CN107663562B - 超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法 - Google Patents

超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，包括如下步骤：1)铁水脱硫；2)转炉冶炼：终点碳质量含量控制0.030％～0.055％，氧质量含量控制在0.045％～0.070％，硫质量含量控制在0.005％以下；3)吹氩；4)RH精炼：对钢水进行脱碳、脱氧，控制钢水中碳的质量含量降在0.005％以下，自由氧的质量含量在20ppm以下，铝的质量含量在0.005％以下；并进行渣面脱氧；5)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃，中包自由氧的质量含量控制在50ppm以下。该方法能够保持冶炼过程中钢水中硅为痕迹直到连铸结束，成功解决了超低碳超低硅钢冶炼过程中的增硅问题。

Description

超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法
技术领域
本发明涉及一种超低碳超低硅钢的生产方法，特别是指一种超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法。
背景技术
超低碳超低硅钢一般要求其实物成品的硅含量都在0.005％以下，一般来说转炉炼钢出钢时钢中硅含量已经为痕迹，即硅已经是0.005％以下，但该种钢还要经RH精炼、浇注等后工序，如果控制不好，钢水中的硅会增加很多。导致钢的成分不合，从而导致改判或判废。
中国发明专利“低硅钢冶炼硅含量控制工艺”(申请号201210180384.0)，公开了一种低硅品种钢防止冶炼过程增硅和稳定控制钢水终点硅含量的工艺，通过转炉吹炼终点精准的成分和温度控制，出钢脱氧合金化和留氧操作，精炼炉前期留氧化渣升温、过程脱氧、脱硫造渣工艺的优化，使整个冶炼过程钢水增硅小于0.02％，冶炼终点成分控制稳定精确，铸坯表面和内部质量优良，减少了铸坯改判率。然而，该专利方法只能使整个冶炼过程钢水增硅小于0.02％，仅适用于常规的低硅钢；而超低碳超低硅钢一般要求其实物成品的硅含量都在0.005％以下，即要求痕迹，显然用该专利的方法不能满足超低碳超低硅钢实物成品的硅含量在0.005％以下的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效降低冶炼过程中增硅的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法。
为实现上述目的，本发明所设计的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，包括如下步骤：
1)铁水脱硫：铁水脱硫使铁水中硫的质量含量S≤0.002％(除特别指出外，本发明中涉及元素含量均为质量含量)，同时控制铁水中Ti、Nb、V的质量含量：Ti+Nb+V≤0.020％，主要目的是减少钢中Ti、Nb、V等比铝更易与氧碳反应的金属元素，以减少钢水的回硅，严格控制钢中残余元素；
2)转炉冶炼：终点碳质量含量控制0.030％～0.055％，氧质量含量控制在0.045％～0.070％，主要目的是为钢水在RH炉中自然脱碳作准备，同时也减少合金带入的硅；硫质量含量控制在0.005％以下；出钢目标温度：1680～1700℃，此为高温出钢，主要为RH炉精炼作温度准备，因为RH炉没有加热能力，如果温度太低就要加铝吹氧升温，会带入硅，高温出钢就可避免此操作；出钢不预脱氧，目的是控制终点氧含量在前述范围；
3)吹氩：钢包上RH之前渣面抛洒铝丸0.1～0.5kg/吨钢，电石0.1～0.3kg/吨钢，将渣中氧化铁总量(TFe)降低到质量含量10％以下，氩站软吹0.5～3分钟；
4)RH精炼：对钢水进行脱碳、脱氧，控制钢水中碳的质量含量降在0.005％以下，自由氧的质量含量在20ppm以下，铝的质量含量在0.005％以下；并进行渣面脱氧，使渣中全铁和氧化锰质量含量之和小于10％；RH精炼完后，钢水不吹氩，镇静一段时间后上连铸；
5)连铸：大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触；中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃；中包自由氧的质量含量控制在50ppm以下；铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
