CN114934152B - 一种高稀土含量不锈钢的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，属于不锈钢冶炼技术领域，解决高稀土含量下夹杂物含量控制以及钢水批量连铸实现规模化生产的技术问题，本发明通过钢水脱氧方法、稀土加入方式以及连铸过程中浸入式水口、连铸中间包覆盖剂、连铸结晶器保护渣材质的控制，实现了高稀土含量下不锈钢钢水的连铸，对高端材料的开发具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼技术领域，具体涉及的是一种高稀土含量不锈钢的连铸方法。
背景技术
向耐热不锈钢或铁铬铝合金中加入重量百分比0.05%以上的稀土（La、Ce、Y或复合稀土等）可有效提高合金的高温寿命，但是稀土具有极强的活性，加入钢水后容易与钢水中的残余氧或炉渣中的不稳定氧化物发生氧化反应，造成钢水纯净度降低，如果稀土氧化物去除不干净，在连铸过程中容易导致水口结瘤，连铸生产被中断，钢水中的稀土元素与连铸保护渣发生反应导致保护渣变性失去润滑作用，进而导致漏钢事故。
当前稀土钢的生产主要包括以下三种方法：
方法一：钢包喂丝进行稀土合金化，然后进行连铸，此方法制备的合金中稀土含量低（一般在50ppm以下），该稀土含量下的钢水连铸工艺基本上与不含稀土的钢水连铸工艺相同；
方法二：采用连铸结晶器喂入稀土丝的方法进行连铸，此方法应用较广，但是容易带来铸坯内部稀土含量不均匀的问题，且在结晶器中喂入稀土丝对结晶器液面扰动较大，浇铸过程容易造成卷渣，影响钢材品质；
方法三：钢水采用钢包喂线法进行稀土合金化，然后采用模铸的方法生产，此方法成本高、钢水收得率低。
以上三种方法生产的稀土合金中稀土控制不稳定，钢材质量波动较大，而且高端产品的规模生产受限。
发明内容
随着不锈钢冶炼技术的发展，稀土微合金化技术的应用对提高钢的疲劳寿命、塑性、高温抗氧化性、耐蚀性等有良好的效果，但是由于稀土是活性极强的元素，在钢铁冶炼过程中极易氧化而达不到要求的含量，即使稀土含量达到目标，在连铸过程会出现一系列问题而影响批量生产。本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决高稀土含量下夹杂物含量控制以及钢水批量连铸实现规模化生产的技术问题，本发明提供一种高稀土含量不锈钢的连铸方法。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，改变钢包稀土合金化技术，实现钢水中高稀土含量下稀土的稳定控制，且稀土的收得率≥50%；解决连铸过程浸入式水口结瘤、保护渣结块、铸坯卷渣、裂纹等一系列问题，实现高稀土含量钢水的规模批量、高质量的生产，包括以下步骤：
S1、钢液冶炼：
由于稀土极易氧化损失，稀土加入钢包后会发生一系列的化学反应影响稀土收得率（见公式1、公式2、公式3），同时会恶化钢水的纯净度。因此，稀土合金化直接影响钢水的可浇性。
RE+MeO→REO+[Me]； （公式1）
RE+[O]→REO； （公式2）
RE+SiO2→2REO+[Si]； （公式3）
S1-1、钢水深脱氧：钢水采用全铝脱氧，钢水加入铝后底吹搅拌流量大于1000Nl/min，搅拌时间≥10min，脱氧后保证钢水中的Al元素的含量大于0.05%，同时炉渣中CaO的含量大于50wt%、SiO2的含量小于3wt%，Al2O3的的含量大于25wt%；
S1-2、扒渣、重新造渣：
将步骤S1采用Al深脱氧后的钢水进行扒渣，扒渣后炉渣厚度≤10mm，然后加入石灰和CaF2重新造渣，造渣后渣层厚度≥50mm，保证良好的覆盖钢水、隔绝空气、防止钢水二次氧化；
S1-3、强化脱氧：
向步骤S1-2重新造渣后的钢水中以丝线喂线或合金块投入的方式加入Ca、Mg、Ba或Zr元素，对钢水进行强化脱氧，丝线喂线过程中钢水处于弱搅拌，炉渣完全覆盖于钢水液面上，杜绝吹破炉渣造成吸氧；丝线喂入后弱搅拌时间≥5min，强化脱氧元素的含量≥0.01wt%；
