CN115044739A - 一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，所述方法包括：转炉吹炼终点控制、出钢渣洗改质处理、出钢铝脱氧合金化及加入量确定、出钢终点控制、Ar站精炼、钢包镇静和板坯连铸；本发明成分温度控制精度高，命中率99.9％以上。实现一次精确控铝至Alt含量在0.040～0.050wt％范围内，且其中Als含量要占70％以上。本发明较原有工艺缩短了精炼周期，精炼周期至少缩短了32min。出钢至Ar站精炼处理结束钢水调离控制在25min内，满足了小于35min转炉吹炼周期的生产组织，使得钢水Ar站精炼处理结束后，空钢包能及时进入转炉底接收下一炉出钢钢水。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法。
背景技术
近期钢铁行业内开发一些短流程的新工艺来实现节能降碳目标。短流程生产铝镇静钢，常规的控铝工艺使得形成的氧化铝夹杂物没有足够时间去除致使铸坯经轧制后出现大批量质量缺陷成为该工艺的一大难点，也是进一步缩短冶炼周期实现短流程作业的限制环节。
申请号为“201010559160.1”，发明名称为“钢中铝成分的控制方法”，公开了一种在电炉或转炉冶炼出钢过程用铝对钢水脱氧并结合LF精炼工序过程钢包渣改制工艺，实现了脱氧钢中铝的稳定控制，该技术通过保证出钢后钢水脱氧和LF精炼过程顶渣改质来稳定LF工序控铝。如何建立不经过LF工序的工艺，在短时间内实现一次性完成铝脱氧并精准控铝成为面临的难点。
发明内容
本发明实施例所解决的技术问题是满足短流程铝镇静钢生产工艺，在超短时间内实现一次性铝脱氧并精准控铝，二次补铝的量在50ppm以内，且需要补加钢砂铝的炉次≤5％。如此，实现铝镇静钢出钢至精炼结束时间控制在25min内的超短流程工艺。
为此，本发明实施例提供了一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，所述超短流程工艺下快速精准控铝的方法包括：
转炉吹炼终点控制、出钢渣洗改质处理、出钢铝脱氧合金化及加入量确定、出钢终点控制、Ar站精炼、钢包镇静、和板坯连铸；
控制吹炼终点的C为0.03～0.07wt％、S≤0.030wt％、P≤0.020wt％，控制温度在1630～1670℃，控制终点钢水O含量在300～800ppm，控制转炉终点钢渣TFe为14％～20wt％。
具体的，出钢渣洗改质包括：转炉倾至出钢角度前10s时打开钢包底吹，控制出钢流量在200～300NL/min，出钢1min时往钢包内加入石灰和含铝环保精炼造渣改质剂，20s内加完，控制石灰加入量为3.75～4.25kg/t钢，含铝环保精炼造渣改质剂用于脱顶渣氧，根据终点钢渣TFe含量计算加入，顶渣脱氧成渣后要求钢包顶渣TFe≤1.5wt％,CaO与Al2O3的质量比为1.5～1.7，二元碱度R为10～15。
具体的，出钢铝脱氧合金化包括：保持钢包底吹流量为200～300NL/min，出钢至2min时往钢包加入铝质合金(钢砂铝等)，30s内加完，控制Alt含量在0.040～0.050wt％。
为实现所述Alt含量在0.040～0.050wt％的目的，需要精准确定铝质合金加入量。
具体的，确定铝质合金加入量包括：大数据记录每一炉钢转炉吹炼终点温度和钢水[O]含量及铝合金化过程中铝质合金加入量M，根据分析钢水Alt含量，计算出铝收得率F，并建立数据库形成铝收得率标准曲线。标准曲线可根据数据库新增数据量自动学习维护。通过铝收得率标准曲线确定本炉次转炉吹炼终点温度和钢水[O]含量下的铝收得率f值，并根据收得率f值计算加入钢砂铝加入量m。其中加入量和收得率的关系式为行业公知：铝质合金加入量＝(转炉出钢量*钢中Alt含量)/(铝收得率*铝质合金含Al量)。
