CN108642239A - 利用含金属钙硅铁合金进行钢液硅合金化和钙处理的方法 - Google Patents

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Abstract

利用含金属钙硅铁合金进行钢液硅合金化和钙处理的方法，属于钢铁冶金精炼领域。在转炉冶炼后的出钢过程中不进行或进行部分硅合金化，同时进行钢液铝脱氧处理和加渣预精炼，并且将铝含量按钢种要求上限控制。二次精炼后向钢液中加入含金属钙的硅铁合金进行硅合金化和钙处理，之后先采用较大流量吹氩搅拌1～3分钟以促进合金熔化，然后再进行低流量吹氩搅拌以均匀钢液成分和促进夹杂物改性及上浮。本发明利用硅铁合金中含有的金属钙，通过调整硅合金化时机来同时实现钢液硅合金化和钙处理的目标，减少甚至取消了常规的喂钙线操作，降低了生产成本；同时避免了喂钙线带来的钢液喷溅问题，减少了钢液的增氧增氮，提高了操作稳定性和钙的收得率，进而也提升了钢液洁净度。

Description

利用含金属钙硅铁合金进行钢液硅合金化和钙处理的方法
技术领域
本发明为一种利用含金属钙的硅铁合金同时进行钢液硅合金化和钙处理的方法，属于钢铁冶金精炼领域。
背景技术
在铝脱氧钢生产过程中广泛采用钙处理工艺来防止浇铸过程浸入式水口堵塞，另外，钙处理也广泛应用于管线钢等钢种中MnS的改性以避免服役过程氢致裂纹的形成。在钢铁企业中，目前钙处理主要是通过往钢液中喂入各种含钙包芯线的形式来实施，这些含钙包芯线包括纯钙线、硅钙线和铝钙线等。除了增加成本外，由于钙的蒸气压高，这种钙处理方式容易在喂钙线的时候产生钢水喷溅，引起钢液的二次氧化，导致钙收得率低，且会形成大量非金属夹杂物。硅是增大钢材强度和硬度的元素，不同钢种对硅含量都有一定的要求。在钢铁生产中，一般是在转炉出钢过程中往钢中加硅铁来对钢液进行硅合金化。硅铁采用碳热还原法生产，由于硅石中含有一定量的CaO，导致硅铁中存在一定量的金属钙。由于转炉出钢过程钢液氧含量高，硅铁中的钙被氧化，造成金属钙的浪费。
本发明提供了一种充分利用硅铁合金中含有的金属钙来替代钙线，同时实现钢液的硅合金化和钙处理，既能降低生产成本，又能提高钙的收得率，提升钢液洁净度。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用含金属钙的硅铁合金同时进行钢液硅合金化和钙处理的方法。该方法利用硅铁合金中含有的金属钙来替代钙线，同时实现钢液的硅合金化和钙处理，这既能降低生产成本，又能提高钙的收得率，提升钢液洁净度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在转炉冶炼后的出钢过程中不进行或进行部分硅合金化，同时进行钢液加渣预精炼和铝脱氧处理，将铝含量按钢种要求上限控制，避免二次精炼过程补加铝。二次精炼后向钢液中加入含金属钙的硅铁合金进行硅合金化和钙处理，之后先采用较大流量吹氩搅拌1～3分钟以促进合金熔化，然后再进行低流量吹氩搅拌以均匀钢液成分和促进夹杂物上浮。
一种利用含金属钙硅铁合金进行钢液硅合金化和钙处理的方法，其特征在于所采用的硅铁合金含有金属钙；处理步骤如下：
(1)根据硅铁合金金属钙含量以及钢液目标硅含量和钙含量，计算转炉出钢过程和精炼后的硅铁合金加入量；
(2)在转炉冶炼后的出钢过程中加渣预精炼，同时进行钢液铝脱氧处理，要避免二次精炼过程补加铝；
(3)根据步骤(1)中的计算，在转炉出钢过程不进行或进行部分硅合金化；
(4)二次精炼结束后向钢液中加入含金属钙的硅铁合金进行硅合金化和钙处理，之后采用大流量吹氩搅拌以促进合金熔化；
(5)最后进行低流量吹氩搅拌以均匀钢液成分和促进夹杂物上浮。
进一步地，步骤(1)所述硅铁合金粒度小于50mm，含有0.1％以上的金属钙含量，且保证同一批次合金中金属钙含量均匀。
进一步地，步骤(2)所述采用加铝脱氧，铝含量按钢种要求上限控制。
进一步地，步骤(4)所述二次精炼结束加入含金属钙的硅铁合金后先采用大流量(流量参考300-700NL/min，以达到渣面翻滚为准)吹氩搅拌1-3分钟以促进合金熔化。
进一步地，步骤(5)所述低流量吹氩搅拌(流量参考100-250NL/min，以达到渣面轻微波动而不裸露钢液为准)时间是10min以上。
本方法创新点在于，充分利用硅铁合金中含有的金属钙，通过调整硅合金化时机来同时实现钢液硅合金化和钙处理的目标。该方法一方面并未增加硅合金的添加量，另一方面减少甚至取消了常规的喂钙线操作，显著降低了生产成本；同时避免了喂钙线带来的钢液喷溅问题，减少了钢液的增氧增氮，提高了操作稳定性和钙的收得率，提升了钢液洁净度。
附图说明
图1为本发明实施例中LF精炼脱硫结束还未加硅铁合金时钢中夹杂物成分分布；
图2为本发明实施例中LF精炼脱硫结束还未加硅铁合金时钢中夹杂物典型形貌；
图3为本发明实施例中加完硅铁合金大流量吹氩搅拌后钢中夹杂物成分分布；
图4为本发明实施例中加完硅铁合金大流量吹氩搅拌后钢中夹杂物典型形貌；
图5为本发明实施例中软吹结束时钢中夹杂物成分分布；
图6为本发明实施例中软吹结束时钢中夹杂物典型形貌。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
具体实施例如下：
以300t转炉-LF精炼-连铸流程生产管线钢为例，根据热力学计算，管线钢钙处理后钢液中的目标钙含量为10～20ppm。生产中使用的硅铁合金中含金属钙含量为0.38％，粒度约为50mm。根据管线钢中硅和钙的目标成分，计算得到在总的硅铁使用量不变的情况下转炉出钢过程和LF精炼过程分配的硅铁加入量分别为360kg和420kg。
转炉出钢过程加渣预精炼，并且通过往钢液中加铝粒等方式将钢液中酸溶铝含量控制到0.03-0.04％。与此同时，转炉出钢过程加入上述硅铁合金360kg。LF精炼正常升温、化渣及脱硫操作后，加入上述硅铁合金420kg。加完硅铁合金后采用较大流量氩气搅拌3min，以促进合金的熔化和均匀。之后采用低氩气流量对钢液软吹12min，以促进夹杂物的转变和去除。软吹结束后钢液送往连铸平台进行浇铸。
分别在LF精炼脱硫结束(加硅铁合金前)、软吹开始(加完硅铁合金大流量吹氩搅拌后)、软吹结束时提取钢水试样。检测得到软吹结束时钢液中的钙含量为18ppm，达到预期目标值。同时软吹结束时钢中全氧含量为17ppm，氮含量为22ppm，达到很高的洁净度。对钢中非金属夹杂物进行了检测，LF精炼脱硫结束时钢中夹杂物成分分布如图1所示，典型夹杂物形貌如图2所示，此时夹杂物主要是形状不规则的镁铝尖晶石。加完硅铁合金大流量吹氩搅拌后钢中夹杂物成分分布如图3所示，典型夹杂物形貌如图4所示，此时夹杂物大部分转变为了球形钙铝酸盐，但部分夹杂物成分还不均匀，且尺寸较大。软吹结束时钢中夹杂物成分分布如图5所示，典型夹杂物形貌如图6所示，此时夹杂物已基本转变成了成分较为均匀的球形钙铝酸盐，且尺寸进一步降低。
以上结果表明本发明能够在不增加硅铁合金使用量以及不喂钙线的情况下很好地同时实现钢液的硅合金化和钙处理目的，显著降低成本，且易于操作，同时保证高的钢液洁净度。

