CN114892067B - 一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢 - Google Patents

一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢，涉及冶炼技术领域；该方法包括转炉冶炼、LF炉精炼以及连铸，且转炉冶炼具体包括将125‑130吨的铁水和35‑38吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且转炉氧枪流量控制在30000‑50000m3/h，氧枪枪位控制在1.7‑2m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.36‑0.45％之间，以使出钢前钢水的终点碳含量控制在0.06％以上；进行出钢脱氧和合金化作业。该方法通过控制氧枪流量和枪位能控制氧气含量，能控制氧化程度，从而能控制出钢前的含碳量，继而能控制制备得到的螺纹钢化学成分中碳含量的精确性，能保证高强螺纹钢的性能，降低生产成本。

Description

一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，具体而言，涉及一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢。
背景技术
螺纹钢广泛应用于建筑行业，为建筑行业的发展做出了突出贡献。随着技术的进步和发展，特别是世界各地区地震时有发生，更要求建材用螺纹钢具备抗震性能要求，同时随着体育场等大跨度建筑物以及商场地下多层车库的需求，各家钢厂开发出了500MPa级及以上级别螺纹钢。高强(500MPa及以上)抗震螺纹钢不但要求屈服强度高，还要求强屈比要≥1.25，这势必要求化学成分更加严格，成分范围更窄，控制难度极大，其中部分钢种碳成分范围只有0.02％的区间。成分控制不好，不但会造成生产成本增加，更会导致螺纹钢的性能不稳定，严重时甚至会造成产品质量异议，直至影响产品在市场中的声誉。如何精准控制高强(500MPa及以上)抗震螺纹钢化学成分成为每个钢厂研究的课题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢，从而能保证高强螺纹钢的性能，减低产品质量风险，降低生产成本。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，高强螺纹钢生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼以及连铸，且转炉冶炼具体包括将125-130吨的铁水和35-40吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且转炉氧枪流量控制在30000-50000m3/h，氧枪枪位控制在1.7-2m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.36-0.45％之间，以使出钢前钢水的终点碳含量控制在0.06％以上；进行出钢脱氧和合金化作业。
在可选的实施方式中，转炉氧枪流量控制在40000m3/h，氧枪枪位控制在1.78m，且出钢前终点碳含量控制0.065％-0.095％之间。
在可选的实施方式中，在装入铁水和废钢的过程中，铁水的装入量在其标准装入量的±1％之内，废钢的装入量在其标准装入量的±1％之内，铁水和废钢装入量的总波动范围在2％以内。
在可选的实施方式中，转炉冶炼还包括在碳含量控制在0.06％以上后进行出钢脱氧和合金化步骤，出钢脱氧和合金化步骤包括：
在转炉出钢量20-30吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前20-30吨加完，出钢过程钢包底吹氩；
出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
在可选的实施方式中，出钢过程钢包底吹氩的步骤具体包括：
出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在500-1000l/min，在出钢量2/3-3/4时底吹氩流量调至200-500l/min进行软吹。
在可选的实施方式中，出钢过程的钢水的氧浓度控制在350-500ppm。
在可选的实施方式中，LF炉精炼的步骤具体包括：
将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入550-850Kg/炉造渣的活性石灰；
送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分；
加入环保低碳覆盖剂保温；
进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按90-110℃过热度，连浇炉按40-60℃过热度。
在可选的实施方式中，连铸的过程中：
开浇炉中包涨碳≤0.01％；和/或，连浇炉中包样涨碳≤0.01％。
在可选的实施方式中，开浇炉中包涨碳≤0.01％具体通过以下方法控制：
在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入350-400kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；
待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露，以使开浇炉中包涨碳≤0.01％。
在可选的实施方式中，连浇炉中包样涨碳≤0.01％具体通过以下方法控制：
在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.35-0.5kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；
