CN115433805B - 一种超低碳钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超低碳钢的生产方法，其工艺路线包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼，所述的LF炉精炼包括以下步骤：1)钢水到达预处理位，吹氩至顶渣熔化后关氩气定氧；2)钢水进处理位后，加入渣料，吹氩搅拌至渣料熔化后加入碳素脱氧剂；3)降电极升温，并搅拌，吹氩；4)如埋弧不好或渣层过薄，加入渣料；5)LF结束升温后，搅拌，定氧；如钢液面上有大量电石渣泡沫，则继续升温，并搅拌至电石渣去除；LF搬出时加入熔渣改质剂。优点是：采用铁水脱硫预处理‑转炉‑LF‑RH‑铸机的工艺路线，转炉可以降低出钢温度至1660℃左右，降低转炉脱磷的压力，有利于转炉提高炉衬寿命。

Description

一种超低碳钢的生产方法
技术领域
本发明涉及一种超低碳钢的生产方法。
背景技术
超低碳钢因钢中的碳含量极低(C含量小于0.01％)，钢中剩余的碳、氮同加入的微合金化元素形成化合物而被固定。在钢的铁素体中，没有间隙原子(C、N)存在，也称为无间隙原子钢。超低碳钢由于碳、氮含量低，因此，具有以下优异性能：良好的深冲性能；能够适应快速加热和快速冷却的退火生产工艺，可以在连续退火线上大量生产；较低的屈服强度和较高的伸长率；没有时效现象的存在。最主要的代表钢种就是汽车板。
当前，生产超低碳钢的工艺路线主要有两种：
铁水脱硫预处理---转炉---VOD---铸机；
铁水脱硫预处理---转炉---RH---铸机。
第一种工艺成本高昂，不适合大批量生产。第二种工艺能够经济地大批量生产，是目前生产超低碳钢采用最多的工艺。但第二种工艺仍存在如下问题：
1、对转炉要求较高，吹炼终点时C、P、温度要满足目标要求。即需要高温低碳低磷出钢(高磷超低碳钢除外)。但转炉终点钢水高温和脱磷是相矛盾的，钢水在高温的状态下易于回磷。常常因终点磷成分超标而进行点吹。转炉点吹会产生高氧化性的顶渣，给钢水质量带来不利影响，导致铸坯质量降级。点吹时间越长、次数越多对铸坯质量造成的损害越大。另外，转炉高温出钢(1700℃左右)对转炉炉衬侵蚀严重，造成转炉炉衬寿命短，成本高。
2、即使转炉吹炼终点时C、P、温度均满足目标要求，实际生产中也常常出现因钢水罐温降较大造成RH进站钢水温度偏低的现象，需要RH对钢水进行OB升温。而RH的OB升温会产生更多的氧化物夹杂，也会造成铸坯质量降级。
3、RH搬出时虽然加入熔渣改质剂用于顶渣的脱氧，但由于没有吹氩搅拌，脱氧反应的动力学条件很差，顶渣很难脱氧完全。这导致氧化性的顶渣向镇静后的钢水传氧。造成钢水中氧化物夹杂增加。从而引起铸机浇铸时的水口结瘤、结晶器液位波动、浸入水口流股偏流等现象，这些均会造成铸坯质量降级。
为了减轻氧化性的顶渣向镇静后的钢水传氧，可以在RH处理后期，即合金化后从真空室加入低硅的预熔精炼渣，该精炼渣进入钢水后迅速熔化并上浮。在氧化性的顶渣和镇静的钢水之间形成物理隔离。减轻顶渣向钢水的传氧，减少Al2O3等氧化物夹杂的生成。进而提高以汽车板为代表的超低碳钢的质量。
在RH处理后期加入低硅的预熔精炼渣，需要提高RH钢水的进站温度。常规工艺达到这个要求有两种方法：1、提高转炉的出钢温度。2、转炉出钢后，在LF对钢水升温。对于方法一，常规工艺生产超低碳钢，转炉的出钢温度已经达到1700℃左右，如果继续提高温度，钢水中的FeO会大幅增加，对钢水的质量不利。铸坯评级时会降级。不可行。对于方法二，LF对沸腾钢的常规升温效率极低。升温速度在1℃/分钟左右。有可能升温10分钟，钢水的温度不升反降。原因就是钢水罐的吸热超过了LF升温提供的热量。方法二亦不可行。
