CN115261721B - 一种长浇次psb830精轧螺纹钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长浇次PSB830精轧螺纹钢及其生产方法，通过KR铁水预处理脱P、脱S，实现低P、低S生产，使钢水的流动性变好，减少连铸过程的粘结；转炉采用高拉碳点吹低氧控制技术，实现高终点碳低氧出钢，减少原始氧化物及非金属夹杂物的产生。通过化学成分优化、转炉炉后预脱氧及快速成渣技术及组合脱PSB830精轧螺纹钢筋的夹杂物控制及流动性改善关键技术，对夹杂物种类和成分的控制，大幅度降低了连铸水口处夹杂物的粘结能力，解决连铸可浇性问题，实现小方坯单水口长浇次连续浇铸，连浇炉数达到32炉以上。

Description

一种长浇次PSB830精轧螺纹钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种长浇次PSB830精轧螺纹钢，还涉及一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法。
背景技术
精轧螺纹钢广泛应用于大型水利工程、工业和民用建筑中的连续梁和大型框架结构，高速公路、高速铁路的大型桥梁，核电站及边坡锚固等工程。具有连接、锚固简单、粘着力强、张拉锚固安全可靠及施工方便等优点。按照屈服强度不低于785MPa、830MPa、930MPa、1080MPa分为PSB785、PSB830、 PSB930、PSB1080四个等级精轧螺纹钢。PSB830精轧螺纹钢筋是一种特殊形状带有不连续的外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处均可以用带有内螺纹的连接器或锚具进行连接或锚固，具有高强度、高精度、施工便捷，而且节约钢筋，可减少构件面积和重量。由于该钢种属于高Si低Mn钢种，且Mn/Si 低，不利于脱氧合金化操作及连铸浇铸，造成连铸可浇性差、生产浇次短，严重制约生产顺行，炼钢过程废品量大，生产成本大幅度提高。发明一种长浇次PSB830精轧螺纹钢炼钢方法具有十分重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长浇次PSB830精轧螺纹钢。
本发明的目的还在于提供一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，解决连铸可浇性问题，实现长浇次连续浇铸，连浇炉数达到32炉以上，达到稳产顺行的目的，有效的解决连铸絮流问题，大幅度降低过程废品，提升成坯率，降低生产成本，减少CO2排放量，减轻环境污染。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种长浇次PSB830精轧螺纹钢，其化学成分及质量百分比如下：C:0.43％～0.46％，Si：1.45％～1.52％， Mn：1.02％～1.09％，(Cr+Ni+Cu)≤0.08％，V：0.105％～0.125％，P ≤0.015％，S≤0.008％，N：110～120ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，具体操作步骤如下：
步骤1：KR铁水预处理：控制铁水S含量≤0.010％，P含量≤0.015％；
步骤2：转炉终点控制：终点温度控制在1580～1600℃，终点碳控制在 0.15～0.30％，确保钢液氧含量在200ppm以内，减少原始氧化物及非金属夹杂物的产生；
