CN104404355B

CN104404355B - 一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺

Info

Publication number: CN104404355B
Application number: CN201410660822.2A
Authority: CN
Inventors: 尹雨群; 邱永清; 赵晋斌; 苑阳阳
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: CN104404355A

Abstract

本发明涉及一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，该工艺依次包括铁水预处理、转炉冶炼、RH真空精炼、LF炉精炼、板坯连铸。本发明控制该钢水的化学成分按重量百分比为：[C]≤0.01%，[Mn]：0.10%～0.60%，[Si]：0.10%～0.30%，[P]≤0.015%，[S]≤0.002%，[Alt]：0.020%～0.050%，[N]≤50ppm，[H]≤2.0ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。铁水预处理采用镁粉和石灰复合喷吹法脱硫，转炉出钢采用铝脱氧，但不脱氧完全，需留适量氧保证RH真空脱碳；RH真空脱碳后，钢水在LF炉快速造渣深脱硫、合金化及钙处理；板坯连铸全过程采用保护性浇注、动态轻压下、电磁搅拌工艺，连铸坯中心偏析控制在C类1.0及以下。该冶炼工艺既满足抗震软钢超低碳、超低硫、低氮、低氢高纯净度钢水的要求，又能显著提高钢水收得率、钙处理和合金的收得率，最终降低生产成本。

Description

一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺

技术领域

本发明涉及一种冶炼工艺，具体说是一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，属于炼钢领域。

背景技术

近年来，全球每年都有大量的地震发生，给人类的生命财产造成巨大损失。自从唐山大地震之后，我国就对城市建筑和抗震标准进行了严格规定，但是在强烈地震时，仍有大量建筑物倒塌，因此为了降低地震带来的损失，研究人员在建筑物抗震方面作了大量研究工作，随着建筑物抗震技术发展以及对抗震机理的深入研究分析，消能抗震成为建筑物抗震技术的一个发展趋势。随着钢结构建筑事业的发展，提高钢结构的抗震性能成为保证建筑安全的必要措施之一。而消能阻尼器能够利用软钢良好的滞回性能消散输入的地震能量，在地震时这些阻尼器可先于其他结构材料热处理技术件承受地震载荷作用，并首先发生屈服，靠反复载荷滞后吸收地震能量，抗震效果更好，用于制作这些消能阻尼器的低屈服点钢从而成为抗震用钢的一个新钢种。检索发现，公开号为CN100510112C的短流程超低碳超低硫冶炼控制方法是采用铁水预处理KR法脱硫、转炉出钢不脱氧、RH喷粉脱硫、连铸工序的方法生产超低碳、超低硫特用钢。该方法需进行两次扒渣处理，扒渣次数多易造成铁损，降低了钢水的收得率；并且RH钢包顶渣具有很强的氧化性，降低了钙处理和合金的收得率。另外，公开号为：101215618A的专利公开了一种冶炼超低碳钢的方法，是采用铁水预处理脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉吹氧脱碳真空处理、连铸工序的方法生产超低碳钢，其中LF炉脱硫处理的钢水在经过RH炉吹氧会使钢水回硫，难以实现超低硫钢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是根据现有技术存在的缺陷，提出一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，可在现有工艺设备条件下，通过调整冶炼顺序和控制钢水成分的方式，既能实现抗震软钢超低碳、超低硫、低氮、低氢的高纯净度要求，又能显著提高钢水收得率、钙处理和合金的收得率，最终降低生产成本。

本发明通过以下技术方案来解决技术问题：

一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，包括铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—LF炉精炼—板坯连铸，具体要求如下：

⑴铁水预处理：采用镁粉和流态化石灰复合喷吹法脱硫，处理后去除铁包顶部的脱硫渣,预处理后铁水中的[S]≤0.002%；

⑵转炉冶炼：控制转炉终点成分，转炉终点补吹≤1次，钢水成分终点控制在：[C］≤0.035％、[P］≤0.013％、[S］≤0.008％、T≥1660℃，出钢采用铝进行脱氧，出完钢后溶解氧控制在300～400ppm，挡渣出钢，防止下渣回硫；