现有技术中，采用铁水脱硫预处理---转炉---LF---RH---铸机的工艺路线，如：专利申请号：202010484559.1，公开了一种高表面质量IF钢的冶炼方法，采用在LF加入渣料埋弧升温。众所周知，沸腾钢在LF采用加入渣料等常规方法升温的效率极低，且会产生极大噪声，损害岗位人员健康。专利申请号：201610600231.5，公开了一种高洁净度IF钢的制备方法，是LF进站加入1～3kg/t钢的活性石灰和0.3～1.0kg/t钢的CaC2进行埋弧加热。但直接加入CaC2进行埋弧加热，一方面CaC2成本高，其次，直接加入CaC2进行埋弧加热的埋弧时间短，需要多次加入CaC2，操作上很不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种超低碳钢的生产方法，通过提高RH钢水的进站温度，实现在RH处理后期(合金化后)从真空室加入低硅的预熔精炼渣，在氧化性的顶渣和镇静的钢水之间形成物理隔离，以减轻顶渣向钢水传氧。采用铁水脱硫预处理---转炉---LF---RH---铸机的工艺路线，转炉可以降低出钢温度30℃～40℃，在此出钢温度下，转炉的脱P目标易于实现。在LF造电石渣埋弧快速升温，RH不需要OB升温，能够满足RH处理后期加入低硅的预熔精炼渣需要提高RH钢水进站温度的要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种超低碳钢的生产方法，其工艺路线包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼，所述的LF炉精炼包括以下步骤：
1)钢水到达预处理位，吹氩至顶渣熔化后关氩气定氧；
2)钢水进处理位后，加入渣料，吹氩搅拌至渣料熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂按钢水重量的0.005％～0.02％加入；
3)降电极升温，每升温9～10min，停止升温，并搅拌3～5min均匀钢水温度；吹氩量为50～300L/min；
4)如埋弧不好或渣层过薄，升温2～3min后继续加入1～3kg/吨钢的渣料；
5)LF结束升温后，搅拌3～5min，定氧，要求0.03％≤(钢水的氧含量-钢水样的碳含量)≤0.05％；如钢液面上有大量电石渣泡沫，则继续升温，并搅拌至电石渣去除；LF搬出时加入0.1～0.8kg/吨钢的熔渣改质剂。
步骤2)所述的渣料为2～3kg/吨钢的白灰，1～1.5kg/吨钢的铝矾土；或者为2～3kg/吨钢的白灰，1～1.5kg/吨钢的助熔渣。
步骤2)所述的碳素脱氧剂的加入量根据进站钢水氧值加入，具体为：
钢水氧值≥900ppm，加入钢水重量0.015～0.02％的碳素脱氧剂；
900ppm＞钢水氧值≥800ppm，加入钢水重量0.010～0.015％的碳素脱氧剂；
800ppm＞钢水氧值≥650ppm，加入钢水重量0.005～0.010％的碳素脱氧剂。
步骤4)所述的渣料为质量比2:1～3:1的白灰与铝矾土，或者质量比为2:1～3:1的白灰与助熔渣。
所述的碳素脱氧剂为焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂。
步骤3)中所述的电极升温10～25min。
所述的转炉冶炼包括：
1)转炉沸腾出钢，终点碳质量百分比按0.03％≤C≤0.05％控制；出钢氧值控制在650ppm～900ppm；
2)钢水罐净空控制在400mm～600mm；
3)钢包采用周转时间小于1.5小时且钢水罐残钢小于1吨的周转罐。
所述的RH炉精炼包括：
1)RH终点铝按成品上限Als含量+(0.01％～0.03％)控制；
2)RH终点钛按成品上限Ti含量+(0.005％～0.03％)控制；
3)钢水镇静且合金化，循环3～5min加入低硅的预熔精炼渣0.5-4kg/吨钢，再循环3～5min后搬出；
4)RH钢水镇静后，向钢液面加入0.2～1kg/吨钢的熔渣改质剂；
5)RH搬出后的钢水镇静时间：首罐30～50min；过程罐20～40min。
所述的低硅的预熔精炼渣中按质量百分比计SiO2＜8％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用铁水脱硫预处理-转炉-LF-RH-铸机的工艺路线，转炉可以降低出钢温度至1660℃左右(降低出钢温度30℃～40℃)，降低转炉脱磷的压力，最大限度减少转炉点吹，有利于转炉提高炉衬寿命。转炉出钢后不再需要加入熔渣改质剂，降低生产成本。在LF造电石渣埋弧对钢水快速升温，升温速度可以达到7℃/分钟以上。在LF升温15-20分钟，可以轻易将钢水的RH进站温度提高到1650℃左右(常规工艺的钢水的RH进站温度为1600℃左右)。为RH增加净化钢水的措施创造条件。
