CN102051435A

CN102051435A - 冶炼低碳铝镇静钢的方法和连铸低碳铝镇静钢的方法

Info

Publication number: CN102051435A
Application number: CN2009102114326A
Authority: CN
Inventors: 李利刚; 杨森祥; 雷辉; 黄登华
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-11

Abstract

本发明提供一种冶炼低碳铝镇静钢的方法，该方法包括：使用转炉顶底复合吹炼进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；在出钢过程中进行挡渣和预脱氧，挡渣使得进入钢包的FeO和MnO的总含量为进入钢包中的钢水的量的3-5重量％，所述预脱氧为向钢水中加入铝铁脱氧剂，所述预脱氧使得钢水的氧含量为10-100ppm；在出钢后对钢包中的钢水进行精炼之前，对钢包中的钢水进行一次喂铝；对所述一次喂铝后的钢水进行精炼并在精炼时进行二次喂铝；去除漂浮在钢水液面上的夹杂物。本发明还提供一种连铸低碳铝镇静钢的方法，该方法将通过本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法冶炼得到的钢水浇注到结晶器以被连续拉动和冷却。使用本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法可以显著提高钢水的纯净度并减少连铸结瘤。

Description

冶炼低碳铝镇静钢的方法和连铸低碳铝镇静钢的方法

技术领域

本发明涉及冶炼低碳铝镇静钢的方法和连铸低碳铝镇静钢的方法。

背景技术

连铸是目前普遍采用的钢铁铸造工艺，具体地，将炼好的钢水(倒在中间包中(可装几十吨钢水))，液态的钢水通过中间包下的小孔垂直地流到不停振动的结晶器中。结晶器外用高压水不停冷却，钢水在结晶器中形成外部是固态，内部还是液态的形态。结晶器外是一段弧形的冷却辊道，在该冷却辊道上拉动铸坯并使铸坯依次经过水冷区和空冷区而得到全部成固态的铸坯。

连铸低碳铝镇静钢时，钢水中的夹杂物容易在浇注水口形成结瘤，严重影响了钢水的流动速度并使连铸的拉速产生很大的波动，影响连铸生产和铸坯质量。在连铸浇注水口处提取的结瘤物主要成份为Al₂O₃(91重量％以上)。由于低碳铝镇静钢的钢水出钢后使用铝铁脱氧剂进行预脱氧，然后使用含铝材料进行深脱氧，即对中间包中的低碳铝镇静钢钢水喂铝。预脱氧和深脱氧都会在钢水中形成难熔的Al₂O₃，进而夹杂或悬浮在钢水中并随钢水流动。另外，由于出钢到钢包内的钢渣例如FeO、MnO氧化性很强，在浇注过程中，钢渣中的氧向钢水中传递并与钢水中铝进行反应，从而在钢水上层生成大量Al₂O₃，这些Al₂O₃也是造成钢水在浇注后期水口堵塞的主要原因。

发明内容

本发明提供一种能够提高钢水纯净度并减少浇注过程中结瘤的冶炼低碳铝镇静钢的方法和连铸低碳铝镇静钢的方法。

本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法包括：使用转炉顶底复合吹炼进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；在出钢过程中进行挡渣和预脱氧，挡渣使得进入钢包的FeO和MnO的总含量为进入钢包中的钢水的量的3-5重量％，所述预脱氧为向钢水中加入铝铁脱氧剂，所述预脱氧使得钢水的氧含量为10-100ppm；在出钢后对钢包中的钢水进行精炼之前，对钢包中的钢水进行一次喂铝，所述一次喂铝为在出钢后对钢水喂铝；对所述一次喂铝后的钢水进行精炼并在精炼时进行二次喂铝；去除漂浮在钢水液面上的夹杂物。

本发明的连铸低碳铝镇静钢的方法将通过本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法冶炼得到的钢水浇注到结晶器以被连续拉动和冷却。

使用本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法可以显著降低精炼时钢水的氧含量，从而减少精炼喂铝时产生的Al₂O₃。在出钢时通过挡渣减少下渣量，因此，使用本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法可以提高钢水的纯净度并显著减少结瘤，从而稳定连铸的拉速，改善连铸生产质量。

