CN115896590A - 一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采用一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，属于冶金行业热轧轧板带产品生产设备技术领域，其中是采用低排放短流程无头带钢生产工艺，包含采用量子电炉冶炼钢水工序，LF精炼进行炉外钢水精炼工序，VOD或RH精炼进行炉外钢水精炼工序，ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，将上述生产工序有效结合形成全新的无头带钢生产工艺生产中优质薄规格碳素工具钢，生产设定规格以下的高碳钢，本发明能够有效的降低带钢产品生产过程中的能源消耗和有害排放。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业热轧轧板带产品生产设备技术领域，涉及一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺。
背景技术
目前的热轧板带钢生产碳素工具钢的工艺过程，多采用矿粉烧结-高炉炼铁-转炉炼钢-炉外精炼-连铸铸坯-加热炉加热-热连轧轧制这种长流程；在这个过程中需要消耗大量的煤炭、电力等能源介质，同时会排放大量的粉尘、废气、废水等有害物，对整个环境造成巨大的影响。随着冶金工艺技术的不断发展，出现了越来越先进的带钢产品生产工艺和设备。例如薄板坯连铸连轧生产工艺及设备，将连铸、加热炉、连轧三个工序有序的结合在一起，生产薄规格带钢产品，大大提高生产效率并大幅度降低了钢铁产品生产过程中的有害排放；电炉炼钢采用电能和废钢材料进行钢水冶炼，直接避免了矿粉烧结、高炉炼铁两个大量有害排放的生产工序，同时也能够重新利用大量的钢铁废料，做到资源循环利用，减少对铁矿石、焦炭的依赖，进而也减少上游采矿、炼焦作业的能源消耗和环境污染。尤其是近年来ESP无头带钢轧制技术的发展，更是将带钢产品的生产流程提到一个全新的高度，通过将连铸、加热、连轧直接刚性连接，把从钢水到带钢成品的制造周期从原来的2小时以上缩短到大约18分钟，这不仅提高了生产效率而且大幅度地降低了生产过程中的能源介质消耗和有害排放。
附图1为传统的带钢工艺生产中优质薄规格碳素工具钢的流程图，从图中可以看出整个长流程过程中需要多个工序配合作业，而且从原材料到成品需要消耗大量的能源介质，同时还要大量的人力物力进行中间产品运输。
附图2为当前国内某钢铁厂采用的无头带钢生产中优质薄规格碳素工具钢工艺流程图，从中可以发现采用无头带钢轧制技术确实缩短了整个带钢产品的生产流程，实现2.0mm以下规格高碳钢的批量生产。
附图3为珠江钢铁电炉和CSP短流程生产线，作为国内首个将电炉和薄板坯连铸连轧工序结合的生产线，其具有生产中高碳钢的实绩。但是CSP产线设计有板坯均热炉，且主要以半无头模式进行生产，珠钢电炉+CSP产线已于2011年停产，而国内其他CSP产线均为与烧结、高炉、转炉工序相配置结合。
附图1和2两种工艺流程因使用炼铁工序会消耗大量的能源介质。根据钢铁行业数据统计，烧结工序能耗一般为45kgce/t(来源《GB 21256-2013》中粗钢生产主要工序单位产品能耗先进值)，高炉炼铁工序能耗一般为361kgce/t(来源《GB 21256-2013》中粗钢生产主要工序单位产品能耗先进值)，常规热连轧工序能耗一般为62kgce/t(来源为2020年第十一届中国钢铁发展论坛，《近终形制造技术与先进钢铁材料》-毛新平院士演讲材料)，ESP工序能耗约为27kgce/t，铁前工序占据了绝大部分的能源消耗。
附图3珠钢电炉+CSP产线，主要以半无头模式进行生产，电炉能耗约为63kgce/t(来源为何坤等《中国钢铁工业生产能耗的发展与现状》/中国冶金/2021第39卷第9期)，CSP工序能耗约为37kgce/t(来源为2020年第十一届中国钢铁发展论坛，《近终形制造技术与先进钢铁材料》-毛新平院士演讲材料)，可见电炉+CSP连铸连轧工艺流程能耗相比长流程能耗显著降低。由于CSP连铸连轧工序需要使用均热炉均热连铸坯，均热炉一般采用煤气或天然气为能源，同样会增加能耗和产生一定排放。
ESP无头带钢生产线作为最新一代连铸连轧技术的代表，由于无均热炉设计，采用直接轧制，降低了氧化铁皮烧损、能耗和排放。无头轧制模式下轧制过程稳定，超薄规格产品比例大幅度提高，轧制过程带钢头尾性能及板形差异小，无需切除，成材率提高。
目前国内其他ESP产线配置均为长流程，随着社会的钢铁蓄积量和废钢资源年产出量持续快速增长，同时在以实现“碳达峰”和“碳中和”的背景下，以“废钢+电炉+薄板坯连铸连轧”的钢铁制造流程将成为新的发展趋势。因此本发明采用量子电炉和ESP薄板坯连铸连轧产线相结合的流程来生产薄规格高碳钢。
发明内容