在LF造电石渣，除了可以快速升温，还可以对顶渣脱氧。降低顶渣FeO+MnO含量。LF处理结束后顶渣FeO+MnO含量达到10％左右，在LF炉搬出时加入熔渣改质剂，进一步降低顶渣的FeO+MnO含量。杜绝RH的OB升温现象，为RH提供温度稳定的钢水。
通过在RH钢水合金化后加入低硅的预熔精炼渣，在钢水和顶渣之间形成隔离层，通过向钢液面加入熔渣改质剂，降低上机钢水顶渣的FeO+MnO含量，通过以上两项措施减少顶渣向钢水的传氧。
延长镇静时间，有利于氧化物夹杂上浮，降低钢水中的氧化物夹杂含量，提高超低碳钢钢水的洁净度。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种超低碳钢的生产方法，包括以下步骤：
1、转炉冶炼
1)转炉沸腾出钢，终点碳含量质量百分比按0.03％≤C≤0.05％控制；出钢氧值控制在650ppm～900ppm
2)钢水罐净空控制在400mm～600mm。
3)钢包采用周转时间小于1.5小时且钢水罐残钢小于1吨的周转罐，保证吹氩良好。
2、LF精炼
1)钢水到达预处理位，大流量吹氩1～3min，顶渣熔化后关氩气定氧。
2)钢水进处理位后，加入渣料，渣料为2～3kg/吨钢白灰，1～1.5kg/吨钢的铝矾土(或助熔渣)，氩气流量开至最大。
待渣料熔化后加入碳素脱氧剂(焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂)，碳素脱氧剂加入量根据进站钢水氧值计算，按钢水重量的0.005％～0.02％加入，具体为：
钢水氧值≥900ppm，加入钢水重量0.015～0.02％的碳素脱氧剂；
900ppm＞钢水氧值≥800ppm，加入钢水重量0.010～0.015％的碳素脱氧剂；
800ppm＞钢水氧值≥650ppm，加入钢水重量0.005～0.010％的碳素脱氧剂。
3)降电极升温10～25min，每升温9～10min需要停止升温并搅拌3～5min均匀钢水温度，吹氩量：50～300L/min。
4)如埋弧不好或渣层过薄，则在升温过程中，顶渣熔化良好的情况下(升温2～3min后)可以继续加入适量渣料1-3Kg/吨钢，白灰与铝矾土(助熔渣)质量比例控制在2:1至3:1。
5)LF结束升温后，搅拌3min后定氧、取样，要求0.03％≤(钢水的氧含量-钢水样的碳含量)≤0.05％。如果钢液面上有大量电石渣泡沫，则继续升温+搅拌至电石渣去除。LF搬出时加入0.1～0.8kg/吨钢的熔渣改质剂(铝造渣球)。
3、RH工序要求
1)RH终点铝按成品上限Als含量+(0.01％至0.03％)控制。
2)RH终点钛按成品上限Ti含量+(0.005％至0.03％)控制。
3)钢水镇静且合金化，循环3～5min后从真空室加入低硅的预熔精炼渣(该预熔精炼渣的SiO2小于8％)0.5～4kg/吨钢，再循环3～5min后搬出。
4)RH钢水镇静后，向钢液面加入0.2～1kg/吨钢的熔渣改质剂。
5)RH搬出后的钢水镇静时间：首罐30～50min；过程罐20～40min。
实施例1：钢种M3A33
1、转炉冶炼
1)转炉沸腾出钢，终点碳含量为0.03％；出钢氧值为850ppm。
2)钢水罐净空为400mm。
3)钢包采用周转时间小于1.5小时且钢水罐残钢小于1吨的周转罐，保证吹氩良好。
2、LF精炼
1)钢水到达预处理位，大流量吹氩1～3min，顶渣熔化后关氩气定氧。
2)钢水进处理位后，加入渣料，渣料为2.5kg/吨钢白灰，1.25kg/吨钢的铝矾土(或助熔渣)，氩气流量开至最大。
待渣料熔化后加入碳素脱氧剂(焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂)，碳素脱氧剂加入量按钢水重量的0.010％加入。
3)降电极升温15min，每升温10min需要停止升温并搅拌3min均匀钢水温度，吹氩量：100L/min。