控制大包下渣，渣层厚度控制在≤80mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入30-40kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm，以使连浇炉中包样涨碳≤0.01％。
在可选的实施方式中，硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；
和/或，
中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％。
第二方面，本发明提供一种高强螺纹钢，通过前述实施方式中任一项的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法生产得到。
本发明的实施例至少具有以下优点或有益效果：
本发明的实施例提供了一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，高强螺纹钢生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼以及连铸，且转炉冶炼具体包括将125-130吨的铁水和35-40吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且转炉氧枪流量控制在30000-50000m3/h，氧枪枪位控制在1.7-2m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.36-0.45％之间，以使出钢前钢水的终点碳含量控制在0.06％以上；进行出钢脱氧和合金化作业。该生产方法通过控制氧枪流量和枪位能控制氧气含量，从而能控制氧化程度，进而能控制出钢前的含碳量，继而能控制制备得到的螺纹钢化学成分中碳含量的精确性，以此能保证高强螺纹钢的性能，减低产品质量风险，降低生产成本。
本发明的实施例还提供了一种高强螺纹钢，其通过上述的生产方法生产得到。因而，该高强螺纹钢具有性能好，质量好，生产成本低的优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
由于在制备螺纹钢的过程中若成分控制不好，会造成成本增加，且会影响螺纹钢的性能，例如影响强度等性能，严重时甚至使得产品出现质量问题，影响产品声誉。因而，本发明的实施例通过多个维度在螺纹钢生产方法中对螺纹钢的化学成分进行精确，以使得螺纹钢的化学成分相对精确且稳定，从而充分保证螺纹钢的生产质量，降低生产成本，保证产品声誉。下面对本发明的实施例提供的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和利用此方法生产得到的高强螺纹钢进行详细地说明。
在本发明的实施例中提供了一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，高强螺纹钢生产方法主要包括转炉冶炼、LF炉精炼以及连铸。当然，还包括一些必要步骤，例如还高炉熔铁等必要步骤等，由于不涉及对螺纹钢成分控制的影响，因而此处不再赘述。同时，在本发明的实施例中，转炉冶炼的步骤主要是通过氧气氧化铁水和废钢中的杂质，以形成满足所需碳含量和需求元素含量的钢水的过程。其中，转炉冶炼步骤具体包括将125-130吨的铁水和35-40吨的废钢装入炉中进行冶炼形成大致154-155吨的钢水，且转炉氧枪流量控制在30000-50000m3/h，氧枪枪位控制在1.7-2m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.36-0.45％之间，以使出钢前钢水的终点碳含量控制在0.06％以上；进行出钢脱氧和合金化作业。其中，在装入炉中前，铁水温度≥1300℃，成分为P≤0.140％、S≤0.035％、Cr≤0.15％，Ni≤0.080％。
需要说明的是，铁水和废钢的用量可成比例增大或减少，形成的钢水的质量也成比例调整，本发明的实施例不做限定。同时，转炉氧枪大致由喷头、枪体和枪尾组成，枪体可以由三层同心圆管组成，是由三层同心圆管将带有供氧、供水和排水通路的枪尾与决定喷出氧流特征的喷头连接而成的一个管状空心体。氧枪枪位指的是喷头至钢水液面的距离。氧枪可用于向炉内通入氧气，以控制钢水中的碳含量，消除P、S、O、N等有害元素，保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并调整元素之间的比例，从而获得最佳性能。副枪TSC指的是副枪TSC探头，其主要用于取样和测温，取样和测温的目的在于与标准样品对比，以判断目前钢水成分或温度是否存在偏差。
因而，一方面，该生产方法通过控制氧枪流量和枪位能控制加大氧气含量和流量，从而能控制氧化程度，进而能控制出钢前的含碳量，继而能控制制备得到的螺纹钢化学成分中碳含量的精确性，以此能保证高强螺纹钢的性能，减低产品质量风险，降低生产成本。另一方面，该生产方法通过对下副枪TSC的碳含量进行要求，能减少或避免下早了氧气未完全脱去的问题出现，也可以减少或避免下迟了碳含量完全不处于此范围的问题，能保证作业效率和质量，从而也进一步地保证作业效率，降低作业成本，保证产品质量。
作为可选的方案，在本发明的实施例中，转炉氧枪流量控制在40000m3/h，氧枪枪位控制在1.78m，且出钢前终点碳含量控制0.065％-0.095％之间。通过对氧流量精确控制，能精确控制氧化状态，从而控制冶炼后钢水成分和含量，进而能保证螺纹钢化学成分的精确性。
需要说明的是，碳的终点成分必须以质检化验室结果为依据，通常而言，倒炉倒渣后需要再下一次TSO看终点C情况，达到出钢要求后才能出钢。