优选地，步骤1)中，同时控制钢中残余元素的质量含量满足：Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％，以提高钢的纯洁度，防止钢的性能变差。
优选地，步骤3)中，吹氩前对钢包造新渣，目的是覆盖钢水使其不被空气氧化，且吸附钢中的硫、磷等有害元素。
优选地，步骤4)中，钢水脱碳、脱氧的具体步骤为：采用自然脱碳，即利用钢中的氧与碳反应，生成一氧化碳，并排出炉外，因为前面有氧含量及温度的准备，RH炉内就可只采用自然脱碳，而不用吹氧进行强制脱碳，减少了钢中的氧，即减少了后续的终脱氧铝的加入量；如果碳含量较高，且氧含量较低，也可以吹氧进行强制脱碳；炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到质量含量0.005％以下，并使钢中的自由氧的质量含量在350ppm以下，实际上此时钢中的自由氧只能控制在300～350ppm，再低脱碳就有困难，尽量往低控制，是为了随后的加铝终脱氧时，少加铝丸；再向RH炉内加铝丸脱氧，使钢水中自由氧的质量含量在20ppm以下，并使钢中铝的质量含量在0.005％以下，脱氧后使钢中铝含量尽量少，以减少铝与二氧化硅反应的回硅。
优选地，步骤4)中，若钢水上RH炉之前温度小于1600℃，则先上LF炉加热到1630～1680℃之后再上RH炉。用此方法升温，只会增加钢水中的碳，不会增硅，碳在随后的RH炉精炼会很容易脱掉。
优选地，步骤4)中，经过RH精炼后，钢水中比铝更易与氧碳反应的Ti、Nb、V等已氧化成痕迹，其质量含量满足：Ti+Nb+V≤0.0060％，且Ti+Nb+V+Al≤0.010％。其目的是减少渣中SiO2、MnO、FeO与Ti、Nb、V等的反应，即SiO2+Ti＝TiO2+Si，MnO+Ti＝TiO2+Mn，FeO+Ti＝TiO2+Fe(以Ti为例)，减少钢中的全氧含量及回硅和回锰。
优选地，步骤5)中，连铸之前，需对中包吹烤3小时以上，并对中包进行氩置换，以减少钢的二次氧化和氢含量。
本发明的有益效果是：超低碳超低硅钢一般要求其实物成品的硅含量都在0.005％以下，即要求痕迹，本发明能够保持冶炼过程中钢水中硅为痕迹直到连铸结束，成功解决了超低碳超低硅钢冶炼过程中的增硅问题，使硅稳定控制在0.005％以下的产品实物占98％以上，减少了铸坯改判率，大幅提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明所提供的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明所提供的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其工艺路线为：铁水脱硫、磷、硅→转炉冶炼→吹氩→RH炉处理→连铸→方坯检查、验收。具体包括如下步骤：
1)铁水脱硫：
铁水脱硫目标S≤0.002％，铁水中：Ti+Nb+V≤0.020％，主要目的是减少钢中Ti、Nb、V等比铝更易与氧碳反应的金属元素，以减少钢水的回硅。严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％，以提高钢的纯洁度，防止钢的性能变差。
2)转炉冶炼：
终点碳控制0.030％～0.055％，O控制在0.045％～0.070％，主要目的是为钢水在RH炉中自然脱碳作准备，S控制在0.005％以下。
出钢目标温度：1680～1700℃，此为高温出钢，主要为RH炉精炼作温度准备，因为RH炉没有加热能力，如果温度太低就要加铝吹氧升温，会带入硅，高温出钢就可避免此操作；出钢不预脱氧。
3)吹氩：
大包造新渣。钢包上RH之前渣面抛洒铝丸0.1～0.5kg/吨钢，电石0.1～0.3kg/吨钢，将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10％以下，氩站软吹0.5～3分钟。
4)RH精炼：
钢水上RH炉之前温度小于1600℃，上LF炉加热到1630～1680℃之后再上RH炉，用此方法升温，只会增加钢水中的碳，不会增硅，碳在随后的RH炉精炼会很容易脱掉。RH内采用自然脱碳，就是利用钢中的氧与碳反应，生成一氧化碳，并排出炉外。炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.005％以下后，钢中的自由氧在350ppm以下，实际上此时钢中的自由氧只能控制在300～350ppm，再低脱碳就有困难，尽量往低控制，是为了随后的加铝终脱氧时，少加铝丸。加铝丸脱氧，使钢中自由氧在20ppm以下，并使钢中铝含量在0.005％以下，脱氧后使钢中铝含量尽量少，以减少铝与二氧化硅反应的回硅。并进行渣面脱氧，使渣中全铁+氧化锰小于10％。钢水镇静一段时间(15～30分钟)后上连铸。比铝更易与氧碳反应的金属元素基本已氧化成痕迹，钢水中：Ti+Nb+V≤0.0060％，且Ti+Nb+V+Al≤0.010％，减少渣中SiO2、MnO、FeO与Ti等的反应，即SiO2+Ti＝TiO2+Si，MnO+Ti＝TiO2+Mn，FeO+Ti＝TiO2+Fe等的反应，减少钢中的全氧含量及回硅和回锰。