4)如埋弧不好或渣层过薄，则在升温过程中，顶渣熔化良好的情况下(升温2～3min后)可以继续加入适量渣料2Kg/吨钢，白灰与铝矾土(助熔渣)质量比例控制在2:1至3:1。
5)LF结束升温后，搅拌3min后定氧、取样，要求0.03％≤(钢水的氧含量-钢水样的碳含量)≤0.05％。如果钢液面上有大量电石渣泡沫，继续升温+搅拌将电石渣消耗掉。LF搬出时加入0.6kg/吨钢的熔渣改质剂。
3、RH工序要求
1)RH终点铝按成品上限Als含量+(0.01％至0.03％)控制。
2)RH终点钛按成品上限Ti含量+(0.005％至0.03％)控制。
3)钢水镇静且合金化，循环3～5min后从真空室加入低硅的预熔精炼渣(该预熔精炼渣的SiO2小于8％)3kg/吨钢，再循环3～5min后搬出。
4)RH钢水镇静后，向钢液面加入0.8kg/吨钢的熔渣改质剂。
5)RH搬出后的钢水镇静时间：首罐40min；过程罐30min。
实施例2：钢种ST14
1、转炉冶炼
1)转炉沸腾出钢，终点碳含量为0.04％；出钢氧值为650ppm。
2)钢水罐净空为500mm。
3)钢包采用周转时间小于1.5小时且钢水罐残钢小于1吨的周转罐，保证吹氩良好。
2、LF精炼
1)钢水到达预处理位，大流量吹氩1～3min，顶渣熔化后关氩气定氧。
2)钢水进处理位后，加入渣料，渣料为2kg/吨钢白灰，1kg/吨钢的铝矾土(或助熔渣)，氩气流量开至最大。
待渣料熔化后加入碳素脱氧剂(焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂)，碳素脱氧剂加入量按钢水重量的0.005％加入。
3)降电极升温17min，每升温9min需要停止升温并搅拌5min均匀钢水温度，吹氩量：200L/min。
4)如埋弧不好或渣层过薄，则在升温过程中，顶渣熔化良好的情况下(升温2～3min后)可以继续加入适量渣料3Kg/吨钢，白灰与铝矾土(助熔渣)质量比例控制在2:1至3:1。
5)LF结束升温后，搅拌3min后定氧、取样，要求0.03％≤(钢水的氧含量-钢水样的碳含量)≤0.05％。如果钢液面上有大量电石渣泡沫，继续升温+搅拌将电石渣消耗掉。LF搬出时加入0.4kg/吨钢的熔渣改质剂。
3、RH工序要求
1)RH终点铝按成品上限Als含量+(0.01％至0.03％)控制。
2)RH终点钛按成品上限Ti含量+(0.005％至0.03％)控制。
3)钢水镇静且合金化，循环3～5min后从真空室加入低硅的预熔精炼渣(该预熔精炼渣的SiO2小于8％)2.5kg/吨钢，再循环3～5min后搬出。
4)RH钢水镇静后，向钢液面加入0.6kg/吨钢的熔渣改质剂。
5)RH搬出后的钢水镇静时间：首罐35min；过程罐25min。
实施例3：钢种M3A35
1、转炉冶炼
1)转炉沸腾出钢，终点碳含量为0.02％；出钢氧值为1200ppm。
2)钢水罐净空为600mm。
3)钢包采用周转时间小于1.5小时且钢水罐残钢小于1吨的周转罐，保证吹氩良好。
2、LF精炼
1)钢水到达预处理位，大流量吹氩1～3min，顶渣熔化后关氩气定氧。
2)钢水进处理位后，加入渣料，渣料为3kg/吨钢白灰，1.5kg/吨钢的铝矾土(或助熔渣)，氩气流量开至最大。
待渣料熔化后加入碳素脱氧剂(焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂)，碳素脱氧剂加入量按钢水重量的0.015％加入。
3)降电极升温12min，每升温10min需要停止升温并搅拌4min均匀钢水温度，吹氩量：290L/min。
4)如埋弧不好或渣层过薄，则在升温过程中，顶渣熔化良好的情况下(升温2～3min后)可以继续加入适量渣料1.5Kg/吨钢，白灰与铝矾土(助熔渣)质量比例控制在2:1至3:1。
5)LF结束升温后，搅拌3min后定氧、取样，要求0.03％≤(钢水的氧含量-钢水样的碳含量)≤0.05％。如果钢液面上有大量电石渣泡沫，继续升温+搅拌将电石渣消耗掉。LF搬出时加入0.8kg/吨钢的熔渣改质剂。
3、RH工序要求
1)RH终点铝按成品上限Als含量+(0.01％至0.03％)控制。
2)RH终点钛按成品上限Ti含量+(0.005％至0.03％)控制。