步骤3：转炉炉后预脱氧、快速成渣及合金化：转炉出钢过程见钢流加入碳粉，然后加入钢芯铝，预熔渣，硅铝钡合金球，完成前期预脱氧，降低钢包钢液总氧量；随后加入硅钙合金、硅铁合金、硅锰合金、钒氮合金，最后加顶渣料，出钢全程使用大氩气强搅拌，快速形成流动性好的初渣，达到渣洗的效果，利于80％以上夹杂物充分上浮；
步骤4：LF送电精炼、造渣：转炉钢水到达LF精炼炉工位后，精炼前期采用高电压短弧操作，控制氩气流量，促进渣料快速熔化；在给电过程中补充电石、碳化硅、碳粉进行扩散脱氧，加入石灰、预熔渣、萤石形成高碱度低还原度白渣，促进泡沫渣的形成，利于脱氧及夹杂物充分上浮；
步骤5：LF精炼过程脱氧：使用碳化硅、碳粉脱氧剂，采取从炉门口处小批量多频次的加入方式，保持低还原度白渣精炼时间≥20min；
步骤6：轻钙处理：LF送电精炼结束后软吹前，采用纯钙线进行终脱氧和夹杂物变性处理；
步骤7：软吹控制：软吹以渣液面蠕动、不裸露钢水为标准；软吹时间控制在15～18min，保证温度、成分均匀性及利于夹杂物充分上浮，保证钢液纯净度，满足连铸浇铸的要求。
步骤8：将步骤7钢包车由轨道开出上连铸浇铸，采用全程保护浇铸。
本发明的特点还在于，
步骤3碳粉0.8kg/吨钢，钢芯铝0.8kg/吨钢，预熔渣2.2kg/吨钢，硅铝钡合金球0.5kg/吨钢。
步骤3，合金化，合金加入时机为：出钢1/4时，加入顺序为：硅钙合金→硅铁合金→硅锰合金→钒氮合金，出钢3/4时，加入顶渣料6Kg/吨钢，出钢过程氩气流量控制在800～888NL/min。
步骤4中，高电压300～320V，电石0.2～0.5kg/吨钢、碳化硅0.6～ 0.8kg/吨钢、碳粉0.3～0.6kg/吨钢，石灰1.5～2.5kg/吨钢、预熔渣1.0～ 1.5kg/吨钢、萤石0.8～1.0kg/吨钢。
步骤4中，精炼炉低还原度炉渣碱度控制在3.6～4.3，总渣量控制在 10～12Kg/t。精炼炉渣成分控制要求：FeO含量0～1％，CaO含量50～58％， SiO2含量10～15％，Al2O3含量15～22％，MgO含量3～7％。
步骤4中，精炼前期氩气流量控制在100～300NL/min，步骤7中，软吹氩气流量控制30～50NL/min。
步骤6中，喂入纯钙线的量为：0.4m/t；喂钙线要求：软吹前，钢液温度≥1580℃，钢液S含量＜0.008％。
预脱氧原理：PSB830与弹簧钢同属于高Si低Mn钢种，且Mn/Si低，难以生成液态脱氧产物(MnO·SiO2),其脱氧产物主要以固态SiO2为主；见钢流加入碳粉、钢芯铝，与钢液中氧参与反应，使用硅铝钡合金球，利用Ba 原子量大，脱氧剂密度大，起到很好的沉淀脱氧，提升硅铁收得率，避免生成固态SiO2。
轻钙处理原理，由于生产该钢种普通硅铁(Si75％Al2.0％)用量较大，直接导致钢中Al含量升高，形成絮状Al2O3增加钢液的黏度而恶化钢水的可浇性，计算钢液中Al2O3的含量，通过轻钙处理后形成低熔点复合化合物上浮，改变钢液流动性，利于连铸浇铸。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出了一种长浇次PSB830精轧螺纹钢筋生产方法，其生产工艺流程为铁水→KR→120t转炉→LF精炼→165mm×165mm方坯连铸，通过 KR铁水预处理脱P、脱S，实现低P、低S生产，使钢水的流动性变好，减少连铸过程的粘结，充分保证钢筋的使用性能。转炉采用高拉碳点吹低氧控制技术，实现高终点碳低氧出钢，减少原始氧化物及非金属夹杂物的产生。
(2)本发明通过化学成分优化，在保证性能的条件下，提高Mn含量，降低Si含量，控制Mn/Si在0.70～0.75之间，改善钢水的流动性，为长浇次浇铸提供有利条件。