进一步可选地，在本发明的实施例中，在装入铁水和废钢的过程中，铁水的装入量在其标准装入量的±1％之内，也即，例如当铁水的标准装入量为125-130吨之间的128吨时，其装入量则必须控制在126.72-129.28之间。同理，废钢的装入量在其标准装入量的±1％之内，例如当废钢的标准装入量为35-40吨中的38吨时，则其实际装入量则需要控制在37.62-38.38之间。通过这样控制使得铁水和废钢装入量的总波动范围在2％以内，也即形成的钢水的波动范围小。
通过这样设置，可以有效地提高装入量的稳定率，在装入量的稳定率提高后，出钢量也会进一步稳定，因而可以使得同等条件下合金配加会更加精准，因而可改善碳成分含量的精确性，也能改善Si、Mn、Ni、Cr等有益元素的含量的精确性，从而能充分保证整个高强度螺纹钢化学成分的精确和稳定性，以充分保证螺纹钢的强度等性能，降低生产成本。
需要说明的是，转炉冶炼的步骤中，出钢脱氧和合金化步骤具体包括：在转炉出钢量20-30吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前20-30吨加完，出钢过程钢包底吹氩；出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
具体地，合金的加入量是按照需求加入，合金加入量(Kg/炉)＝(控制元素含量％-已有元素含量％)×钢水量(Kg)/(合金回收率％×合金中该元素含量％)。其中，合金回收率：钒氮95％，铌铁95％，碳粉90％，硅锰90％，硅铁85％。因而，在出钢脱氧和合金化过程中，无论是增碳剂、硅锰、硅铁合金，还是钒氮合金和铌铁的加入量均需要满足上述公式需求。在满足上述公式需求后，能保证钢水中各成分元素含量满足预设需求，从而能进一步地保证螺纹钢化学成分的精确性，以保证螺纹钢的性能，降低生产成本。
同时，在本发明的实施例中，通过控制合金加入的时机，例如将增碳剂、硅锰以及硅铁等合金在出钢量20-30吨时加入，在出钢量完结前20-30吨之前加完也能保证脱氧和合金化作业的精确性和可靠性，从而也能一定程度保证螺纹钢化学成分(C、Si、Mn、Ni、Cr等)的精确性和稳定性。同时，由于钒氮合金和铌铁是在出钢后加入，还能改善在出钢前加入氧化的问题，利于进一步地提高螺纹钢化学成分(C、Si、Mn、Ni、Cr等)的精确性和均匀性，也能提高贵重合金的回收率，进一步地降低生产成本。
并且，出钢过程钢包底吹氩的步骤具体包括：出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在500-1000l/min，例如可控制在800l/min，在出钢量2/3-3/4时底吹氩流量调至200-500l/min进行软吹，例如可控制在300l/min。将吹氩的步骤设置呈两个步骤，且流量逐渐降低，不仅能在均匀成分的前提下使温降不会太大，使温降能维持在1℃/min左右，还能促进夹杂物上浮，防止烟气量大造成滑板挡渣系统误判，进一步地提高生产质量和效率，保证螺纹钢的性能和质量。
作为可选的方案，出钢过程的钢水的氧浓度控制在350-500ppm，例如可控制在450ppm。相较于现有技术出钢氧含量控制在500-700ppm而言，出钢氧低，利于合金回收率的提高和稳定，从而有利于出钢过程脱氧合金化将化学成分达到目标值，进而能进一步地提高螺纹钢化学成分(C、Si、Mn、Ni、Cr等)的精确性和均匀性。
需要说明的是，出钢口在出钢前需要做好维护，出钢时间可控制在≥240秒，采用滑板挡渣，严格控制出钢下渣，以充分保证产品质量。
此外，在本发明的实施例中，LF炉精炼的步骤具体包括：将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入550-850Kg/炉造渣的活性石灰，例如假如700Kg/炉造渣的活性石灰；送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分，调整方法也按照上述的公式进行，且成分调整到目标成分中限，碳成分按中下限控制；加入环保低碳覆盖剂保温；进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按90-110℃过热度，连浇炉按40-60℃过热度，其中，吊包温度由过热温度计算得到，计算公式可以简单选择为吊包温度参考值＝液相线温度+过热度+温降。
一方面，将精炼炉中吹氩气的时间控制在大于5min，相较于现有技术常用的3min而言，更有利于合金成分均匀，便于合金配加精准控制，从而能进一步地提高螺纹钢化学成分的精确性和均匀性；另一方面，精炼炉的取样温度高于1560℃，相较于现有技术温度较低而言，钢水温度升高后可保证合金融入均匀性，能减少成分偏析，从而也能进一步地提高螺纹钢化学成分的精确性和均匀性；另外，环保低碳覆盖剂具体选择为碳化谷壳，采用环保低碳覆盖剂可减少涨碳，涨碳小于0.005％以内，能更进一步地保证碳含量的精确性。
进一步可选地，在本发明的实施例中，连铸的过程中：开浇炉中包涨碳≤0.01％；和/或，连浇炉中包样涨碳≤0.01％。相较于现有技术而言，开浇炉和连浇炉中涨碳均低于0.01％，说明涨碳稳定且较低，因而可保证最终化学成分精确性和均匀性，从而能保证螺纹钢性能和质量。
具体地，在本发明的实施例中，开浇炉中包涨碳≤0.01％具体通过以下方法控制：在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入350-400kg的硅灰石，例如可选择为380kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露，以使开浇炉中包涨碳≤0.01％。其中，硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％。
在中包钢水液面增长的情况下，使用超低碳的覆盖剂硅灰石，既可保证钢水不裸露，实现保温防二次氧化的目的，同时可保证钢水涨碳≤0.01％，达到成分精准控制的目的。后期大包浇注50吨后在中包液面上涨时规范加入中包覆盖剂至中包液面黑面，钢水不裸露，例如可加入60kg中包覆盖剂，以确保开浇炉中包涨碳≤0.01％，从而能充分保证开浇炉中包涨碳≤0.01％，以能保证螺纹钢的性能和质量。
