脱氧出钢工艺，以减少出钢过程增氮；出完钢后采用铝铁或铝线脱氧。
进一步地，LF炉钢水精炼中，采用埋弧造渣，以减少钢水增氮。
进一步地，LF炉钢水精炼中，炉渣控制：TFe＜1.0wt％、CaO：46～54wt％、MgO：4～10wt％、SiO2：4～12wt％、Al2O3：18～28wt％、炉渣碱度R：3.5～6。
进一步地，LF炉钢水精炼中，造完还原渣后加入钛铁，加入量1.12～1.56kg/t。
进一步地，直弧型板坯铸机连铸中，采用的保护渣为：SiO2：29～35％，CaO：27～33wt％，Al2O3≤7％，F-：4～8wt％，Na2O：7～14wt％，R(二元碱度)：0.93～0.96，熔点：1020～1100℃，1300℃粘度：0.10～0.22Pa.s，连铸结晶器冷却水流速7.5～9m/s。
进一步地，直弧型板坯铸机连铸中，二次冷却制度：比水量0.7～1.1L/kg。
有益效果：
1、采用转炉留渣少渣冶炼降低了造渣料消耗和铁损、提高了铁水磷利用率，与钢中不加镍合金工艺相结合，实现了与加镍型铜磷系耐候钢铸坯相同的质量，生产成本大幅降低，与常规生产工艺相比吨钢降低成本超过180元。
2、解决了无镍型铜磷系耐候钢的浇注顺行和铸坯表面质量问题，铸坯表面裂纹率控制在0.1％以下。
3、降低了造渣料消耗，减轻了环境压力，满足了国家节能减排要求。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
本发明的目的在于解决目前生产集装箱用高磷钢时铁水磷利用率不高的问题，以及钢中不加镍条件下浇注顺行和铸坯质量问题；提供一种留渣少渣冶炼低碳高磷的转炉冶炼方法，使转炉终点钢水碳含量满足工艺要求的前提下，磷含量稳定控制在0.060～0.085wt％，石灰、轻烧等造渣料消耗控制在吨钢40kg以下；提供一种LF炉钢水精炼工艺，通过合理的渣系设计，进一步提升钢水洁净度；提供一种无镍型铜磷系耐候钢连铸坯的浇注工艺，使连铸浇注顺行、铸坯表面裂纹率控制在0.1％以下。
本发明采用的技术方案是铸坯成分：C：0.05～0.10wt％；Si：0.30～0.50wt％；Mn：0.40～0.55wt％；P：0.07～0.15wt％；S：≤0.005wt％；Cr：0.3～0.5wt％；Cu：0.2～0.5wt％；Alt：0.020～0.050wt％；Ti：≤0.035wt％；不添加Ni合金；余量为Fe和不可避免的微量元素。
本发明的无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法，其工艺路线为：铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼、直弧型板坯铸机连铸、检验、清理、热轧厂。
主要生产工艺：
1、转炉冶炼
(1)装入制度：
150吨转炉系统：铁水(132～140吨)+废钢(15～25吨)。
入炉铁水S≤0.040wt％；如果铁水S＞0.040wt％，则铁水必须进行脱硫，脱硫后保证铁水S≤0.010wt％。不脱硫则不扒渣，脱硫则不扒前渣，保证扒后渣之后亮面90％以上。废钢采用普通废钢+铜板。
(2)冶炼过程转炉全程底吹氩气。
(3)造渣：转炉终点碱度控制：1.6～2.5；采用留渣操作，留渣量计算方法为：根据本炉次铁水P含量、废钢P含量、铁水装入量、废钢装入量、新渣加入量，开始循环炉次至本炉次前一炉各炉次的留渣量、新渣加入量、铁水P含量、废钢P含量、铁水装入量、废钢装入量进行P负荷平衡迭代循环计算，测算出本炉终渣P负荷，然后根据终渣P负荷和标准铁水、废钢条件进行总P平衡预算本炉留渣量。加入吨钢17～19kg轻烧和8～10kg石灰；供氧强度按2.1～3.6Nm3/min·t控制，供氧模式采用一次供氧吹炼至结束模式，或吹炼至氧耗7～10Nm3/t时结束供氧然后再次下枪吹炼的模式。