本发明目的在于提供一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，能够通过使用低排放的短流程带钢生产工艺，生产规定规格以下的高碳钢。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，包含采用量子电炉冶炼钢水工序，LF精炼进行炉外钢水精炼工艺，VOD或RH精炼进行炉外钢水精炼工艺，ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，将上述生产工序有效结合形成全新的无头带钢生产工艺生产中优质薄规格碳素工具钢，生产设定规格以下的高碳钢，所述生产工序有效结合包括量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，或量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→RH或VOD真空脱气工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，或量子电炉冶炼钢水工序→RH或VOD真空脱气工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序。
进一步的，选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到LF炉对应的工位进行处理，经过升温加热、氩气搅拌、脱硫、脱氧、合金化及去除非金属夹杂物，使钢水温度和成分等达到碳素工具钢的生产要求；然后将钢水吊运至ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空＞1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；
(2)LF炉外钢水精炼工序：钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(3)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
进一步的，选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→RH或VOD真空脱气工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到LF炉对应的工位进行升温加热、脱硫、脱氧、合金化和去除非金属夹杂物处理；处理后的钢水再运到RH或VOD真空脱气工序进行相应的脱气、脱碳处理，并且可以在真空脱气工序环节进行控温调节奏；将钢水包吊运至ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工序工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空＞1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；
(2)LF炉外钢水精炼工序：精炼时间≥40min，出站S≤0.003％，出钢温度1610～1620℃；
(3)RH或VOD真空脱气工序：钢水经由RH或VOD真空脱气工序进行相应的脱气处理，真空控制，最高真空度≤67pa，真空处理时间≥35～40min，纯脱气时间≥10min。钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(4)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
进一步的，选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→RH或VOD真空脱气工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到RH或VOD炉对应的工位进行相应的脱气、脱碳、脱氧、夹杂物去除等处理；处理后的钢水再经LF炉精炼进行对应的控温、脱硫、合金化等处理后满足生产要求的钢水吊运到ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工序工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空＞1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；
(2)RH或VOD真空脱气工序：真空控制，最高真空度≤67pa，真空处理时间≥35-40min，纯脱气时间≥10min，出站成分S≤0.010％；
(3)LF炉外钢水精炼工序：钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(4)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
采用本发明，将量子电炉钢水冶炼工艺技术，LF炉外钢水精炼工序，RH或VOD真空脱气工序，ESP无头带钢生产工艺技术有效的结合，形成全新的低排放短流程带钢工艺流程生产中优质薄规格工具钢，生产2.0mm以下规格的高碳钢。
本发明的有益效果是：采用电炉和ESP连铸连轧生产工艺流程，大幅度地降低了原有长流程工艺生产过程中的能源消耗和有害排放。
不同生产流程能耗和排放对比
备注：长流程：铁矿石烧结工序→高炉炼铁工序→转炉炼钢工序→LF炉外钢水精炼工序，以长流程+常规板坯+热连轧的温室气体排放为基准(100％)对比。
此外通过配备的LF炉外钢水精炼工序、RH或VOD真空脱气工序对电炉冶炼的钢水进行相应的脱硫、脱氧、脱碳等洁净化及合金化，同时保证钢水稳定的可浇性以确保无头带钢生产线的稳定生产。同时LF炉外钢水精炼工序可以有效的缓冲钢水冶炼和连铸机生产之间的生产节奏匹配，确保全流程稳定持续生产。ESP连铸连轧无头带钢轧制工序将板坯连铸、加热、轧制有效的组合在一起，提高带钢产品生产效率的同时，有效的利用钢水和铸坯的物理热来保证高温连轧要求，实现大幅度降低能源消耗减少相应的排放。采用ESP连铸连轧无头带钢轧制工序稳定生产批量薄规格优质碳素工具钢，实现规定规格一下高碳钢的生产，并且生产的高碳钢系列带钢产品力学性能优良，产品表面质量和板型尺寸控制良好。