具体地，连浇炉中包样涨碳≤0.01％具体通过以下方法控制：
在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.35-0.5kg/t的中包覆盖剂，例如可加入0.4kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；控制大包下渣，渣层厚度控制在≤80mm，例如可控制在50mm以下，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入30-40kg的硅灰石，例如可加入40kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm，以使连浇炉中包样涨碳≤0.01％。其中，硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％。
中包覆盖剂的加入能促进钢水夹杂物上浮，且有效防止钢水裸露，严禁在中包液面下降时加入中包覆盖剂。中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm，能严控中包液面急剧波动。严控大包下渣，渣层厚度严格控制可降低钢水回P0.003％，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入超低碳的覆盖剂硅灰石30-40kg，既可保证钢水不裸露，实现保温防二次氧化的目的，同时可保证钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％，中包取样时取样器插入深度≥300mm，确保中包样具有代表性，确保连浇炉中包样涨碳≤0.01％，从而可保证最终化学成分精确性和均匀性，从而能保证螺纹钢性能和质量。
本发明的实施例还提供了高强螺纹钢，通过前述实施方式中任一项的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法生产得到。因此该高强螺纹钢具有性能好，质量好，生产成本低的优点。
下面结合具体实施例对本发明提供的能精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法和高强螺纹钢进行更详细地说明：
实施例1
本实施例提供了一种高强螺纹钢，其通过以下方法生产得到：
S1：转炉冶炼，具体包括以下步骤：
S11：将125吨的铁水和35吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且铁水的装入量在其标准装入量的±1％之内，废钢的装入量在其标准装入量的±1％之内，铁水和废钢装入量的总波动范围在2％以内；其中，铁水温度≥1300℃、P≤0.140％、S≤0.035％、Cr≤0.15％，Ni≤0.080％；
S12：转炉氧枪流量控制在30000m3/h，氧枪枪位控制在1.7m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.36％之间；
S13：在转炉出钢量20吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前20吨加完，出钢过程钢包底吹氩，吹氩的步骤具体包括出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在500l/min，在出钢量2/3时底吹氩流量调至200l/min进行软吹；出钢过程的钢水的氧浓度控制在350ppm；
S14：出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
S2：LF炉精炼，具体包括以下步骤：
S21：将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入550Kg/炉造渣的活性石灰；
S22：送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分；
S23：加入环保低碳覆盖剂保温；
S24：进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按90℃过热度，连浇炉按40℃过热度。
S3：连铸，其中，连铸中涉及的硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％；且步骤S3具体包括：
S31：在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入350kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露；
S32：在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.35kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；控制大包下渣，渣层厚度控制在≤80mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入30kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm。
实施例2
本实施例提供了一种高强螺纹钢，其通过以下方法生产得到：
S1：转炉冶炼，具体包括以下步骤：
S11：将128吨的铁水和36吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且铁水的装入量在其标准装入量的±0.9％之内，废钢的装入量在其标准装入量的±0.9％之内，铁水和废钢装入量的总波动范围在1.8％以内；其中，铁水温度≥1300℃、P≤0.140％、S≤0.035％、Cr≤0.15％，Ni≤0.080％；
