CN105441638A - 在rh炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

在RH炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法：转炉冶炼并出钢；转炉出钢结束时采取挡渣；进行RH精炼：在进行循环脱碳3～5min后加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣,在铝丸及铝矾土加入结束后再循环2～3min,再进行合金化；铸浇成坯并进行后工序。本发明一方面由于RH精炼时，利用钢水中的残余碳脱氧后再进行合金化，既能减少生成氧化物夹杂数量，使钢中全氧含量保持在15ppm以下，又降低了合金氧化损耗,且钢中残余有害元素Nb、V、Ti含量均在20ppm以下，磁性能优良。另外由于可在RH脱碳，不需要转炉低碳高氧出钢，可明显减轻吹氧对转炉炉衬的侵蚀。

Description

在RH炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种取向硅钢的冶炼方法，具体地属于一种在RH炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法。

背景技术

取向硅钢主要用于制造各种电力变压器、配电变压器及大型发电机定子，是电力、电工、电讯工业中必不可少的节能降耗磁性材料。根据制造工艺特点和磁性分为CGO和Hi-B两类，一般取向硅钢CGO取向度为85%～90%，<001>平均偏离角约7°；高磁感取向硅钢Hi-B取向度高达95%，<001>平均偏离角约3°。

目前，国内取向硅钢的产量逐年增加，普通取向硅钢的产品质量和产能已基本满足市场要求，但是高牌号取向硅钢的生产工艺和产品质量与国外先进水平相比仍有一定差距，满足不了日益增长的市场需要。

取向硅钢关键的技术指标是电磁性能，即要求低铁损和高磁感，钢中有害残余元素和氧化夹杂物含量对取向硅钢的电磁性能起到关键作用，其控制手段主要依靠转炉吹炼和RH精炼。

取向硅钢的冶炼目前均采用顶吹或顶底复吹转炉冶炼，也有采用电炉冶炼的，如美国Armco钢公司和前苏联的钢铁公司。转炉冶炼过程主要控制终点锰含量和终点氧含量。吹炼结束出钢过程进行合金化，出钢时一般先往钢包中加铝铁预脱氧，再均匀地边出钢、边加入硅铁和氮化硅锰，出钢量到70%以前加完。出钢过程中在钢包底部吹氩，使钢包液面有1/3～1/2区域保持沸腾状态，目的是确保硅铁在出钢后完全熔化。然后继续吹氩约5min，将氩气流量降低使液面略沸腾。吹氩使钢水成分和温度均匀，促使Al₂O₃、MnO和SiO₂上浮。此时钢水温度由于加硅铁而升高50℃以上。从钢包取样分析成分，作为真空处理开始微调成分的基准样。

在采用氩气搅拌技术以前，为使硅铁均匀熔化常采用倒包工艺，在第一钢包中加入部分硅铁合金化，再倒在第二钢包加入另一部分硅铁合金化。

取向硅钢在转炉吹炼结束出钢过程中，即使采取挡渣措施（挡渣球或挡渣塞），也会有钢水总重量0.5%～2%的钢渣进入钢包中。钢水在合金化过程中和合金化后，钢包底部一直吹氩气使合金快速熔化和均匀，这时钢渣中的有害元素Nb、V、Ti等会被还原到钢水中，最终影响钢水的洁净度。

为降低钢中氧化物夹杂含量，提高成品硅钢磁性能，取向硅钢转炉冶炼终点碳含量有严格的要求，一般碳含量控制在0.03%～0.05%，氧含量小于1000ppm。这给现场操作带来困难。某些取向硅钢要求最终连铸成分碳含量小于0.04%时，考虑到钢水返碳和合金增碳，转炉吹炼终点碳含量一般控制在0.01%～0.03%之间，钢水终点氧含量和温度也会偏高。这样的冶炼方式对转炉耐材的侵蚀严重，连续冶炼3炉就必须补炉，侵蚀严重时会直接造成耐材穿孔漏钢事故。终点氧含量高也会造成合金氧化损耗，钢中氧化物夹杂数量增多，给后工序夹杂物的去除带来困难，若最终成品中氧化物夹杂含量高，则会造成成品磁性能不稳。

尽管取向硅钢转炉出钢合金化的工艺存在以上不足，但大多数钢铁厂依然采用，主要是基于炼钢和炉外精炼与连铸浇注周期的节奏匹配考虑。取向硅钢的化学成分范围窄，控制难度大，RH炉外精炼一般要经过2至3次的成分微调后才能达到目标要求，需要耗费较长的时间，这样RH炉外精炼时间就成为整个生产节奏的瓶颈。如果在RH精炼进行合金化和成分微调，无疑会延长RH炉外精炼时间，影响生产效率。

随着快速检测分析技术的不断发展，许多简便、快捷的检测分析方法被用到炼钢现场进行临线分析或在线检测，以前分析前必须将样品打磨、平整光洁后才能送入分析仪器进行分析，过程繁琐，速度慢，效率低。现在无需制样，直接分析或在线检测，速度快，精度高，可以大大降低RH炉外精炼成分微调时间，为在RH合金化提供技术保障。

经检索：中国专利公开号为CN104726670A的文献，公开了一种短流程中薄板坯制备高磁感取向硅钢的方法。其冶炼工艺包括铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→中薄板坯连铸连轧，合金化在转炉出钢时进行，然后在LF炉成分微调。该文献的工艺虽流程短，但存在在LF成分微调时对氮和酸溶铝含量的控制困难问题。