S1-4、将稀土块放置于钢制容器中，然后从钢包上方直接投入，防止稀土块加入时在炉渣上部高温区被大量氧化；
S1-5、稀土块加入后继续弱搅拌10min，钢液出钢留待后步进行浇铸；
S2、高稀土含量钢水连铸：
浸入式水口的材质为MgO，其中MgO含量≥80wt%；
连铸中间包覆盖剂中：MgO的含量≥70wt%、CaO的含量≥20wt%、SiO2的含量≤3.0wt%；
连铸结晶器保护渣的碱度为0.5-0.8，黏度≤0.15Pas；
高稀土含量钢水连铸过程采用常规连铸工艺进行，全过程采用无氧化保护，制得高稀土含量不锈钢。
进一步地，在所述步骤S2中，浸入式水口为整体水口，严禁使用快换水口。
进一步地，在所述步骤S2中，连铸中间包加盖密封盖，同时向连铸中间包吹氩气保护。
进一步地，在所述步骤S2中，长水口与钢包下水口连接处设置密封垫，同时长水口与钢包下水口连接处吹氩气气封保护。
进一步地，在所述步骤S2中，钢包开浇时将引流砂排出中间包外。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1.本发明通过多次脱氧，并引入其他活泼元素如Ca、Mg、Zr、Ba等进行强化脱氧，减少稀土加入后的氧化，确保稀土稳定及钢水的可浇性。
2.本发明针对稀土钢的特性，在连铸过程中使用材质为MgO的浸入式水口，区别于常规品种的Al2O3水口，减少稀土氧化物在水口处蓄积造成结瘤。
3.本发明突破常规稀土钢的低稀土含量，使得稀土含量为0.10wt%以上的钢水实现连铸生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，本实施例1的工艺路线为VOD+LF+CC，包括以下步骤：
S1、钢液冶炼：
S1-1、钢水深脱氧：VOD脱碳后通过高位料仓加入石灰、Al2O3精炼渣、Al对钢水进行还原脱氧，钢水加入铝后底吹搅拌流量大于1000Nl/min，搅拌时间≥20min，脱氧后保证钢水中的Al元素的含量大于0.05%，同时炉渣中CaO的含量大于50wt%、SiO2的含量小于3wt%，Al2O3的的含量大于25wt%；
S1-2、扒渣、重新造渣：
将步骤S1采用Al深脱氧后的钢水（VOD还原结束）利用天车将钢水包吊运到扒渣机对钢水进行扒渣，扒渣后炉渣厚度≤10mm，然后利用天车吊运到LF炉，加入石灰·和CaF2重新造渣，造渣后渣层厚度为50 mm ~80mm；
S1-3、强化脱氧：
向步骤S1-2重新造渣后的钢水以丝线喂线的方式喂入Zr线，对钢水进行强化脱氧，此时钢水处于弱搅拌，炉渣完全覆盖于钢水液面上，杜绝吹破炉渣造成吸氧；丝线喂入后弱搅拌时间为5min，强化脱氧元素的含量≥0.01wt%；
S1-4、将稀土块放置于钢制容器中，然后从钢包上方直接投入；
S1-5、稀土块加入后继续弱搅拌10min，钢液出钢留待后步进行浇铸；
S2、高稀土含量钢水连铸：
钢包开浇时将引流砂排出中间包外，高稀土含量钢水连铸过程采用常规连铸工艺进行，全过程采用无氧化保护，制得高稀土含量不锈钢；
高稀土含量钢水连铸连铸工艺中：
浸入式水口为整体水口，浸入式水口的材质为MgO，其中MgO含量≥80wt%；；
连铸中间包加盖密封盖，同时向连铸中间包吹氩气保护，连铸中间包覆盖剂中：MgO的含量≥70wt%、CaO的含量≥20wt%、SiO2的含量≤3.0wt%；
连铸结晶器保护渣的碱度为0.5-0.8，黏度≤0.15Pas；
长水口与钢包下水口连接处设置密封垫，同时长水口与钢包下水口连接处吹氩气气封保护。
实施例2
一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，本实施例2的工艺路线为VOD+LF+CC，包括以下步骤：
S1、钢液冶炼：
S1-1、钢水深脱氧：VOD脱碳后通过高位料仓加入石灰、Al2O3精炼渣、分批加入Al对钢水进行还原脱氧合金化，钢水加入铝后底吹搅拌流量200-1000Nl/min，根据喷溅情况调整，搅拌时间≥40min，脱氧后保证钢水中的Al元素的含量3.0-6.0 wt %，同时炉渣中CaO的含量大于50wt%、SiO2的含量小于3wt%，Al2O3的的含量大于25wt%；