附图说明
图1为传统的带钢工艺生产长流程生产中优质薄规格碳素工具钢的工艺流程图；
图2为现有的长流程无头带钢生产中优质薄规格碳素工具钢的工艺流程图；
图3为现有的短流程薄板坯连铸连铸生产中优质薄规格碳素工具钢的工艺流程图；
图4为本发明低排放短流程无头带钢生产中优质薄规格碳素工具钢的工艺流程图。
其中：1、铁矿石烧结工序，2、高炉炼铁工序，3、转炉炼钢工序，4、LF炉外钢水精炼工序，5、RH或VOD真空脱气工序，6、板坯连铸工序，7、板坯加热工序，8、带钢轧制工序，9、量子电炉冶炼钢水工序，10、ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，11、电炉炼钢工序，12、CSP连铸连轧工序。
具体实施方式
以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。
请参阅图4，本发明提供了一实施例：一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，包含采用量子电炉冶炼钢水工序，LF精炼进行炉外钢水精炼工艺，VOD或RH精炼进行炉外钢水精炼工艺，ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，将上述生产工序有效结合形成全新的无头带钢生产工艺生产中优质薄规格碳素工具钢，生产设定规格以下的高碳钢，所述生产工序有效结合包括量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，或量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→RH或VOD真空脱气工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，或量子电炉冶炼钢水工序→RH或VOD真空脱气工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序。生产设定规格以下的高碳钢中的设定规格是指生产2.0mm以下薄规格的高碳钢。将上述4个工序有效结合，形成全新的低排放短流程带钢成品生产中优质薄规格碳素工具钢工艺方法，工艺路线如下表，实际生产中可根据钢种需要或炉机节奏协调及控温需要，选择不同的工艺路线如下表：
工艺路线
其中量子电炉冶炼钢水工序的量子电炉主要是在常规电炉的基础上增加了废钢预热环节，利用废钢在融化冶炼过程中产生的高温炉气对后续需要加入的废钢进行烘烤升温，可以省去原来废钢离线干燥的工序环节和能源消耗，可以有效的回收利用高温炉气的热能，从而提高废钢入炉温度，减少钢水冶炼过程的热量损失，大幅度降低电力能源消耗，提高热能利用率。另外钢水冶炼和废钢加入可以多次交替进行，加快了整个钢水的冶炼过程，缩短了冶炼周期。
LF炉外钢水精炼工序中的LF炉是常规的炉外精炼设备，采用双工位布置，可以有效的提高钢水纯净度和满足钢水高质量要求。LF炉可以有效的去除钢水中硫、氧等有害杂质净化钢水，并且通过电弧加热和氩气搅拌，强化热力学和动力学条件达到钢水洁净化、合金化、升温等效果，保证洁净钢高拉速稳定生产。
RH或VOD真空脱气工序中的设备采用双工位布置，可以有效的提高钢水纯净度和满足钢水高质量要求。RH真空循环脱气可以对钢水进行有效的脱气和进一步的脱碳净化，并对钢水进一步的合金微调，实现钢水成分的高精度控制。VOD炉将钢水包放置于真空室中，通过真空和顶吹氧相结合的方法进行脱碳、脱气、去杂质化、合金化及均匀钢水温度和成分等处理，生产高洁净度钢水。
ESP连铸连轧无头带钢轧制工序是一种将板坯连铸机、粗轧机组、电感应加热炉、精轧机组、层流冷却、高速飞剪和地下卷取机刚性串联在一起的带钢生产线。钢水经高拉速薄板坯连铸机浇铸成合格板坯后直接进入到大压下粗轧机轧制成相应厚度的中间坯，然后通过在线的电磁感应加热炉加热到所要求的带钢温度后进入到精轧机组轧制成薄规格成品厚度，再经层流冷却进入到卷取机中成卷，在带钢连续生产过程中由位于卷取机前的高速飞剪进行定尺剪切。从连铸到带钢成卷的生产过程中整个生产线钢铁物质流是全连续的，实现高拉速薄规格带钢无头轧制。
请继续阅读图4，本发明提供了一实施例：选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到LF炉对应的工位进行处理，经过升温加热、氩气搅拌、脱硫、脱氧、合金化及去除非金属夹杂物，使钢水温度和成分等达到碳素工具钢的生产要求；然后将钢水吊运至ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；其中相应的冶炼工艺就是采用量子电炉冶炼钢水工序，各工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空＞1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；其中主要是根据电炉炉龄和实际情况调整。