中国专利公开号为CN103451515A的文献，公开了一种取向硅钢中氮和铝的合金化方法。其为氮化硅锰随硅铁合金一起在转炉出钢过程中加入，在真空精炼过程中通入氮气环流，测定钢水中N和O含量，加入铝丸至钢水中Als的质量含量为0.014%～0.019%。然后调整真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，使得精炼后的钢水中Als：N的质量含量比为1.90～2.10。该文献工艺虽简单易操作，但在转炉出钢过程中加入的氮化硅锰的所得率不稳定，对真空精炼的氮含量控制提出了更高的要求。

中国专利公开号为CN104017949A的文献，公开了一种无铝无取向硅钢的RH精炼方法。其由于改变RH精炼过程中合金的加入顺序，首先加入P铁，然后加入脱氧硅铁和成分硅铁，最后加入Mn铁，使合金中的有害残余Nb、V、Ti在钢水高氧值条件下形成大颗粒氧化物随着钢水的循环过程上浮到钢渣中。该文献可以有效降低钢水中有害残余元素Nb、V、Ti，提高钢水洁净度，但由于该钢中无铝，真空精炼后钢水中仍有一部分自由氧。而取向硅钢则要求完全脱氧，钢水中全氧含量越低越好。

发明内容

本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种RH精炼时，利用钢水中的残余碳脱氧后再进行合金化，既减少氧化物夹杂含量，使钢中全氧含量不超过15ppm，又能降低残余有害元素Nb、V、Ti含量的在RH炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法。

实现上述目的的措施：

在RH炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法，其步骤：

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1660～1700℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣措施，并使出钢结束后钢液表面渣层厚度小于50mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳3～5min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧含量重量百分比的7～9倍加入，单位为kg/t；铝矾土按照量为1.0～1.2kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后再循环2～3min；再按照设计要求加入合金进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本发明之所以在转炉出钢过程中不合金化，以保持钢水和钢渣都高氧化性，防止钢渣中有害元素Nb、V、Ti返到钢水中；在RH精炼进行合金化，是由于钢水中氧含量低，合金所得率稳定，而且能根据钢水量精确添加合金，成分命中率高，使后续的成分微调难度降低或减少微调次数，更重要的是钢中的有害残余元素Nb、V、Ti和氧化物夹杂数量显著降低，成品铁损也显著降低。

本发明与现有技术相比，一方面由于RH精炼时，利用钢水中的残余碳脱氧后再进行合金化，既能减少生成氧化物夹杂数量，使钢中全氧含量保持在15ppm以下，又降低了合金氧化损耗；另一方面提高钢水洁净度，钢中残余有害元素Nb、V、Ti含量低，均在20ppm以下，另外由于可在RH脱碳，不需要转炉低碳高氧出钢，可明显减轻吹氧对转炉炉衬的侵蚀。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1（为一般取向硅钢）

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1680～1688℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣塞挡渣，测定出钢结束后钢液表面渣层厚度为37mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳3min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧重量百分含量的7倍加入，其计算加入量为0.437kg/t，铝矾土按照量为1.0kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后循环2min，再按照设计加料量进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本实施例与对比例均在0.30mm同厚度下，经检测情况：

实施例2（为一般取向硅钢）

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1665～1670℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣塞挡渣，测定出钢结束后钢液表面渣层厚度为42mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳5min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧重量百分含量的7倍加入，其计算加入量为0.385kg/t，铝矾土按照量为1.15kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后循环2.5min，再按照设计加料量进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本实施例与对比例均在0.27mm同厚度下，经检测情况：

实施例3（为高温高磁感取向硅钢即Hi-B）

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1670～1675℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣塞挡渣，测定出钢结束后钢液表面渣层厚度为35mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳3.5min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧重量百分含量的8倍加入，其计算加入量为0.256kg/t，铝矾土按照量为1.05kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后循环3min，再按照设计加料量进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本实施例与对比例均在0.30mm同厚度下，经检测情况：

实施例4（为高温高磁感取向硅钢即Hi-B）

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1675～1680℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣塞挡渣，测定出钢结束后钢液表面渣层厚度为30mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳4.5min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧重量百分含量的8倍加入，其计算加入量为0.311kg/t，铝矾土按照量为1.2kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后循环3min再按照设计加料量进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本实施例与对比例均在0.27mm同厚度下，经检测情况：

实施例5（为低温高磁感取向硅钢即Hi-B）

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1685～1690℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣塞挡渣，测定出钢结束后钢液表面渣层厚度为45mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳4min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧重量百分含量的8倍加入，其计算加入量为0.328kg/t，铝矾土按照量为1.16kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后循环3min，再按照设计加料量进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本实施例与对比例均在0.23mm同厚度下，经检测情况：

实施例6（为低温高磁感取向硅钢即Hi-B）

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1695～1700℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣塞挡渣，测定出钢结束后钢液表面渣层厚度为40mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳3.5min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧重量百分含量的8倍加入，其计算加入量为0.368kg/t，铝矾土按照量为1.1kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后循环3min，再按照设计加料量进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。

本实施例与对比例均在0.20mm同厚度下，经检测情况：

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (1)

1.在RH炉进行合金化的取向硅钢的冶炼方法，其步骤：

1）进行转炉冶炼并出钢，出钢温度控制在1660～1700℃；

2）转炉出钢结束时采取挡渣措施，并使出钢结束后钢液表面渣层厚度小于50mm；

3）进行RH精炼：在进行循环脱碳3～5min后，根据钢水中氧含量，加入铝丸及铝矾土进行脱氧和造渣，其铝量按照氧含量重量百分比的7～9倍加入，单位为kg/t；铝矾土按照量为1.0～1.2kg/t加入；在铝丸及铝矾土加入结束后再循环2～3min；再按照设计要求加入合金进行合金化，直至达到成分设定值；

4）铸浇成坯并进行后工序。