(3)本发明使用转炉炉后预脱氧及快速成渣技术，转炉出钢过程见钢流加入碳粉0.8kg/吨钢，然后加入钢芯铝0.8kg/吨钢，预熔渣2.2kg/吨钢，硅铝钡合金球0.5kg/吨钢，完成前期预脱氧；随后加入合金，其加入顺序调整为：硅锰→硅钙→硅铁→钒氮合金，防止形成大量固体SiO2，使硅铁最大程度合金化，最后加顶渣料6kg/吨钢，出钢全程使用大氩气强搅拌，快速形成流动性好的初渣，达到渣洗的效果，利于80％以上夹杂物充分上浮。
(4)组合脱PSB830精轧螺纹钢筋的夹杂物控制及流动性改善关键技术，通过对夹杂物种类和成分的控制，大幅度降低了连铸水口处夹杂物的粘结能力，解决连铸可浇性问题，实现小方坯单水口长浇次连续浇铸，连浇炉数达到32炉以上，并且连铸浸入式水口内壁光滑无絮流物，形成了以铝、硅锰预脱氧-渣洗脱氧-LF炉扩散脱氧的组合脱氧技术，实现了钢中全氧含量稳定在8～12ppm；在低P、低S、低氧的基础上实现了钢中夹杂物类型的有效控制，钢液流动性显著改善，保证了稳产顺行，生产的PSB830精轧螺纹钢筋性能满足国标要求，在保证力学性能余量的基础上，提升合金收得率，降低合金成本大幅度降低过程废品，达到高效、低成本生产，取得很好的经济效益，贴合国民经济发展的需要，应用前景广阔。
具体实施方式
本发明的主要目的在于提供一种长浇次PSB830精轧螺纹钢炼钢方法，下面将结合本发明实施例，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1
一种长浇次PSB830精轧螺纹钢筋的生产方法，该中包计划为35炉次，按该炼钢方法冶炼，连铸单水口连续浇铸38炉次，浇铸过程，无絮流现象，并且连铸浸入式水口内壁光滑无絮流物。现以第10炉包括以下组分 C:0.45％，Si：1.50％，Mn：1.05％，(Cr+Ni+Cu):0.06％，V：0.120％， P≤0.013％，S≤0.003％，N：115ppm，余量为Fe及不可避免的杂质,进行具体说明。
具体的实施步骤如下：
步骤1：KR铁水预处理，铁水S含量0.008％，P含量0.013％；
步骤2：转炉终点控制，终点温度控制在1595℃，终点碳控制在0.22％，检测终点氧含量122ppm。
步骤3：转炉炉后预脱氧、快速成渣及合金化，转炉出钢过程见钢流加入碳粉0.8kg/吨钢，然后加入钢芯铝0.8kg/吨钢，预熔渣2.2kg/吨钢，硅铝钡合金球0.5kg/吨钢，完成前期预脱氧；出钢1/4时加入硅锰合金、硅钙合金、硅铁合金、钒氮合金，最后加石灰6Kg/吨钢，大氩气强搅拌5min，氩气流量880NL/min，快速形成流动性好的初渣，达到渣洗的效果，使夹杂物充分上浮。
步骤4：将步骤3钢包车由轨道开出入LF精炼，LF供电、造渣：转炉钢水到达LF精炼炉工位后，精炼前期采用高电压、短弧操作，控制好氩气流量，氩气流量150NL/min，促进渣料快速熔化，在给电过程中补充电石 0.3kg/吨钢、碳化硅0.7kg/吨钢、碳粉0.4kg/吨钢进行扩散脱氧，加入石灰2kg/吨钢、预熔渣1.2kg/吨钢、萤石0.9kg/吨钢形成高碱度发泡性良好的白渣，炉渣碱度4，总渣量11.5Kg/t。精炼炉渣成分：FeO含量0.7％，CaO 含量56％，SiO2含量14％，Al2O3含量21％，MgO含量6％。
步骤5：LF精炼过程脱氧，主要使用碳化硅0.2kg/吨钢、碳粉0.1kg/ 吨钢，保持好还原性气氛，保持白渣精炼时间25min。
步骤6：轻钙处理，LF送电精炼结束后软吹前，温度≥1600℃，S含量 0.005％，喂入纯钙线0.4m/t，进行终脱氧和夹杂物变性处理。
步骤7：软吹控制，软吹时间15min，软吹过程氩气流量40NL/min,软吹过程渣面蠕动，不裸露钢液面，防止钢液二次污染，使钢液温度、成分均匀，利于夹杂物充分上浮，保证钢液纯净度。