3)钢水镇静且合金化，循环3～5min后从真空室加入低硅的预熔精炼渣(该预熔精炼渣的SiO2小于8％)3.5kg/吨钢，再循环3～5min后搬出。
4)RH钢水镇静后，向钢液面加入0.9kg/吨钢的熔渣改质剂。
5)RH搬出后的钢水镇静时间：首罐45min；过程罐35min。

Claims (9)

1.一种超低碳钢的生产方法，其工艺路线包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼，其特征在于，所述的LF炉精炼包括以下步骤：
1)钢水到达预处理位，吹氩至顶渣熔化后关氩气定氧；
2)钢水进处理位后，加入渣料，吹氩搅拌至渣料熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂按钢水重量的0.005％～0.02％加入；
所述的碳素脱氧剂的加入量根据进站钢水氧值加入，具体为：
钢水氧值≥900ppm，加入钢水重量0.015～0.02％的碳素脱氧剂；
900ppm＞钢水氧值≥800ppm，加入钢水重量0.010～0.015％的碳素脱氧剂；
800ppm＞钢水氧值≥650ppm，加入钢水重量0.005～0.010％的碳素脱氧剂；
3)降电极升温，每升温9～10min，停止升温，并搅拌3～5min均匀钢水温度；吹氩量为50～300L/min；
4)如埋弧不好或渣层过薄，升温2～3min后继续加入1～3kg/吨钢的渣料；
5)LF结束升温后，搅拌3～5min，定氧，要求0.03％≤(钢水的氧含量-钢水样的碳含量)≤0.05％；如钢液面上有大量电石渣泡沫，则继续升温，并搅拌至电石渣去除；LF搬出时加入0.1～0.8kg/吨钢的熔渣改质剂。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，步骤2)所述的渣料为2～3kg/吨钢的白灰，1～1.5kg/吨钢的铝矾土；或者为2～3kg/吨钢的白灰，1～1.5kg/吨钢的助熔渣。
3.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，步骤4)所述的渣料为质量比2:1～3:1的白灰与铝矾土，或者质量比为2:1～3:1的白灰与助熔渣。
4.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，所述的碳素脱氧剂为焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂。
5.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，步骤3)中所述的电极升温10～25min。
6.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，步骤5)中所述的熔渣改质剂为铝造渣球。
7.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，所述的转炉冶炼包括：
1)转炉沸腾出钢，终点碳质量百分比按0.03％≤C≤0.05％控制；出钢氧值控制在650ppm～900ppm；
2)钢水罐净空控制在400mm～600mm；
3)钢包采用周转时间小于1.5小时且钢水罐残钢小于1吨的周转罐。
8.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，所述的RH炉精炼包括：
1)RH终点铝按成品上限Als含量+(0.01％～0.03％)控制；
2)RH终点钛按成品上限Ti含量+(0.005％～0.03％)控制；
3)钢水镇静且合金化，循环3～5min加入低硅的预熔精炼渣0.5-4kg/吨钢，再循环3～5min后搬出；
4)RH钢水镇静后，向钢液面加入0.2～1kg/吨钢的熔渣改质剂；
5)RH搬出后的钢水镇静时间：首罐30～50min；过程罐20～40min。
9.根据权利要求8所述的一种超低碳钢的生产方法，其特征在于，所述的低硅的预熔精炼渣中按质量百分比计SiO2＜8％。
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