S12：转炉氧枪流量控制在31000m3/h，氧枪枪位控制在1.75m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.37％之间；
S13：在转炉出钢量25吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前25吨加完，出钢过程钢包底吹氩，吹氩的步骤具体包括出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在600l/min，在出钢量2/3时底吹氩流量调至300l/min进行软吹；出钢过程的钢水的氧浓度控制在370ppm；
S14：出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
S2：LF炉精炼，具体包括以下步骤：
S21：将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入570Kg/炉造渣的活性石灰；
S22：送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分；
S23：加入环保低碳覆盖剂保温；
S24：进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按105℃过热度，连浇炉按55℃过热度。
S3：连铸，其中，连铸中涉及的硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％；且步骤S3具体包括：
S31：在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入370kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露；
S32：在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.4kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；控制大包下渣，渣层厚度控制在≤80mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入35kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm。
实施例3
本实施例提供了一种高强螺纹钢，其通过以下方法生产得到：
S1：转炉冶炼，具体包括以下步骤：
S11：将127吨的铁水和37吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且铁水的装入量在其标准装入量的±0.8％之内，废钢的装入量在其标准装入量的±0.8％之内，铁水和废钢装入量的总波动范围在1.6％以内；其中，铁水温度≥1300℃、P≤0.140％、S≤0.035％、Cr≤0.15％，Ni≤0.080％；
S12：转炉氧枪流量控制在35000m3/h，氧枪枪位控制在1.76m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.38％之间；
S13：在转炉出钢量25吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前25吨加完，出钢过程钢包底吹氩，吹氩的步骤具体包括出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在700l/min，在出钢量2/3时底吹氩流量调至400l/min进行软吹；出钢过程的钢水的氧浓度控制在400ppm；
S14：出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
S2：LF炉精炼，具体包括以下步骤：
S21：将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入650Kg/炉造渣的活性石灰；
S22：送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分；
S23：加入环保低碳覆盖剂保温；
S24：进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按95℃过热度，连浇炉按45℃过热度。
S3：连铸，其中，连铸中涉及的硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％；且步骤S3具体包括：
S31：在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入390kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露；
S32：在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.4kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；控制大包下渣，渣层厚度控制在≤50mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入35kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm；。
实施例4
本实施例提供了一种高强螺纹钢，其通过以下方法生产得到：
S1：转炉冶炼，具体包括以下步骤：
S11：将128吨的铁水和38吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且铁水的装入量在其标准装入量的±0.8％之内，废钢的装入量在其标准装入量的±0.8％之内，铁水和废钢装入量的总波动范围在1.6％以内；其中，铁水温度≥1300℃、P≤0.140％、S≤0.035％、Cr≤0.15％，Ni≤0.080％；