步骤8：将步骤7钢包车由轨道开出上连铸浇铸，采用全程保护浇铸，得到PSB830精轧螺纹钢坯，浇铸过程结晶器液面波动在±3mm，未发现堵塞现象。
实施例2
一种长浇次PSB830精轧螺纹钢炼钢方法，该中包计划为40炉次，按该炼钢方法冶炼，连铸单水口连续浇铸40炉次，浇铸过程，无絮流现象，并且连铸浸入式水口内壁光滑无絮流物。现以第40炉包括以下组分C:0.46％， Si：1.48％，Mn：1.06％，(Cr+Ni+Cu):0.07％，V：0.120％，P≤0.012％， S≤0.002％，N：110ppm，余量为Fe及不可避免的杂质,进行具体说明。
具体的实施步骤如下：
步骤1：KR铁水预处理，铁水S含量0.009％，P含量0.014％；
步骤2：转炉终点控制，终点温度控制在1598℃，终点碳控制在0.25％，检测终点氧含量106ppm。
步骤3：转炉炉后预脱氧、快速成渣及合金化，转炉出钢过程见钢流加入碳粉0.8kg/吨钢，然后加入钢芯铝0.8kg/吨钢，预熔渣2.2kg/吨钢，硅铝钡合金球0.5kg/吨钢，完成前期预脱氧；出钢1/4时加入硅锰合金、硅钙合金、硅铁合金、钒氮合金，最后加石灰6Kg/吨钢，大氩气强搅拌6min，氩气流量820NL/min，快速形成流动性好的初渣，达到渣洗的效果，使夹杂物充分上浮。
步骤4：将步骤3钢包车由轨道开出入LF精炼，LF供电、造渣：转炉钢水到达LF精炼炉工位后，精炼前期采用高电压、短弧操作，控制好氩气流量，氩气流量100NL/min，促进渣料快速熔化，在给电过程中补充电石0.4kg/吨钢、碳化硅0.8kg/吨钢、碳粉0.3kg/吨钢进行扩散脱氧，加入石灰1.8kg/吨钢、预熔渣1.3kg/吨钢、萤石0.8kg/吨钢形成高碱度发泡性良好的白渣，炉渣碱度4.23，总渣量11Kg/t。精炼炉渣成分：FeO含量0.6％， CaO含量55％，SiO2含量13％，Al2O3含量20％，MgO含量6％。
步骤5：LF精炼过程脱氧，主要使用碳化硅0.3kg/吨钢、碳粉0.1kg/ 吨钢，保持好还原性气氛，保持白渣精炼时间22min。
步骤6：轻钙处理，LF送电精炼结束后软吹前，温度≥1605℃，S含量 0.004％，喂入纯钙线0.4m/t，进行终脱氧和夹杂物变性处理。
步骤7：软吹控制，软吹时间16min，软吹过程氩气流量35NL/min,软吹过程渣面蠕动，不裸露钢液面，防止钢液二次污染，使钢液温度、成分均匀，利于夹杂物充分上浮，保证钢液纯净度。
步骤8：将步骤7钢包车由轨道开出上连铸浇铸，采用全程保护浇铸，得到PSB830精轧螺纹钢坯，浇铸过程结晶器液面波动在±2mm，未发现堵塞现象。
如下表1为采用本发明的生产方法生产出长浇次PSB830精轧螺纹钢的气体含量、性能参数；共计280炉次的统计数据。
表1气体含量、性能参数统计
由表1可以看出，本发明方法生产的长浇次PSB830精轧螺纹钢性能指标优于国标要求，钢中全氧含量控制12ppm以内，平均氧含量达到9.8ppm，屈服强度840～860MPa，抗拉强度1040～1060MPa，平均连铸炉数达到36炉以上，钢材性能稳定，客户使用效果好。
本发明通过KR铁水预处理脱P、脱S，实现低P、低S生产，使钢水的流动性变好，减少连铸过程的粘结；转炉采用高拉碳点吹低氧控制技术，实现高终点碳低氧出钢，减少原始氧化物及非金属夹杂物的产生。通过化学成分优化、转炉炉后预脱氧及快速成渣技术及组合脱PSB830精轧螺纹钢筋的夹杂物控制及流动性改善关键技术，对夹杂物种类和成分的控制，大幅度降低了连铸水口处夹杂物的粘结能力，通过以上技术手段解决连铸可浇性问题，实现小方坯单水口长浇次连续浇铸。