(2)LF炉外钢水精炼工序：钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；Als为酸溶铝，其中的LF炉外钢水精炼工序中的升温加热、氩气搅拌、脱硫、脱氧、合金化及去除非金属夹杂物为一般精炼程序中的常规的加石灰、白云石等造渣脱硫、喂钙线、软吹等操作内容，本领域中的技术人员已经能够清楚了解，所以这里就不再进行详细的说明。出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃，钢种液相线温度就是钢水凝固温度，高碳钢系列包含较多钢种，例如40Mn、45＃、50＃、65Mn等，液相线温度不同，对应的液相线温度为1498、1496、1490、1477℃。
(3)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
请继续参阅读图4，本发明提供了一实施例：选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→RH或VOD真空脱气工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到LF炉对应的工位进行升温加热、脱硫、脱氧、合金化和去除非金属夹杂物处理；处理后的钢水再运到RH或VOD真空脱气工序进行相应的脱气、脱碳处理，并且可以在真空脱气工序环节进行控温调节奏；待合适时机，将钢水包吊运至ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；其中控温是控制出钢时机和出钢温度，调节奏是调节精炼根据ESP产线的生产节奏，通过ESP产线的异常情况，来适当调节出钢温度，以保证中包浇铸温度。各工序工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空＞1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；其中主要是根据电炉炉龄和实际情况调整。
(2)LF炉外钢水精炼工序：精炼时间≥40min，出站S≤0.003％，出钢温度1610～1620℃；
(3)RH或VOD真空脱气工序：钢水经由RH或VOD真空脱气工序进行相应的脱气处理，真空控制，最高真空度≤67pa，真空处理时间≥35～40min，纯脱气时间≥10min。钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；其中RH或VOD真空脱气工序中的相应的脱气、脱碳处理为常规真空脱气处理，通过抽真空或吹氧，钢水中碳氧反应生成一氧化碳排出，达到脱碳脱气目的。
(4)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
请继续阅读图4，本发明提供了一实施例：选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→RH或VOD真空脱气工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到RH或VOD炉对应的工位进行相应的脱气、脱碳、脱氧、夹杂物去除等处理；处理后的钢水再经LF炉精炼进行对应的控温、脱硫、合金化等处理后满足生产要求的钢水吊运到ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工序工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空＞1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；其中主要是根据电炉炉龄和实际情况调整。
(2)RH或VOD真空脱气工序：真空控制，最高真空度≤67pa，真空处理时间≥35-40min，纯脱气时间≥10min，出站成分S≤0.010％；
(3)LF炉外钢水精炼工序：钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(4)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。采用本发明，将量子电炉钢水冶炼工艺技术，LF、VOD或RH炉外精炼钢水净化工艺技术，ESP无头带钢生产工艺技术有效的结合，形成全新的低排放短流程带钢工艺流程生产中优质薄规格工具钢，生产2.0mm以下规格的高碳钢。
实施例一：
以量子电炉冶炼钢水工序9--LF炉外钢水精炼工序4--ESP连铸连轧无头带钢轧制工序10工艺方案路线为例，生产高碳钢60Mn。
其特征在于选择原材料，其中原材料根据60Mn钢种按质量百分比：C：0.59～0.63％、Si：0.20～0.26％、Mn：0.75～0.85％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.008～0.020％，其余为Fe和不可避免杂质。将原材料依次进行量子电炉和LF冶炼，将LF炉精炼合格的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢。其中在ESP产线中，钢水进入连铸机，中包钢水温度控制在1497～1507℃，并以不低于4.0m/min的拉速进行浇铸，感应加热炉出口温度1170℃，精轧机出口温度850℃。将热轧带钢经层流冷却至690℃，然后进入卷取机卷曲成卷下线，生产出1.8*1250mm规格的高碳钢60Mn。
实施例二：