S12：转炉氧枪流量控制在40000m3/h，氧枪枪位控制在1.78m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.39％之间；
S13：在转炉出钢量30吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前30吨加完，出钢过程钢包底吹氩，吹氩的步骤具体包括出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在800l/min，在出钢量3/4时底吹氩流量调至500l/min进行软吹；出钢过程的钢水的氧浓度控制在500ppm；
S14：出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
S2：LF炉精炼，具体包括以下步骤：
S21：将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入750Kg/炉造渣的活性石灰；
S22：送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分；
S23：加入环保低碳覆盖剂保温；
S24：进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按100℃过热度，连浇炉按45℃过热度。
S3：连铸，其中，连铸中涉及的硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％；且步骤S3具体包括：
S31：在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入400kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露；
S32：在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.4kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；控制大包下渣，渣层厚度控制在≤50mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入40kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm。
实施例5
本实施例提供了一种高强螺纹钢，其通过以下方法生产得到：
S1：转炉冶炼，具体包括以下步骤：
S11：将130吨的铁水和40吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且铁水的装入量在其标准装入量的±0.8％之内，废钢的装入量在其标准装入量的±0.6％之内，铁水和废钢装入量的总波动范围在1.4％以内；其中，铁水温度≥1300℃、P≤0.140％、S≤0.035％、Cr≤0.15％，Ni≤0.080％；
S12：转炉氧枪流量控制在50000m3/h，氧枪枪位控制在2m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.45％之间；
S13：在转炉出钢量30吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前30吨加完，出钢过程钢包底吹氩，吹氩的步骤具体包括出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在1000l/min，在出钢量3/4时底吹氩流量调至500l/min进行软吹；出钢过程的钢水的氧浓度控制在500ppm；
S14：出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入钢包。
S2：LF炉精炼，具体包括以下步骤：
S21：将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向钢水中加入850Kg/炉造渣的活性石灰；
S22：送电化渣，待钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整钢水的合金成分；
S23：加入环保低碳覆盖剂保温；
S24：进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按110℃过热度，连浇炉按60℃过热度。
S3：连铸，其中，连铸中涉及的硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％；且步骤S3具体包括：
S31：在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入400kg的硅灰石，且使钢水涨碳≤0.01％；待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露；
S32：在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.5kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；控制大包下渣，渣层厚度控制在≤50mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入40kg的硅灰石，以使钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm。
对比例1
对比例1与实施例4相比，氧枪流量为800m3/h，氧枪枪位控制在1.5m。
对比例2
对比例2与实施例4相比，其铁水和废钢装入量的总波动范围在3％。
对比例3
对比例3与实施例4相比，其出钢时的氧含量为700ppm。
对比例4
对比例4与实施例4相比，其下渣时渣层厚度在100mm。
对比例5
对比例5与实施例4相比，其精炼时的取样温度为1400℃。