5)连铸：
中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
按上述步骤，以下实施例中给出了具体的工艺参数。
实施例1
铁水脱硫：铁水中：S＝0.002％，Ti+Nb+V＝0.020％，严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
转炉冶炼：终点碳0.030％，O＝0.070％。出钢温度：1700℃；出钢不预脱氧。
RH精炼：RH内采用自然脱碳，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.005％后，钢中的自由氧在350ppm。加铝丸脱氧，钢中自由氧在20ppm，钢中铝含量在0.005％。并进行渣面脱氧，渣中全铁+氧化锰为10％。钢水镇静15分钟上连铸。
连铸：中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
实施例2
铁水脱硫：铁水中：S＝0.0018％，Ti+Nb+V＝0.018％，严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
转炉冶炼：终点碳0.035％，O＝0.065％。出钢温度：1697℃；出钢不预脱氧。
RH精炼：RH内采用自然脱碳，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.0048％后，钢中的自由氧在250ppm。加铝丸脱氧，钢中自由氧在18ppm，钢中铝含量在0.0048％。并进行渣面脱氧，渣中全铁+氧化锰为9％。钢水镇静15分钟上连铸。
连铸：中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
实施例3
铁水脱硫：铁水中：S＝0.0015％，Ti+Nb+V＝0.015％，严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
转炉冶炼：终点碳0.040％，O＝0.060％。出钢温度：1694℃；出钢不预脱氧。
RH精炼：RH内采用自然脱碳，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.0045％后，钢中的自由氧在150ppm。加铝丸脱氧，钢中自由氧在15ppm，钢中铝含量在0.0045％。并进行渣面脱氧，渣中全铁+氧化锰为8％。钢水镇静15分钟上连铸。
连铸：中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
实施例4
铁水脱硫：铁水中：S＝0.0013％，Ti+Nb+V＝0.013％，严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
转炉冶炼：终点碳0.045％，O＝0.055％。出钢温度：1691℃；出钢不预脱氧。
RH精炼：RH内采用自然脱碳，炉内每吨钢吹氧0.2立方米，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.0040％后，钢中的自由氧在200ppm。加铝丸脱氧，钢中自由氧在13ppm，钢中铝含量在0.0040％。并进行渣面脱氧，渣中全铁+氧化锰为7％。钢水镇静15分钟上连铸。
连铸：中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
实施例5
铁水脱硫：铁水中：S＝0.0010％，Ti+Nb+V＝0.010％，严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
转炉冶炼：终点碳0.050％，O＝0.050％。出钢温度：1685℃；出钢不预脱氧。
RH精炼：RH内采用自然脱碳，炉内每吨钢吹氧0.3立方米，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.0035％后，钢中的自由氧在200ppm。加铝丸脱氧，钢中自由氧在10ppm，钢中铝含量在0.0035％。并进行渣面脱氧，渣中全铁+氧化锰为6％。钢水镇静15分钟上连铸。
连铸：中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
实施例6