具体的，出钢终点控制包括：控制出钢总时长为4～6min，出钢结束时使用红外下渣检测系统和滑板挡渣稳定转炉下渣量，控制在钢包渣厚45～55mm。
具体的，出钢结束后，调整钢包底吹流量为100～200NL/min，使得其流量刚吹开渣面为准，并1min内将钢包移至Ar站。
具体的，Ar站精炼包括：
Ar站精炼0～1min时，完成钢水测温及取钢样编号并送检；
Ar站精炼1～3min时，根据测温和送检结果，微调补加铝质合金(铝砂铝等)及废钢，控制Alt含量在0.035～0.045wt％，控制温度至1580℃～1585℃范围内。
具体的，Ar站精炼还包括：
Ar站精炼3～6min时，调整钢包底吹流量为200～300NL/min，进行底吹搅拌；
Ar站精炼6～8min时，调整钢包底吹流量为50～100NL/min进行钙处理，加入钙线1.5m/t钢；
Ar站精炼8～16min时，保持钢包底吹流量50～100NL/min进行底吹去夹杂，Ar站精炼结束。
具体的，钢包镇静时间控制在15～20min，控制钢水温度1570℃。
具体的，钢包镇静后得到精炼钢水，精炼钢水中要求Alt：0.030～0.045wt％，Als/Alt≥90％。
具体的，镇静时间满足15～20min后开始浇铸，采用保护套管进行板坯连铸。
加入的铝质合金一部分对钢水和钢包顶渣进行脱氧形成铝氧化物；一部分是高温下烧损过程空气中的氧形成铝氧化物；最后一部分形成Als(即酸熔铝)，而脱氧过程中形成的铝氧化物则称为酸不熔铝。酸不熔铝为夹杂物，随着钢液搅拌很快会大部分上浮吸附到钢包顶渣中。钢中铝含量Alt(即全铝)＝Als+残留在钢液中的铝氧化物。
本发明一方面通过稳定下渣量、稳定钢包顶渣改质后TFe≤1.5wt％，如此就稳定了脱顶渣氧的耗铝量；另一方面控制钢包顶渣成分CaO与Al2O3的质量比为1.5～1.7，二元碱度R＝10～15，及控制出钢过程和Ar精炼过程底吹流量和时间，就稳定残留在钢液中的铝氧化物量。如此，影响控铝准确性的变量就是，转炉终点钢水氧含量影响铝脱钢水氧的耗铝量，以及温度影响的高温烧损耗铝量。本发明通过限定过程控制条件使影响铝收得率减少至两个变量，并以实时数据建立数据库分析出铝收得率标准曲线，根据曲线可精准确定不同炉次的铝收得率取值。从而实现一次精确控铝至Alt含量在0.040～0.050wt％范围内，且其中Als含量要占70％以上。二次微调Alt需求量在50ppm以内，且需要补加钢砂铝的炉次≤5％，在有限的吹氩时间内，促进了铝氧化夹杂物的上浮去除，提高了钢水洁净度，改善连铸连续可浇铸性及钢材质量。实现铝镇静钢超短流程精炼工艺下快速精准铝含量控制水平，使轧后缺陷率≤0.01％。
本发明提供的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，出钢开始至板坯连铸开浇时间可控制在36～43min范围内，较原有工艺缩短了精炼周期，精炼周期至少缩短了32min。出钢至Ar站精炼处理结束钢水调离控制在25min内，满足了小于35min转炉吹炼周期的生产组织，使得钢水Ar站精炼处理结束后，空钢包能及时进入转炉底接收下一炉出钢钢水，本发明工艺设计完整稳定，可操作性强。
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。
本发明提供了一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，所述一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法包括：
转炉吹炼终点控制、出钢渣洗改质处理、出钢铝脱氧合金化及加入量确定、出钢终点控制、Ar站精炼、钢包镇静、和板坯连铸；