S1-2、扒渣、重新造渣：
将步骤S1采用Al深脱氧后的钢水（VOD还原结束）利用天车将钢水包吊运到扒渣机对钢水进行扒渣，扒渣后炉渣厚度≤80mm，然后利用天车吊运到LF炉，加入石灰和CaF2重新造渣，造渣后渣层厚度为80-100mm；
S1-3、强化脱氧：
向步骤S1-1钢水以丝线喂线或投入合金块方式加入Zr元素，对钢水进行强化脱氧，丝线喂线过程中钢水处于弱搅拌，炉渣完全覆盖于钢水液面上，杜绝吹破炉渣造成吸氧；丝线喂入后弱搅拌时间为5min，强化脱氧元素的含量≥0.01wt%；
S1-4、将稀土块放置于钢制容器中，然后从钢包上方直接投入；
S1-5、稀土块加入后继续弱搅拌10min，钢液出钢留待后步进行浇铸；
S2、高稀土含量钢水连铸：
钢包开浇时将引流砂排出中间包外，高稀土含量钢水连铸过程采用常规连铸工艺进行，全过程采用无氧化保护，制得高稀土含量不锈钢；
高稀土含量钢水连铸连铸工艺中：
浸入式水口为整体水口，浸入式水口的材质为MgO，其中MgO含量≥80wt%；；
连铸中间包加盖密封盖，同时向连铸中间包吹氩气保护，连铸中间包覆盖剂中：MgO的含量≥70wt%、CaO的含量≥20wt%、SiO2的含量≤3.0wt%；
连铸结晶器保护渣的碱度为0.5-0.8，黏度≤0.15Pas；
长水口与钢包下水口连接处设置密封垫，同时长水口与钢包下水口连接处吹氩气气封保护。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钢液冶炼：
S1-1、钢水深脱氧：钢水采用全铝脱氧，钢水加入铝后底吹搅拌流量大于1000Nl/min，搅拌时间≥10min，脱氧后保证钢水中的Al元素的含量大于0.05%，同时炉渣中CaO的含量大于50wt%、SiO2的含量小于3wt%，Al2O3的的含量大于25wt%；
S1-2、扒渣、重新造渣：
将步骤S1采用Al深脱氧后的钢水进行扒渣，扒渣后炉渣厚度≤10mm，然后加入石灰和CaF2重新造渣，造渣后渣层厚度≥50mm；
S1-3、强化脱氧：向步骤S1-2重新造渣后的钢水中以丝线喂线或合金块投入的方式喂入Ba或Zr元素，对钢水进行强化脱氧，丝线喂线过程中钢水处于弱搅拌，炉渣完全覆盖于钢水液面上，杜绝吹破炉渣造成吸氧；丝线喂入后弱搅拌时间≥5min，强化脱氧元素的含量≥0.01wt%；
S1-4、将稀土块放置于钢制容器中，然后从钢包上方直接投入；
S1-5、稀土块加入后继续弱搅拌10min，钢液出钢留待后步进行浇铸；
S2、高稀土含量钢水连铸：
浸入式水口的材质为MgO，其中MgO含量≥80wt%；
连铸中间包覆盖剂中：MgO的含量≥70wt%、CaO的含量≥20wt%、SiO2的含量≤3.0wt%；
连铸结晶器保护渣的碱度为0.5-0.8，黏度≤0.15Pas；
高稀土含量钢水是指稀土含量为0.10wt%以上的钢水，高稀土含量钢水连铸过程采用常规连铸工艺进行，全过程采用无氧化保护，制得高稀土含量不锈钢。
2.根据权利要求1所述的一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，其特征在于：在所述步骤S2中，浸入式水口为整体水口。
3.根据权利要求1所述的一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，其特征在于：在所述步骤S2中，连铸中间包加盖密封盖，同时向连铸中间包吹氩气保护。
4.根据权利要求1所述的一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，其特征在于：在所述步骤S2中，长水口与钢包下水口连接处设置密封垫，同时长水口与钢包下水口连接处吹氩气气封保护。
5.根据权利要求1所述的一种高稀土含量不锈钢的连铸方法，其特征在于：在所述步骤S2中，钢包开浇时将引流砂排出中间包外。
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