以量子电炉冶炼钢水工序9--LF炉外钢水精炼工序4--RH或VOD真空脱气工序5--ESP连铸连轧无头带钢轧制工序10为例，生产高碳钢60Mn。
其特征在于选择原材料，其中原材料根据60Mn钢种按质量百分比：C：0.59～0.63％、Si：0.20～0.26％、Mn：0.75～0.85％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.008～0.020％，其余为Fe和不可避免杂质。将原材料依次进行量子电炉、LF、VOD或RH冶炼，将VOD或RH精炼合格的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢。其中在ESP产线中，钢水进入连铸机，中包钢水温度控制在1497～1507℃，并以不低于4.0m/min的拉速进行浇铸，感应加热炉出口温度1170℃，精轧机出口温度850℃。将热轧带钢经层流冷却至690℃，然后进入卷取机卷曲成卷下线，生产出1.8*1250mm规格的高碳钢60Mn。
实施例三：
以量子电炉冶炼钢水工序9一RH或VOD真空脱气工序5-LF炉外钢水精炼工序4-ESP连铸连轧无头带钢轧制工序10工艺方案路线为例，生产高碳钢60Mn。
其特征在于选择原材料，其中原材料根据60Mn钢种按质量百分比：C：0.59～0.63％、Si：0.20～0.26％、Mn：0.75～0.85％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.008～0.020％，其余为Fe和不可避免杂质。将原材料依次进行量子电炉、VOD或RH、LF冶炼，将LF炉精炼合格的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢。其中在ESP产线中，钢水进入连铸机，中包钢水温度控制在1497～1507℃，并以不低于4.0m/min的拉速进行浇铸，感应加热炉出口温度1170℃，精轧机出口温度850℃。将热轧带钢经层流冷却至690℃，然后进入卷取机卷曲成卷下线，生产出1.8*1250mm规格的高碳钢60Mn。
本发明具有以下工作原理：在量子电炉冶炼钢水工序的量子电炉中的废钢预热环节是利用废钢在融化冶炼过程中产生的高温炉气对后续需要加入的废钢进行烘烤升温，可以省去原来废钢离线干燥的工序环节和能源消耗，ESP连铸连轧无头带钢轧制工序中无均热炉设计，采用直接轧制，降低了氧化铁皮烧损、能耗和排放，量子电炉冶炼钢水工序和ESP连铸连轧无头带钢轧制工序中、LF炉外钢水精炼工序、RH或VOD真空脱气工序之间相互结合，能够更有效的降低生产过程中的能源消耗和有害排放。
本发明中的常规流程中的工序为现有技术，本领域中的技术人员已经能够清楚了解，在此不进行详细说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，不能理解为对本申请的限制，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，其特征在于：包含采用量子电炉冶炼钢水工序，LF炉外钢水精炼工序，RH或VOD真空脱气工序，ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，将上述生产工序有效结合形成全新的无头带钢生产工艺生产中优质薄规格碳素工具钢，生产设定规格以下的高碳钢，所述生产工序有效结合包括量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，或量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→RH或VOD真空脱气工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序，或量子电炉冶炼钢水工序→RH或VOD真空脱气工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序。
2.根据权利要求1所述的一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，其特征在于，选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到LF炉对应的工位进行处理，经过升温加热、氩气搅拌、脱硫、脱氧、合金化及去除非金属夹杂物，使钢水温度和成分等达到碳素工具钢的生产要求；然后将钢水吊运至ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空>1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；
(2)LF炉外钢水精炼工序：钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(3)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