⑶RH炉精炼：RH真空度≤5.0mbar，高真空度保持时间控制在15～20min，真空脱碳、脱气处理后控制[C］≤0.0060%、[H]≤2.0ppm，RH真空脱碳后采采用铝进行脱氧，降低钢水氧性，为钢水在LF炉造渣脱硫创造有利条件；

⑷LF炉精炼：控制炉渣氧化性（FeO+MnO）≤1.0%，碱度（CaO）/（SiO2）=5.0～10.0，LF炉快速造渣脱硫、升温及合金化控制钢水终点成分，处理完喂入钙线对钢水中夹杂物进行变性处理，钢水静搅10min以上，以保证夹杂物充分上浮；

⑸板坯连铸：在铸机上全过程保护浇注，采用动态轻压下、电磁搅拌工艺、恒定铸坯拉速工艺，钢水的过热度控制在8～20℃，连铸坯中心偏析控制在C类1.0或以下，得到抗震软钢的中厚板坯。

上述步骤⑴中，复合喷吹法铁水脱硫工艺主要是将镁粉和流态化石灰粉按一定比例在管道中混合，并通过喷枪喷入铁水中进行脱硫，一般镁粉和流态化石灰粉的比例为1:3。这种方法采用Mg+CaO粉剂复合喷吹，脱硫效率高，铁损小，温降低。

上述技术方案中，所述步骤⑵中，转炉终点温度T控制在1660～1700℃。

上述技术方案中，所述步骤⑵中，转炉冶炼时，采用清洁的自产废钢，转炉造渣的材料主要为石灰和轻烧石灰石，且石灰中硫的重量百分比控制在≤0.1%；出钢过程中加入一定量的杂灰。

转炉出钢时加入杂灰的量为3～4kg/t，其中杂灰的各组分及含量为CaO≥90%，SiO₂≥2.5%，[P］≤0.02%，[S］≤0.10%，其余为杂质。杂灰的活性度≥340ml，生过烧率≤12%，可防止钢水二次氧化，并为LF脱硫创造良好的条件。

上述技术方案中，所述步骤⑶中，RH真空脱碳后，采用铝进行脱氧控制钢水中[Alt]：0.020%～0.070%。

上述技术方案中，所述步骤⑷中，过程埋弧及微正压操作，为防止电极增碳，钢水在LF炉的总精炼时间≤35min；LF精炼温度控制在1550～1580℃。

上述技术方案中，所述抗震软钢的化学成分控制在[C]≤0.01%，[Mn]：0.10%～0.60%，[Si]：0.10%～0.30%，[P]≤0.015%，[S]≤0.002%，[Alt]：0.020%～0.050%，[N]≤50ppm，[H]≤2.0ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的优点是：在现有装备条件下，通过调整冶炼顺序和控制钢水成分的方式，LF炉快速造渣深脱硫，减少精炼过程增碳；经钙处理后使夹杂物变性，避免发生水口堵塞，钢水得到连续浇注；既满足了抗震软钢超低碳、超低硫、低氮、低氢的高纯净度要求，又提高了钢水收得率、钙处理和合金的收得率，最终降低了生产成本。

具体实施方式

实施例一

本实施抗震软钢中厚板坯的冶炼方法，其工艺路线为铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—LF炉精炼—板坯连铸。

铁水预处理：采用镁粉和流态化石灰复合喷吹的铁水脱硫预处理工艺，处理后去除脱铁包顶部的脱硫渣，铁水预处理后铁水的硫为0.0018%。

转炉冶炼：转炉使用清洁的自产废钢，造渣材料主要以石灰和轻烧石灰石为主，石灰中硫重量百分比≤0.1%；转炉终点未补吹，钢水终点成分控制在：[C］：0.032％、[P］：0.008％、[S］：0.0072％、T：1675℃，出钢采用铝进行强脱氧，挡渣出钢，出完钢后钢水中溶解氧控制在320ppm，出钢过程中加入杂灰，加入杂灰的量为3～4kg/t。