对比例6
对比例6与实施例4相比，其精炼时的吹氩的时间为3min。
对比例7
对比例7与实施例4相比，其精炼时未加入环保低碳覆盖剂。
对比例8
对比例8与实施例4相比，其连铸时开浇炉涨碳0.03％，连浇炉涨碳0.025％。
实验例1
将实施例1-5与对比例1-8制备得到的螺纹钢进行化学成分测定，化学成分测定中C、Si、Mn(Ni、Cr属于微量，此处不进行测试)含量与标准含量相比的偏差率如表1所示。
表1.偏差率
Figure BDA0003656624670000171
Figure BDA0003656624670000181
根据表1显示的数据可知，本发明的实施例通过控制氧枪流量和枪位能控制氧气含量，从而能控制氧化程度，进而能控制出钢前的含碳量，继而能控制制备得到的螺纹钢化学成分中碳含量的精确性，以此能保证高强螺纹钢的性能。同时，本发明的实施例通过装入量、出钢氧行列、出钢下渣量、精炼取样温度、精炼吹氩时间、吊包时覆盖剂的使用、开浇炉以及连浇炉涨碳的控制还能进一步地改善碳成分含量的精确性，也能改善Si、Mn、Ni、Cr等有益元素的含量的精确性，从而能充分保证整个高强度螺纹钢化学成分的精确和稳定性，以充分保证螺纹钢的强度等性能。
实验例2
将实施例1-5与对比例1-8制备1吨螺纹钢的成本进行核算，核算的成本如表2所示。
表1.成本
Figure BDA0003656624670000182
Figure BDA0003656624670000191
根据表2的数据可知，本发明的实施例提供的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法相较于对比例1-9而言能显著降低生产成本。
综上所述，本发明的实施例通过控制转炉冶炼的氧气流量、装入量、出钢氧行列、出钢下渣量、精炼取样温度、精炼吹氩时间、吊包时覆盖剂的使用、开浇炉以及连浇炉涨碳均能改善碳成分含量的精确性，也能改善Si、Mn、Ni、Cr等有益元素的含量的精确性，从而能充分保证整个高强度螺纹钢化学成分的精确和稳定性，以充分保证螺纹钢的强度等性能。同时，还能有效地降低生产成本，提高企业收益。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，高强螺纹钢生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼以及连铸，其特征在于，所述转炉冶炼具体包括：
将125-130吨的铁水和35-38吨的废钢装入炉中进行冶炼形成钢水，且转炉氧枪流量控制在30000-50000m3/h，氧枪枪位控制在1.7-2m，下副枪TSC的要求为碳含量在0.36-0.45％之间，以使出钢前所述钢水的终点碳含量控制在0.065％-0.095％之间；
进行出钢脱氧和合金化作业；
其中，在装入所述铁水和所述废钢的过程中，所述铁水的装入量在其标准装入量的±1％之内，所述废钢的装入量在其标准装入量的±1％之内，所述铁水和所述废钢装入量的总波动范围在2％以内；
所述LF炉精炼的步骤具体包括：
将转炉冶炼后的钢水转入LF精炼炉中，至少吹氩气5min，并向所述钢水中加入550-850Kg/炉造渣的活性石灰；
送电化渣，待所述钢水温度达到1560℃以上后取样，并调整所述钢水的合金成分；
加入环保低碳覆盖剂保温；
进行吊包上连铸，且吊包温度按开浇炉按90-110℃过热度，连浇炉按40-60℃过热度；
精炼炉的取样温度高于1560℃；
所述连铸的过程中：
开浇炉中包涨碳≤0.01％；和/或，连浇炉中包样涨碳≤0.01％；其中，
连浇炉中包样涨碳≤0.01％具体通过以下方法控制：
在连铸连浇炉中包吨位提高以及液位上升过程中加入0.35-0.5kg/t的中包覆盖剂，中包液面稳定在中包溢流液面下100mm±30mm；
控制大包下渣，渣层厚度控制在≤80mm，每6-8炉溢渣一次，溢渣后在中包液位稳定在正常液面后加入30-40kg的硅灰石，以使所述钢水与硅灰石接触涨碳≤0.01％；且中包取样时取样器插入深度≥300mm，以使所述连浇炉中包样涨碳≤0.01％；
开浇炉中包涨碳≤0.01％具体通过以下方法控制：
在连铸开浇炉中包吨位15吨后加入350-400kg的硅灰石，且使所述钢水涨碳≤0.01％；
待大包浇注50吨后在中包液面上涨时加入中包覆盖剂至中包液面黑面，且使钢水不裸露，以使所述开浇炉中包涨碳≤0.01％；
所述出钢脱氧和合金化步骤包括：
在转炉出钢量20-30吨时向钢包中加入增碳剂、硅锰以及硅铁合金，并在出钢完前20-30吨加完，出钢过程钢包底吹氩；
出钢后将钒氮合金和铌铁在氩站加入所述钢包；
出钢过程的钢水的氧浓度控制在350-500ppm。
2.根据权利要求1所述的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，其特征在于：
转炉氧枪流量控制在40000m3/h，氧枪枪位控制在1.78m。
3.根据权利要求1所述的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，其特征在于，出钢过程钢包底吹氩的步骤具体包括：
出钢过程保证钢包底吹氩的流量控制在500-1000l/min，在出钢量2/3-3/4时底吹氩流量调至200-500l/min进行软吹。
4.根据权利要求1所述的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法，其特征在于：
所述硅灰石包括按照质量分数计的：C≤0.6％，SiO2：43.5-55％，CaO：39.5-50％；
和/或，
所述中包覆盖剂包括按照质量分数计的：C：7-20％，SiO2：25-40％，CaO：15-30％，MgO：5-20％。
5.一种高强螺纹钢，其特征在于，通过权利要求1至4中任一项所述的精确控制高强螺纹钢化学成分的生产方法生产得到。
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