具体实施方式

本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法包括：使用转炉顶底复合吹炼进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；在出钢过程中进行挡渣和预脱氧，挡渣使得进入钢包的FeO和MnO的总含量为进入钢包中的钢水的量的3-5重量％，所述预脱氧为向钢水中加入铝铁脱氧剂，所述预脱氧使得钢水的氧含量为10-100ppm；在出钢后对钢包中的钢水进行精炼之前，对钢包中的钢水进行一次喂铝，所述一次喂铝为在出钢后对钢水喂铝；对所述一次喂铝后的钢水进行精炼并在精炼时进行二次喂铝；去除漂浮在钢水液面上的固体。

由于低碳铝镇静钢都是通过脱氧材料中的铝进行脱氧，因此，连铸低碳铝镇静钢时出现的结瘤基本上都是Al₂O₃造成的，低碳铝镇静钢都适用本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法。

首先，可以通过转炉顶底复合吹炼降低出钢钢水的含氧量，复合吹炼可以强化熔池搅拌，促进钢-渣界面反应，反应更接近于平衡状态，所以显著地降低了钢水和熔渣中的过剩氧含量。转炉顶底复合吹炼是本领域公知的转炉炼钢方法，因此，本发明在此不做详细说明。

优选地，所述转炉顶底复合吹炼为顶吹氧气、底吹保护气体，顶吹氧气20000-30000标准立方米/小时，底吹保护气体的强度为0.015-0.045Nm³/吨钢水·min。例如，可以在吹炼前期底吹不活泼气体(例如氮气)，在吹炼后期切换为底吹惰性气体(例如氩气)。另外，所述转炉顶底复合吹炼还包括出钢后底吹6-10min氩气，强度为0.1-3Nm³/吨钢水·min，以强化出钢前的终点前搅拌，从而进一步降低出钢钢水的含氧量。

其次，为了减少钢包中的高氧化性钢渣与钢水中的铝反应产生Al₂O₃，可以在出钢时通过挡渣嘴除去大部分高氧化性钢渣，使得进入钢包的钢渣FeO和MnO的含量为进入钢包中的钢水的量的3-5％，从而降低因钢渣中的氧与钢水中的铝反应产生的Al₂O₃的量。具体地，挡渣嘴设置在略低于钢水液面的位置上，从而将漂浮在钢水液面上的钢渣挡住并使得钢水从挡渣嘴下方通过。

同时，在出钢过程中，通过向钢水中加入铝铁脱氧剂(Al含量为40-80重量％)进行预脱氧，使得钢水的氧含量为10-100ppm。由于预脱氧是在出钢过程中进行，预脱氧形成的Al₂O₃有足够的时间上浮到钢水表面，易于除去。优选地，预脱氧加入的铝铁脱氧剂为0.1-1kg/吨钢水。

由于复合吹炼使出钢钢水中的氧含量大大降低，预脱氧进一步使得钢包中的钢水氧含量下降，因此，可以减少对出钢到钢包中的钢水喂铝所产生的Al₂O₃。优选地，一次喂铝时对钢水喂铝0.1-1kg/吨钢水。更优选地，可以在将钢包从转炉运送到精炼炉的过程中通过的氩站进行一次喂铝，从而利用氩站的吹氩进行搅拌。

另外，二次喂铝后可以吹送氩气，从而对钢水进行弱搅拌并防止钢水裸露，以使钢水适当翻腾，从而使钢水均匀脱氧并使产生的Al₂O₃漂浮在钢水液面上，以便从钢水中去除。优选地，吹送氩气的强度为1Nm³/吨钢水·min，吹送时间为6-10min。

另外，一次喂铝和二次喂铝时向钢水中加入的铝可以为铝线或者铝丸。虽然预脱氧、一次喂铝和二次喂铝都可以降低钢水的含氧量，但是钢水在出钢过程中以及盛放在钢包中以从转炉运送到氩站和精炼炉的过程中会接触到外部环境中的氧气，钢水中的含氧量并不能保持。因此，优选地，可以通过一次喂铝使得钢水中氧含量为2-30ppm。针对一次喂铝和二次喂铝之间钢水含氧量的变化，可以通过二次喂铝使得钢水中氧含量为2-20ppm。