RH炉精炼：钢水到RH炉后无需吹氧处理，RH真空度3.6mbar，高真空度保持时间16min，真空脱碳、脱气处理后控制[C］：0.0048%、[H]：1.2ppm，采用铝进行脱氧，控制钢水中[Alt]：0.045%，并吊往LF炉精炼处理。

LF炉精炼：炉渣氧化性（FeO+MnO）=0.7，碱度（CaO）/（SiO2）=7.0，使钢水中硫含量控制在0.0011%，过程埋弧及微正压操作，精炼温度控制目标范围内，合金化控制钢水终点成分，喂入钙线对夹杂物进行变性处理，钢水静搅11min，以保证夹杂物充分上浮，为防止电极增碳总精炼时间控制在31min。

板坯连铸：全过程保护浇注，采用动态轻压下、电磁搅拌工艺、恒定铸坯拉速工艺，钢水的过热度控制在15℃，连铸坯中心偏析以YB/T4003-1997标准控制为C类0.5，中心疏松0.5级，连铸终点成分控制[C]：0.008%，[Mn]：0.60%，[Si]：0.25%，[P]：0.009%，[S]：0.0013%，[Alt]：0.042%，[N]：31ppm，[H]：1.3ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。采用此工艺生产的铸坯所轧制的钢板，经检测强度、韧性、延伸率等性能均符合抗震软钢的要求。

实施例二

工艺路线为铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—LF炉精炼—板坯连铸。

铁水预处理：采用镁粉和流态化石灰复合喷吹的铁水脱硫预处理工艺，处理后去除脱铁包顶部的脱硫渣，铁水预处理后铁水的硫为0.0016%。

转炉冶炼：转炉使用清洁的自产废钢，造渣材料主要以石灰和轻烧石灰石为主，石灰中硫重量百分比≤0.1%；转炉终点未补吹，钢水终点成分控制在：[C］：0.035％、[P］：0.007％、[S］：0.0062％、T：1679℃，出钢采用铝进行强脱氧，挡渣出钢，出完钢后钢水中溶解氧控制在340ppm，出钢过程中加入500kg杂灰。

RH炉精炼：钢水到RH炉后无需吹氧处理，RH真空度为4.1mbar，高真空度保持时间20min，真空脱碳、脱气处理后控制[C］：0.005%、[H]：1.1ppm，采用铝进行脱氧，控制钢水中[Alt]：0.052%，并吊往LF炉精炼处理。

LF炉精炼：炉渣氧化性（FeO+MnO）=0.5，碱度（CaO）/（SiO2）=8.6，使钢水中硫含量控制在0.0008%，过程埋弧及微正压操作，精炼温度控制目标范围内，合金化控制钢水终点成分，喂入钙线对夹杂物进行变性处理，钢水静搅13min，以保证夹杂物充分上浮，为防止电极增碳总精炼时间控制在34min。

板坯连铸：全过程保护浇注，采用动态轻压下、电磁搅拌工艺、恒定铸坯拉速工艺，钢水的过热度控制在13℃，连铸坯中心偏析以YB/T4003-1997标准控制为C类1.0，中心疏松0.5级，连铸终点成分控制[C]：0.009%，[Mn]：0.45%，[Si]：0.11%，[P]：0.009%，[S]：0.0009%，[Alt]：0.025%，[N]：28ppm，[H]：1.2ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。采用此工艺生产的铸坯所轧制的钢板，经检测强度、韧性、延伸率等性能均符合抗震软钢的要求。

实施例三

铁水预处理：采用镁粉和流态化石灰复合喷吹的铁水脱硫预处理工艺，处理后去除脱铁包顶部的脱硫渣，铁水预处理后铁水的硫为0.0014%。

转炉冶炼：转炉使用清洁的自产废钢，造渣材料主要以石灰和轻烧石灰石为主，石灰中硫重量百分比≤0.1%；转炉终点补吹1次，钢水终点成分控制在：[C］：0.025％、[P］：0.013％、[S］：0.008％、T：1660℃，出钢采用铝进行强脱氧，挡渣出钢，出完钢后钢水中溶解氧控制在400ppm，出钢过程中加入500kg杂灰。