(4)终点控制目标：
出钢碳(C)：0.04～0.07wt％、出钢磷(P)：0.060～0.085wt％、出钢温度：1660～1690℃。
(5)出钢、脱氧及合金化：
①为得到较好的钢包顶渣效果，采取的措施有：出钢过程往钢包加入吨钢2.4～3.0kg的预溶渣或1.5～1.8kg的精炼调渣剂以及600～800kg的石灰。
②采用双挡渣、不脱氧出钢工艺，以减少出钢过程增氮；出完钢后采用铝铁或铝线脱氧。
③合金化控制：出钢过程根据终点成分情况加入中碳锰铁、中碳铬铁、磷铁进行合金化。
(6)炉后吹氩制度：严格控制吹氩时间和氩气流量，以避免过程增氮。
2、LF炉精炼工艺
工艺控制要点：脱氧、脱硫、去除夹杂，有效地提高钢水洁净度，并微调钢水成分。
工艺控制重点：采用埋弧造渣，并加强LF精炼过程保护，以减少钢水增氮。
(1)炉渣控制：TFe＜1.0wt％、CaO：46～54wt％、MgO：4～10wt％、SiO2：4～12wt％、Al2O3：18～28wt％、炉渣碱度R：3.5～6。
(2)造完还原渣后加入钛铁，加入量1.12～1.56kg/t；并微调钢水成分。
(3)钙处理：每炉喂入吨钢1.4～2.8m硅钙线或0.85～1.7m纯钙线，喂入速率控制在2.5～4.0m/s。
(4)钙处理后，保证钢水软吹氩时间≥8min；钢水出站前加入钢包覆盖剂，以保护钢水。
3、板坯连铸工艺
直弧形板坯连铸机采用全程保护浇注工艺，大包必须加盖保护，中包钢水不得裸露，保证保护套管装置及氩封良好。
(1)保护渣选用：
使用无镍型铜磷系耐候钢结晶器保护渣，保护渣指标见表1：
表1化学成分(％)及物理性质
为防止板坯浇注时产生漏钢或裂纹，连铸结晶器冷却水流速7.5～9m/s。
(2)二次冷却制度：比水量0.7～1.1L/kg。
(3)中包温度控制在1529～1543℃，拉速控制在1.20～1.45m/min。
实施例1：铁水137吨，废钢21吨，转炉终点碱度控制：2.32；加入吨钢20.6kg轻烧和9.5kg石灰，供氧强度按2.2～3.3Nm3/min·t，一次供氧吹炼至终点；终点出钢碳(C)：0.06wt％、出钢磷(P)：0.072wt％、出钢温度：1679℃，对连铸结晶器冷却水流速进行控制，控制冷却水流速8.6m/s，二次冷却比水量1.02L/kg，中包温度控制在1531～1537℃；铸机断面：1350mm，拉速控制在1.35～1.40m/min，生产的铸坯表面无裂纹，铸坯内、外部质量正常。
实施例2：铁水140吨，废钢19吨，转炉终点碱度控制：2.21；加入吨钢19.2kg轻烧和8.5kg石灰，供氧强度按2.3～3.1Nm3/min·t，一次供氧吹炼至终点；终点出钢碳(C)：0.051wt％、出钢磷(P)：0.068wt％、出钢温度：1673℃，对连铸结晶器冷却水流速进行控制，控制冷却水流速8.6m/s，二次冷却比水量0.88L/kg，中包温度控制在1532～1539℃；铸机断面：1350mm，拉速控制在1.40m/min，生产的铸坯表面无裂纹，铸坯内、外部质量正常。