在进行浇注之前可以将上浮到钢水液面上的夹杂物(主要是固体Al₂O₃)去除，从而避免Al₂O₃随钢水一起浇注。

优选地，在出钢1/3-3/4时进行所述预脱氧，出钢后2-20min进行精炼，从而使预脱氧形成的Al₂O₃有足够时间上浮到钢水液面上。

本发明的连铸低碳铝镇静钢的方法将通过本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法冶炼得到的钢水浇注到结晶器以被连续拉动和冷却。本发明主要针对冶炼方法进行改进，其它工序例如浇注、拉动等是本领域公知的方法，在此不做详细说明。优选地，为了防止连铸时钢水或钢坯二次氧化，在浇注钢水过程中和钢坯被连续拉动、冷却过程中，对钢水和钢坯提供惰性气体保护。

下面通过具体实施例说明本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法和连铸低碳铝镇静钢的方法的优点。

实施例1

复合吹炼时顶吹纯氧20000-30000标准立方米/小时，底吹纯氩气强度0.015-0.045Nm³/吨钢水·min，在出钢后底吹氩气6-10min，强度为0.1-3Nm³/吨钢水·min，以在出钢前进行强化搅拌，使得出钢时钢水含氧量为100-600ppm；出钢时挡渣使得FeO和MnO的总含量为3重量％并在出钢1/3时加入1kg/吨钢水的铝铁脱氧剂(Al含量为45重量％)以进行预脱氧，使得钢水含氧量为10-50ppm；出钢5min后在氩站进行一次喂铝0.3kg/吨钢水，使得钢水含氧量为2-10ppm，吹氩强度为0.4Nm³/吨钢水·min，时间为6min；钢水经过LF炉精炼得到C 0.02-0.07重量％，O 2-10ppm，Al 0.03-0.06重量％，Si 0-0.04重量％，Mn 0.25-0.30重量％的Stb32钢水，其中LF炉精炼时二次喂铝0.1kg/吨钢水，喂铝后向钢水吹送氩气，吹氩强度0.3Nm³/吨钢水·min，时间6min；将该钢水浇注到结晶器中进行连铸并在浇注过程中提供氩气保护。

实施例2

按照实施例1的方法进行连铸，不同之处在于，出钢时挡渣使得FeO和MnO的总含量为3.6％并在出钢1/2时加入0.7kg/吨钢水的铝铁脱氧剂(Al含量为60重量％)以进行预脱氧，使得钢水含氧量为60-100ppm；出钢后2min进行一次喂铝0.1kg/吨钢水，使得钢水含氧量为10-30ppm；钢水经过LF炉精炼得到C 0.02-0.05％，O 2-10ppm，Al 0.05-0.06％，Si 0-0.03％，Mn0.20-0.25％的Stb34钢水，其中LF炉精炼时二次喂铝0.5kg/吨钢水。

实施例3

按照实施例1的方法进行连铸，不同之处在于，出钢时挡渣使得FeO和MnO的总含量为4％并在出钢3/4时加入1kg/吨钢水的铝铁脱氧剂(Al含量为65重量％)以进行预脱氧，使得钢水含氧量为30-60ppm；出钢后15min进行一次喂铝0.8kg/吨钢水，使得钢水含氧量为10-30ppm；钢水经过LF炉精炼得到C 0.02-0.07重量％，O 2-10ppm，Al 0.03-0.06重量％，Si 0-0.04重量％，Mn 0.25-0.30重量％的Stb32钢水，其中LF炉精炼时二次喂铝1kg/吨钢水。

实施例4

按照实施例1的方法进行连铸，不同之处在于，出钢时挡渣使得FeO和MnO的总含量为5％并在出钢1/2时加入0.6kg/吨钢水的铝铁脱氧剂(Al含量为80重量％)以进行预脱氧，使得钢水含氧量为50-100ppm；出钢后2min进行一次喂铝0.1kg/吨钢水，使得钢水含氧量为10-30ppm；钢水经过LF炉精炼得到C 0.02-0.07重量％，O 2-10ppm，Al 0.03-0.06重量％，Si 0-0.04重量％，Mn 0.25-0.30重量％的Stb32钢水，其中LF炉精炼时二次喂铝1kg/吨钢水。