RH炉精炼：钢水到RH炉后无需吹氧处理，RH真空度≤5.0mbar，高真空度保持时间15min，真空脱碳、脱气处理后控制[C］：0.0052%、[H]：2.0ppm，采用铝进行脱氧，控制钢水中[Alt]：0.070%，并吊往LF炉精炼处理。

LF炉精炼：炉渣氧化性（FeO+MnO）=0.6，造渣碱度（CaO）/（SiO2）=5.0，使钢水中硫含量控制在0.0019%，过程埋弧及微正压操作，合金化控制钢水终点成分，精炼温度控制目标范围内，喂入钙线对夹杂物进行变性处理，钢水静搅15min，以保证夹杂物充分上浮，为防止电极增碳总精炼时间控制在30min。

板坯连铸：全过程保护浇注，采用动态轻压下、电磁搅拌工艺、恒定铸坯拉速工艺，钢水的过热度控制在20℃，连铸坯中心偏析以YB/T4003-1997标准控制为C类1.0，中心疏松0.5级，连铸终点成分控制[C]：0.089%，[Mn]：0.1%，[Si]：0.3%，[P]：0.015%，[S]：0.002%，[Alt]：0.05%，[N]：50ppm，[H]：2.0ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。采用此工艺生产的铸坯所轧制的钢板，经检测强度、韧性、延伸率等性能均符合抗震软钢的要求。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，其特征是该工艺包括铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼—LF炉精炼—板坯连铸，具体要求如下：

⑴铁水预处理：采用镁粉和流态化石灰复合喷吹法脱硫，处理后去除铁包顶部的脱硫渣,预处理后铁水中的[S]≤0.002％；

⑵转炉冶炼：控制转炉终点成分，转炉终点补吹≤1次，钢水终点成分控制在：[C]≤0.035％、[P]≤0.013％、[S]≤0.008％、T≥1660℃，出钢采用铝进行脱氧，出完钢后溶解氧控制在300～400ppm，挡渣出钢，防止下渣回硫；

⑶RH炉精炼：RH真空度≤5.0mbar，高真空度保持时间控制在15～20min，真空脱碳、脱气处理后控制[C]≤0.006％、[H]≤2.0ppm，RH真空脱碳后采用铝进行脱氧，降低钢水氧性，为钢水在LF炉造渣脱硫创造有利条件；

⑷LF炉精炼：控制炉渣氧化性(FeO+MnO)≤1.0％，碱度(CaO)/(SiO2)＝5.0～10.0，LF炉快速造渣脱硫、升温及合金化控制钢水终点成分，处理完喂入钙线对钢水中夹杂物进行变性处理，钢水静搅10min以上，以保证夹杂物充分上浮；

⑸板坯连铸：在铸机上全过程保护浇注，采用动态轻压下、电磁搅拌工艺、恒定铸坯拉速工艺，钢水的过热度控制在8～20℃，连铸坯中心偏析控制在C类1.0或以下，得到抗震软钢的中厚板坯；所述抗震软钢的化学成分控制在[C]≤0.01％，[Mn]：0.10％～0.60％，[Si]：0.10％～0.30％，[P]≤0.015％，[S]≤0.002％，[Alt]：0.020％～0.050％，[N]≤50ppm，[H]≤2.0ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，其特征是：所述步骤⑵中，转炉终点温度T控制在1660～1700℃。

3.根据权利要求1所述的一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，其特征是：所述步骤⑵中，转炉冶炼时，采用清洁的自产废钢，转炉造渣的材料主要为石灰和轻烧石灰石，且石灰中硫的重量百分比控制在0.1％以下；出钢过程中加入一定量的杂灰。

4.根据权利要求1所述的一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，其特征是：所述步骤⑶中，RH真空脱碳后，采用铝进行脱氧控制钢水中[Alt]：0.020％～0.070％。

5.根据权利要求1所述的一种抗震软钢中厚板坯的冶炼工艺，其特征是：所述步骤⑷中，过程埋弧及微正压操作，为防止电极增碳，钢水在LF炉的总精炼时间≤35min；LF精炼温度控制在1550～1580℃。