3.根据权利要求1所述的一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，其特征于，选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→LF炉外钢水精炼工序→RH或VOD真空脱气工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到LF炉对应的工位进行升温加热、脱硫、脱氧、合金化和去除非金属夹杂物处理；处理后的钢水再运到RH或VOD真空脱气工序进行相应的脱气、脱碳处理，并且可以在真空脱气工序环节进行控温调节奏；将钢水包吊运至ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工序工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空>1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；
(2)LF炉外钢水精炼工序：精炼时间≥40min，出站S≤0.003％，出钢温度1610～1620℃；
(3)RH或VOD真空脱气工序：钢水经由RH或VOD真空脱气工序进行相应的脱气处理，真空控制，最高真空度≤67pa，真空处理时间≥35～40min，纯脱气时间≥10min。钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(4)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
4.根据权利要求1所述的一种中优质薄规格碳素工具钢的生产工艺，其特征在于，选择工艺：量子电炉冶炼钢水工序→RH或VOD真空脱气工序→LF炉外钢水精炼工序→ESP连铸连轧无头带钢轧制工序；采用量子电炉以废钢为主要原材料进行钢水冶炼，通过相应的冶炼工艺生产出一定量的合格钢水；冶炼合格的钢水经由钢包运输到RH或VOD炉对应的工位进行相应的脱气、脱碳、脱氧、夹杂物去除等处理；处理后的钢水再经LF炉精炼进行对应的控温、脱硫、合金化等处理后满足生产要求的钢水吊运到ESP无头带钢生产线进行连铸连轧，生产设定规格以下的高碳钢；各工序工艺参数如下：
(1)量子电炉冶炼钢水工序：以全废钢为主要原材料进行冶炼，废钢配料比100％，出钢量150～170t，总装入量170t左右，钢包净空>1100mm，炉内留钢量在正常生产时保持90～100t，造渣碱度按R＝2.2～2.5控制，终渣(MgO)≥7％，P≤0.010％，S≤0.025％，出钢温度为1610～1630℃；
(2)RH或VOD真空脱气工序：真空控制，最高真空度≤67pa，真空处理时间≥35-40min，纯脱气时间≥10min，出站成分S≤0.010％；
(3)LF炉外钢水精炼工序：钢水成分质量百分比为：C：0.35～0.70％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.50～1.20％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cr≤0.20、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Als：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免杂质，出钢温度为钢种液相线温度以上40℃～60℃；
(4)ESP连铸连轧无头带钢轧制工序：经精炼的钢水进入连铸机，中间包过热度控制15～25℃，以不低于4.0m/min的拉速浇铸成温度不低于950℃、厚度为95-105mm的铸坯，铸坯经粗轧机轧制成厚度不超过18mm、温度不低于940℃的中间坯，中间坯经过感应加热炉在线加热至1150～1180℃进入5机架精轧机，精轧温度不低于820℃，经5机架精轧轧制成厚度为设定规格以下的带钢，热轧带钢经层流冷却冷却至600～700℃进入卷取机成卷下线。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN1618539A (zh) * | 2004-10-25 | 2005-05-25 | 广州珠江钢铁有限责任公司 | 一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产焊接气瓶用热轧钢板的方法 |
| CN1850377A (zh) * | 2005-04-22 | 2006-10-25 | 涟源钢铁集团有限公司 | 一种冷轧冲压用热轧薄板的生产工艺 |
| CN1884787A (zh) * | 2006-06-06 | 2006-12-27 | 广州珠江钢铁有限责任公司 | 一种基于电炉薄板坯连铸连轧流程生产j55钢级石油套管用钢的方法 |
| CN106756507A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 日照宝华新材料有限公司 | 基于esp薄板坯连铸连轧流程生产薄规格高碳钢的方法 |
| CN112210724A (zh) * | 2020-08-10 | 2021-01-12 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 基于esp生产的高强度热成形用钢及方法 |
-
2022
- 2022-09-26 CN CN202211178102.3A patent/CN115896590A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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