铁水脱硫：铁水中：S＝0.0008％，Ti+Nb+V＝0.0080％，严格控制钢中残余元素Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
转炉冶炼：终点碳0.055％，O＝0.045％。出钢温度：1680℃；出钢不预脱氧。
RH精炼：RH内采用自然脱碳，炉内每吨钢吹氧0.4立方米，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到0.0030％后，钢中的自由氧在200ppm。加铝丸脱氧，钢中自由氧在8ppm，钢中铝含量在0.0030％。并进行渣面脱氧，渣中全铁+氧化锰为5％。钢水镇静15分钟上连铸。
连铸：中包吹烤3小时以上，连铸之前对中包进行氩置换。大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触。中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃。中包自由氧控制在50ppm以下。铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
各实施例部分工艺参数及成品硅含量列于下表中。
表1部分工艺参数及成品硅含量
从上表可知，各实施例的成品硅含量均在0.005％以下，成功解决了超低碳超低硅钢冶炼过程中的增硅问题。其中，实施例3为最佳控制例，即转炉终点碳控制在400ppm，氧控制在600ppm，RH脱碳后钢中氧含量为150ppm，终脱氧加的铝量最少，带入的硅也最少，同时钢中的氧化铝夹杂物也少。

Claims (7)

1.一种超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)铁水脱硫：铁水脱硫使铁水中硫的质量含量S≤0.002％，同时控制铁水中Ti、Nb、V的质量含量：Ti+Nb+V≤0.020％；
2)转炉冶炼：终点碳质量含量控制0.030％～0.055％，氧质量含量控制在0.045％～0.070％，硫质量含量控制在0.005％以下；出钢目标温度：1680～1700℃；
3)吹氩：钢包上RH之前渣面抛洒铝丸0.1～0.5kg/吨钢，电石0.1～0.3kg/吨钢，将渣中氧化铁总量降低到质量含量10％以下，氩站软吹0.5～3分钟；
4)RH精炼：对钢水进行脱碳、脱氧，控制钢水中碳的质量含量降在0.005％以下，自由氧的质量含量在20ppm以下，铝的质量含量在0.005％以下；并进行渣面脱氧，使渣中全铁和氧化锰质量含量之和小于10％；RH精炼完后，钢水不吹氩，镇静一段时间后上连铸；
5)连铸：大包水口氩封，中包采用浸入水口，减少钢水与氧、氮接触；中包温度控制目标为：钢液液相线温度+20～35℃；中包自由氧的质量含量控制在50ppm以下；铸坯拉速为：0.5～1.5m/min。
2.根据权利要求1所述的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：步骤3)中，吹氩前对钢包造新渣。
3.根据权利要求1所述的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：步骤4)中，钢水脱碳、脱氧的具体步骤为：采用自然脱碳，炉内压力保持在100Pa以下，将碳脱到质量含量0.005％以下，并使钢中的自由氧的质量含量在350ppm以下；再向RH炉内加铝丸脱氧，使钢水中自由氧的质量含量在20ppm以下，并使钢中铝的质量含量在0.005％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：步骤4)中，若钢水上RH炉之前温度小于1600℃，则先上LF炉加热到1630～1680℃之后再上RH炉。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：步骤4)中，经过RH精炼后，钢水中比铝更易与氧碳反应的Ti、Nb、V已氧化成痕迹，其质量含量满足：Ti+Nb+V≤0.0060％，且Ti+Nb+V+Al≤0.010％。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：步骤5)中，连铸之前，需对中包吹烤3小时以上，并对中包进行氩置换。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的超低碳超低硅钢冶炼过程中防止硅含量增加的方法，其特征在于：步骤1)中，同时控制钢中残余元素的质量含量满足：Cu+Ni+Cr+Mo≤0.05％。
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