控制吹炼终点的C为0.03～0.07wt％、S≤0.030wt％、P≤0.020wt％，控制温度在1630～1670℃，控制终点钢水O含量在300～800ppm，控制终点钢渣TFe为14％～20wt％。并取转炉吹炼终点钢样编号A2进行成分化验。
出钢渣洗改质包括：转炉倾至出钢角度前10s时打开钢包底吹，控制出钢流量在200～300NL/min，出钢1min时往钢包内加入石灰和含铝环保精炼造渣改质剂，20s内加完，控制石灰加入量为3.75～4.25kg/t钢。含铝环保精炼造渣改质剂用于脱顶渣氧，根据终点钢渣TFe含量计算加入，顶渣脱氧成渣后要求钢包顶渣TFe≤1.5wt％,CaO与Al2O3的质量比为1.5～1.7，二元碱度R为10～15。
出钢铝脱氧合金化调整包括：保持钢包底吹流量为200～300NL/min，出钢至2min时往钢包加入铝质合金(钢砂铝等)，30s内加完，控制Alt含量在0.040～0.050wt％。钢砂铝用于除了烧损外还参与沉淀脱氧和合金化，加入后需要准确控制B1样Alt含量在0.040～0.050wt％范围内，且其中Als含量要占70％以上，其余的酸不熔铝量将在钢包Ar精炼过程中大部分上浮去除。B1样表示氩站取的第一个钢水样，即刚进氩站时取的钢水样。
为实现所述Alt含量在0.040～0.050wt％的目的，需要精准确定铝质合金加入量。
具体的，确定铝质合金加入量包括：大数据记录每一炉钢转炉吹炼终点温度和钢水[O]含量及铝合金化过程中铝质合金加入量M，根据分析钢水Alt含量，计算出铝收得率F，并建立数据库形成铝收得率标准曲线。标准曲线可根据数据库新增数据量自动学习维护。通过铝收得率标准曲线确定本炉次转炉吹炼终点温度和钢水[O]含量下的铝收得率f值，并根据收得率f值计算加入钢砂铝加入量m。其中加入量和收得率的关系式为行业公知：铝质合金加入量＝(转炉出钢量*钢中Alt含量)/(铝收得率*铝质合金含Al量)。
出钢终点控制包括：控制出钢总时长为4～6min，出钢结束时使用红外下渣检测系统和滑板挡渣稳定转炉下渣量，控制在钢包渣厚45～55mm。出钢总时长控制4～6min。出钢结束时使用红外下渣检测系统和滑板挡渣稳定转炉下渣量控制在钢包渣厚50±5mm。
出钢结束后，调整钢包底吹流量为100～200NL/min，使得其流量刚吹开渣面为准，并1min内将钢包移至Ar站。
Ar站精炼包括：
Ar站精炼0～1min时，完成钢水测温及取钢样编号为B1并送检；B代表吹氩站，B1样表示氩站取的第一个钢水样，即刚进氩站时取的钢水样。
Ar站精炼1～3min时，根据测温和B1样结果，加或不加铝砂铝及调温废钢等，调温废钢为国标成分范围内的螺纹钢，调温效率为每1吨调温废钢加入后可使156吨钢水下降10℃。二次微调Alt含量精确控制Alt在0.035～0.045wt％范围内，二次微调Alt时铝质合金铝收得率按95％计算；二次微调温度至1580℃至1585℃范围内。
Ar站精炼3～6min，调整钢包底吹流量为200～300NL/min，进行底吹搅拌均匀钢水成分和温度；
Ar站精炼6～8min，调整钢包底吹流量为50～100NL/min进行钙处理，喂入纯钙线1.5m/t钢；纯钙线Ca≥97％。
Ar站精炼8～16min，保持钢包底吹流量50～100NL/min进行底吹去夹杂，Ar站精炼结束。
钢包镇静时间控制在15～20min，控制钢水温度1570℃。
钢包镇静后得到精炼钢水，精炼钢水中Alt：0.030～0.045wt％，Als/Alt≥90％。
镇静时间满足15～20min后开始浇铸，采用保护套管进行板坯连铸。