对比例1

出钢时挡渣使得FeO和MnO的总含量为8.9％并在出钢1/3时加入1kg/吨钢水的铝铁脱氧剂(Al含量为45重量％)以进行预脱氧，使得钢水含氧量为150-200ppm；出钢后5min进行一次喂铝0.2kg/吨钢水，使得钢水含氧量为30-50ppm；钢水经过LF炉精炼得到C 0.03-0.07％，O 2-10ppm，Al0.05-0.08％，Si 0-0.05％，Mn 0.025-0.035％的Stb32钢水，LF炉精炼时二次喂铝1kg/吨钢水，喂铝后向中间包吹送氩气，吹氩强度1Nm³/吨钢水·min，时间6-10min。

实施例1-4和对比例1的方法得到的钢水的连铸拉速情况如表1所示。序号1-4分别表示实施例1-4，序号5表示对比例1。

其中，v1、v2、v3和v4分别是在连铸浇注5min、10min、25min和35min时的拉速，v1、v2、v3和v4的单位是m/min；中间包浇注炉数是指每个中间包能够浇注的炉次数量。

表1

序号	v1	v2	v3	v4	中间包浇注炉数
						1	1.2	1.4	1.5	1.4	10
2	1.3	1.5	1.5	1.4	10
						3	1.3	1.4	1.4	1.3	10
4	1.4	1.3	1.5	1.5	9.5
						5	1.0	1.5	1.3	0.8	8

由上述实施例和对比例中精炼钢水成分可以看出，实施例1-4的中间包表1可以看出含氧量显著低于对比例1，说明增加的铝加入量已经脱去了钢水中的大部分氧。另外，实施例1-4的挡渣量也显著大于对比例1，也就是说，初炼钢水中的氧形成的FeO和MnO大部分在挡渣操作中去除。另外，一次脱氧使得钢水的含氧量显著下降，使得一次脱氧形成的Al₂O₃有足够时间上浮到钢水液面上并在浇注前去除。因此实施例1-4的连铸拉速波动更小，连铸拉速更稳定，从而提高中间包浇注炉数高。由此可见，本发明的冶炼低碳铝镇静钢的方法可以有效地提高钢水纯净度并得到稳定的连铸拉速。

Claims

1.一种冶炼低碳铝镇静钢的方法，该方法包括：

使用转炉顶底复合吹炼进行初炼，然后将初炼得到的钢水出钢到钢包中；

在出钢过程中进行挡渣和预脱氧，挡渣使得进入钢包的FeO和MnO的总含量为进入钢包中的钢水的量的3-5重量％，所述预脱氧为向钢水中加入铝铁脱氧剂，所述预脱氧使得钢水的氧含量为10-100ppm；

在出钢后对钢包中的钢水进行精炼之前，对钢包中的钢水进行一次喂铝；

对所述一次喂铝后的钢水进行精炼并在精炼时进行二次喂铝；

去除漂浮在钢水液面上的固体。

2.根据权利要求1所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，所述转炉顶底复合吹炼为顶吹氧气、底吹保护气体，项吹氧气20000-30000标准立方米/小时，底吹保护气体的强度为0.015-0.045Nm³/吨钢水·min。

3.根据权利要求2所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，所述保护气体为惰性气体和/或氮气。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，在出钢1/3-3/4时进行所述预脱氧，预脱氧后2-20min进行所述一次喂铝。

5.根据权利要求4所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，所述预脱氧加入的铝铁脱氧剂为0.1-1kg/吨钢水。

6.根据权利要求1所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，所述一次喂铝使得钢水中氧含量为2-30ppm，二次喂铝使得钢水中氧含量为2-20ppm。

7.根据权利要求6所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，所述一次喂铝时对钢水喂铝0.1-1kg/吨钢水，二次喂铝时对钢水喂铝0.1-1kg/吨钢水。

8.根据权利要求1所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法，其中，所述方法还包括在精炼后吹送氩气，吹送氩气的强度为0.1-3Nm³/钢·min，吹送时间为6-10min。

9.一种连铸低碳铝镇静钢的方法，该方法包括将冶炼得到的钢水浇注到结晶器中以被连续拉动和冷却，其特征在于，所述冶炼得到的钢水为通过根据权利要求1-8中任意一项所述的冶炼低碳铝镇静钢的方法得到的钢水。

10.根据权利要求9所述的连铸低碳铝镇静钢的方法，其中，在浇注钢水过程中和钢坯被连续拉动、冷却过程中，对钢水和钢坯提供惰性气体保护以防止钢水或钢坯二次氧化。