实施例3：铁水135吨，废钢23吨，转炉终点碱度控制：1.82；加入吨钢19.3kg轻烧和9.2kg石灰，供氧强度按2.6～3.5Nm3/min·t，一次供氧吹炼至终点；终点出钢碳(C)：0.07wt％、出钢磷(P)：0.080wt％、出钢温度：1663℃，对连铸结晶器冷却水流速进行控制，控制冷却水流速7.7m/s，二次冷却比水量0.73L/kg，中包温度控制在1533～1542℃；铸机断面：1210mm，拉速控制在1.40～1.45m/min，生产的铸坯表面无裂纹，铸坯内、外部质量正常。
本发明实施例的技术特点：
1、采取留渣少渣吹炼模式，稳定提高转炉出钢磷含量工艺。
2、提供一种LF炉钢水精炼工艺，通过合理的渣系设计，进一步提升钢水洁净度。
3、使用无镍型铜磷系耐候钢结晶器保护渣与浇注冷却工艺，使连铸浇注顺行、铸坯表面裂纹率控制在0.1％以下。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种无镍型铜磷系耐候钢铸坯，其特征在于，
无镍型铜磷系耐候钢铸坯的成分为：C：0.05～0.10wt％；Si：0.30～0.50wt％；Mn：0.40～0.55wt％；P：0.07～0.15wt％；S：≤0.005wt％；Cr：0.3～0.5wt％；Cu：0.2～0.5wt％；Alt：0.020～0.050wt％；Ti：≤0.035wt％；不添加Ni合金；余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述无镍型铜磷系耐候钢铸坯的生产方法工艺路线依次为：铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF炉钢水精炼、直弧型板坯铸机连铸；
直弧型板坯铸机连铸中，采用的保护渣为：SiO2：29～35％wt％，CaO：27～33wt％，Al2O3≤7％，F-：4～8wt％，Na2O：7～14wt％，R：0.93～0.96，熔点：1020～1100℃，1300℃粘度：0.10～0.22Pa.s；
转炉钢水冶炼中，装入制度：废钢采用普通废钢+铜板；装入制度为：150吨转炉系统中，铁水135吨，废钢23吨，转炉终点碱度控制：1.82；加入吨钢19.3kg轻烧和9.2kg石灰，供氧强度按2.6～3.5Nm3/min·t，一次供氧吹炼至终点；终点出钢碳C：0.07wt％、出钢磷P：0.080wt％、出钢温度：1663℃，对连铸结晶器冷却水流速进行控制，控制冷却水流速7.7m/s，二次冷却比水量0.73L/kg，中包温度控制在1533～1542℃；铸机断面：1210mm，拉速控制在1.40～1.45m/min；
使用无镍型铜磷系耐候钢结晶器保护渣与浇注冷却工艺，使连铸浇注顺行、铸坯表面裂纹率控制在0.1％以下。
2.如权利要求1所述的无镍型铜磷系耐候钢铸坯，其特征在于，转炉钢水冶炼中，
入炉铁水S≤0.040wt％；如果铁水S＞0.040wt％，则铁水必须进行脱硫，脱硫后保证铁水S≤0.010wt％；
不脱硫则不扒渣，脱硫则不扒前渣，保证扒后渣之后亮面90％以上。
3.如权利要求1所述的无镍型铜磷系耐候钢铸坯，其特征在于，转炉钢水冶炼中，出钢过程往钢包加入吨钢2.4～3.0kg的预溶渣或1.5～1.8kg的精炼调渣剂以及600～800kg的石灰；采用双挡渣、不脱氧出钢工艺，以减少出钢过程增氮；出完钢后采用铝铁或铝线脱氧。
4.如权利要求1所述的无镍型铜磷系耐候钢铸坯，其特征在于，LF炉钢水精炼中，采用埋弧造渣，以减少钢水增氮。
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