本发明一方面通过稳定下渣量、稳定钢包顶渣改质后TFe≤1.5wt％，如此就稳定了脱顶渣氧的耗铝量；另一方面控制钢包顶渣成分CaO与Al2O3的质量比为1.5～1.7，二元碱度R＝10～15，及控制出钢过程和Ar精炼过程底吹流量和时间，就稳定残留在钢液中的铝氧化物量。如此，影响控铝准确性的变量就是，转炉终点钢水氧含量影响铝脱钢水氧的耗铝量，以及温度影响的高温烧损耗铝量。本发明通过限定过程控制条件使影响铝收得率减少至两个变量，并以实时数据建立数据库分析出铝收得率标准曲线，根据曲线可精准确定不同炉次的铝收得率取值。从而实现一次精确控铝至Alt含量在0.040～0.050wt％范围内，且其中Als含量要占70％以上。二次微调Alt需求量在50ppm以内，且需要补加钢砂铝的炉次≤5％，在有限的吹氩时间内，促进了铝氧化夹杂物的上浮去除，提高了钢水洁净度，改善连铸连续可浇铸性及钢材质量。实现铝镇静钢超短流程精炼工艺下快速精准铝含量控制水平，使轧后缺陷率≤0.01％。
本发明提供的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，出钢开始至板坯连铸开浇时间可控制在36～43min范围内，较原有工艺缩短了精炼周期，精炼周期至少缩短了32min。出钢至Ar站精炼处理结束钢水调离控制在25min内，满足了小于35min转炉吹炼周期的生产组织，使得钢水Ar站精炼处理结束后，空钢包能及时进入转炉底接收下一炉出钢钢水，本发明工艺设计完整稳定，可操作性强。
实施例1：
一种超短流程SPHC炉外精炼工艺及超短流程工艺下快速精准控铝的方法，所述方法包括以下步骤：
1.转炉吹炼
吹炼终点温度控制1670℃，终点钢水[O]＝800ppm，终点钢渣TFe为20wt％。并取转炉吹炼终点钢样编号为A2进行成分化验，C为0.03wt％,S为0.030wt％、P为0.020wt％，
2.出钢渣洗改质
转炉倾至出钢角度前10s时打开钢包底吹，流量控制为200NL/min，倾至出钢角度后打开出钢口滑板，钢流开始进入钢包内。出钢1min时往钢包内加入石灰和含铝环保精炼造渣改质剂，20s内加完。石灰加入量3.75kg/t钢；含铝精炼造渣改质剂用于脱顶渣氧，根据终点钢渣TFe含量计算加入3.2kg/t钢，顶渣脱氧成渣后钢包顶渣Tfe＝1.5wt％,CaO与Al2O3的质量比为1.5，二元碱度R＝10。
3.出钢铝脱氧合金化及加入量确定
保持钢包底吹流量为200NL/min，出钢至2min开始往钢包内加入钢砂铝，30s内加完；
钢砂铝用于除了烧损外还参与沉淀脱氧和合金化，通过控铝系统计算转炉终点温度1670℃及终点钢水含氧量在800ppm下，计算得铝收得率为40.3％，则钢砂铝加入量为2.69kg/t钢。
4.出钢终点控制
出钢总时长控制4min。出钢结束时使用红外下渣检测系统和滑板挡渣稳定转炉下渣量控制在钢包渣厚45mm。
5.Ar站精炼
出钢结束后，调整钢包底吹流量为100NL/min，其流量刚吹开渣面为准，并1min内将钢包移至Ar站处理位开始处理；
Ar站精炼0～1min时，完成钢水测温及取钢样编号为B1并送检；B代表吹氩站，B1样表示氩站取的第一个钢水样，即刚进氩站时取的钢水样。
Ar站精炼1～3min时，根据测温和B1样结果，，Alt含量为0.050wt％，测温1585℃，根据工艺要求，不补加钢砂铝，加入3.2kg/t钢的调温废钢调整温度至1575℃；
Ar站精炼3～6min，调整钢包底吹流量为200NL/min，进行底吹搅拌均匀钢水成分和温度；
Ar站精炼6～8min，调整钢包底吹流量为50NL/min进行钙处理，喂入纯钙线1.5m/t钢；
Ar站精炼8～16min，保持钢包底吹流量50NL/min进行底吹去夹杂，Ar站精炼结束。
6.钢包镇静及板坯连铸
Ar站精炼结束后关闭钢包底吹流量开始镇静处理，得到合格精炼钢水，钢水Alt：0.035wt％，Als/Alt＝90％，钢水温度1570℃。将钢包吊运至板坯连铸机，镇静时间满足15min后开始浇铸，采用保护套管，禁止敞开浇注。
实施例2：