Claims (5)

1.一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤1：KR铁水预处理：控制铁水S含量≤0.010％，P含量≤0.015％；
步骤2：转炉终点控制：终点温度控制在1580～1600℃，终点碳控制在0.15～0.30％，确保钢液氧含量在200ppm以内；
步骤3：转炉炉后预脱氧、快速成渣及合金化：转炉出钢过程见钢流加入碳粉，然后加入钢芯铝，预熔渣，硅铝钡合金球，完成前期预脱氧，降低钢包钢液总氧量；随后加入硅钙合金、硅铁合金、硅锰合金、钒氮合金，最后加顶渣料，出钢全程使用大氩气强搅拌，快速形成流动性好的初渣，达到渣洗的效果；
步骤3中见钢流加入碳粉0.8kg/吨钢，钢芯铝0.8kg/吨钢，预熔渣2.2kg/吨钢，硅铝钡合金球0.5kg/吨钢；
步骤3所述合金加入时机为：出钢1/4时，加入顺序为：硅钙合金→硅铁合金→硅锰合金→钒氮合金，出钢3/4时，加入顶渣料6Kg/吨钢，出钢过程氩气流量控制在800～888NL/min；
步骤4：LF送电精炼、造渣：转炉钢水到达LF精炼炉工位后，精炼前期采用高电压短弧操作，控制氩气流量，促进渣料快速熔化；在给电过程中补充电石、碳化硅、碳粉进行扩散脱氧，加入石灰、预熔渣、萤石形成高碱度低还原度白渣；
步骤5：LF精炼过程脱氧：使用碳化硅、碳粉脱氧剂，采取从炉门口处小批量多频次的加入方式，保持低还原度白渣精炼时间≥20min；
步骤6：轻钙处理：LF送电精炼结束后软吹前，采用纯钙线进行终脱氧和夹杂物变性处理；
步骤7：软吹控制：软吹以渣液面蠕动、不裸露钢水为标准；软吹时间控制在15～18min，保证钢液纯净度，满足连铸浇铸的要求；
步骤8：将步骤7钢包车由轨道开出上连铸浇铸，采用全程保护浇铸，得到PSB830精轧螺纹钢；
所述螺纹钢按质量百分比由以下组分组成：C：0.43％～0.46％，Si：1.45％～1.52％，Mn：1.02％～1.09％，(Cr+Ni+Cu)≤0.08％，V：0.105％～0.125％，P≤0.015％，S≤0.008％，N：110～120ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，其特征在于，步骤4所述精炼炉低还原度白渣碱度控制在3.6～4.3，总渣量控制在10～12Kg/吨；精炼炉渣成分质量控制要求：FeO含量0～1％，CaO含量50～58％，SiO2含量10～15％，Al2O3含量15～22％，MgO含量3～7％。
3.根据权利要求1所述的一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，其特征在于，步骤4所述高电压为300～320V，精炼前期氩气流量控制在100～300NL/min；所述精炼炉加入电石0.2～0.5kg/吨钢、碳化硅0.6～0.8kg/吨钢、碳粉0.3～0.6kg/吨钢，石灰1.5～2.5kg/吨钢、预熔渣1.0～1.5kg/吨钢、萤石0.8～1.0kg/吨钢。
4.根据权利要求1所述的一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，其特征在于，步骤6中，喂入纯钙线的量为：0.4m/吨；喂钙线要求：软吹前，钢液温度≥1580℃，钢液S含量＜0.008％。
5.根据权利要求1所述的一种长浇次PSB830精轧螺纹钢的生产方法，其特征在于，步骤7所述软吹氩气流量控制30～50NL/min。
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