一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，所述方法包括以下步骤：
1.转炉吹炼
吹炼终点温度控制1630℃，终点钢水氧含量为300ppm，终点钢渣TFe为14wt％。并取转炉吹炼终点钢样编号为A2进行成分化验，C为0.07wt％,S为0.028wt％、P为0.018wt％。
2.出钢渣洗改质
转炉倾至出钢角度前10s时打开钢包底吹，流量控制为300NL/min，倾至出钢角度后打开出钢口滑板，钢流开始进入钢包内。出钢1min时往钢包内加入石灰和含铝环保精炼造渣改质剂，20s内加完。石灰加入量4.25kg/t钢；含铝精炼造渣改质剂用于脱顶渣氧，根据终点钢渣TFe含量计算加入2.34kg/t钢，顶渣脱氧成渣后要求钢包顶渣Tfe＝1.45wt％,CaO与Al2O3的质量比为1.7，二元碱度R＝15。
3.出钢铝脱氧合金化及加入量确定
保持钢包底吹流量为300NL/min，出钢至2min开始往钢包内钢砂铝，30s内加完；
钢砂铝用于除了烧损外还参与沉淀脱氧和合金化，通过控铝系统计算转炉终点温度1630℃及终点钢水[O]＝300ppm下，铝收得率为45.2％，则钢砂铝加入量为1.92kg/t钢。加入后需要准确控制B1样Alt含量在0.040wt％范围内，且其中Als含量要占70％以上，其余的酸不熔铝量将在钢包Ar精炼过程中大部分上浮去除。
4.出钢终点控制
出钢总时长控制6min。出钢结束时使用红外下渣检测系统和滑板挡渣稳定转炉下渣量控制在钢包渣厚55mm。
5.Ar站精炼
出钢结束后，调整钢包底吹流量为200NL/min，其流量刚吹开渣面为准，并1min内将钢包移至Ar站处理位开始处理；
Ar站精炼0～1min时，完成钢水测温及取钢样编号为B1并送检；B代表吹氩站，B1样表示氩站取的第一个钢水样，即刚进氩站时取的钢水样。
Ar站精炼1～3min时，根据测温和B1样结果，Alt含量为0.040wt％，测温1575℃，根据工艺要求，不补加钢砂铝及调温废钢；
Ar站精炼3～6min，调整钢包底吹流量为300NL/min，进行底吹搅拌均匀钢水成分和温度；
Ar站精炼6～8min，调整钢包底吹流量为100NL/min进行钙处理，喂入纯钙线1.5m/t钢；
Ar站精炼8～16min，保持钢包底吹流量100NL/min进行底吹去夹杂，Ar站精炼结束。
6.钢包镇静及板坯连铸
Ar站精炼结束后关闭钢包底吹流量开始镇静处理，得到合格精炼钢水，钢水Alt：0.035wt％，Als/Alt＝92％，钢水温度1570℃。将钢包吊运至板坯连铸机，镇静时间满足20min后开始浇铸，采用保护套管，禁止敞开浇注。
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做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，所述一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法包括：
转炉吹炼终点控制、出钢渣洗改质处理、出钢铝脱氧合金化及加入量确定、出钢终点控制、Ar站精炼、钢包镇静和板坯连铸；
控制吹炼终点的C为0.03～0.07wt％、S≤0.030wt％、P≤0.020wt％，控制温度在1630～1670℃，控制终点钢水O含量在300～800ppm，控制终点钢渣TFe为14％～20wt％；
出钢结束后，调整钢包底吹流量为100～200NL/min，使得其流量刚吹开渣面为准，并1min内将钢包移至Ar站；
Ar站精炼包括：
Ar站精炼0～1min时，完成钢水测温及取钢样编号并送检；
Ar站精炼1～3min时，根据测温和送检结果，加入锰合金、铝砂铝及废钢，控制Mn含量至0.20～0.25wt％，控制Alt含量在0.035～0.045wt％，控制温度至1580℃～1585℃范围内。
2.如权利要求1所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，出钢渣洗脱硫包括：转炉倾至出钢角度前10s时打开钢包底吹，控制出钢流量在200～300NL/min，出钢1min时往钢包内加入石灰和含铝环保精炼造渣剂，20s内加完，控制石灰加入量为3.75～4.25kg/t钢。
3.如权利要求1所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，出钢脱氧合金化及碳成分调整包括：保持钢包底吹流量为200～300NL/min，出钢至2min时往钢包内微调碳粉，加入锰合金和钢砂铝，30s内加完，控制Mn含量在0.15～0.20wt％，控制Alt含量在0.040～0.050wt％。
4.如权利要求1所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，出钢终点控制包括：控制出钢总时长为4～6min，出钢结束时使用红外下渣检测系统和滑板挡渣稳定转炉下渣量，控制在钢包渣厚45～55mm。
5.如权利要求4所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，Ar站精炼还包括：
Ar站精炼3～6min时，调整钢包底吹流量为200～300NL/min，进行底吹搅拌；
Ar站精炼6～8min时，调整钢包底吹流量为50～100NL/min进行钙处理，加入钙线1.5m/t钢；
Ar站精炼8～16min时，保持钢包底吹流量50～100NL/min进行底吹去夹杂，Ar站精炼结束。
6.如权利要求1所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，钢包镇静后得到精炼钢水，精炼钢水中C：0.05～0.07wt％，Si≤0.06wt％，Mn：0.15～0.25wt％，P≤0.022wt％，S≤0.018wt％，Alt：0.035～0.045wt％，Als/Alt≥90％，N≤0.0050wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素。
7.如权利要求1所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，镇静时间满足15～20min后开始浇铸，采用保护套管进行板坯连铸。
8.如权利要求1所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，大数据记录转炉吹炼中的转炉吹炼终点温度和钢水[O]含量及出钢渣洗脱硫中钢砂铝加入量M，计算出铝收得率F，并建立数据库形成铝收得率标准曲线；其中，[O]含量单位为ppm，钢砂铝加入量M单位为吨；
通过铝收得率标准曲线确定每一炉次不同转炉吹炼终点温度和钢水[O]含量下的铝收得率f值，并根据收得率f值计算加入钢砂铝加入量m；
其中加入量和收得率的关系式为：收得率＝转炉出钢量*钢中Alt含量/钢砂铝加入量*钢砂铝含Al量，转炉出钢量单位为吨，钢中Alt含量单位为wt％，钢砂铝加入量单位为吨，钢砂铝含Al量单位为：％。
9.如权利要求2所述的一种超短流程工艺下快速精准控铝的方法，其特征在于，出钢渣洗改质还包括：顶渣脱氧成渣后要求钢包顶渣TFe≤1.5wt％,CaO与Al2O3的质量比为1.5～1.7，二元碱度R为10～15。
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2022
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