Claims (5)

1.一种利用含金属钙硅铁合金进行钢液硅合金化和钙处理的方法，其特征在于所采用的硅铁合金含有金属钙；处理步骤如下：
(1)根据硅铁合金金属钙含量以及钢液目标硅含量和钙含量，计算转炉出钢过程和精炼后的硅铁合金加入量；
(2)在转炉冶炼后的出钢过程中加渣预精炼，同时进行钢液铝脱氧处理，要避免二次精炼过程补加铝；
(3)根据步骤(1)中的计算，在转炉出钢过程不进行或进行部分硅合金化；
(4)二次精炼结束后向钢液中加入含金属钙的硅铁合金进行硅合金化和钙处理，之后采用大流量吹氩搅拌以促进合金熔化；
(5)最后进行低流量吹氩搅拌以均匀钢液成分和促进夹杂物上浮。
2.如权利要求1所述的钢液同时硅合金化和钙处理的方法，其特征在于：步骤(1)所述硅铁合金粒度小于50mm，含有0.1％以上的金属钙含量，且保证同一批次合金中金属钙含量均匀。
3.如权利要求1所述的钢液同时硅合金化和钙处理的方法，其特征在于：步骤(2)所述采用加铝脱氧，铝含量按钢种要求上限控制。
4.如权利要求1所述的钢液同时硅合金化和钙处理的方法，其特征在于：步骤(4)所述二次精炼结束加入含金属钙的硅铁合金后先采用大流量，流量300-700NL/min，以达到渣面翻滚为准，吹氩搅拌1-3分钟以促进合金熔化。
5.如权利要求1所述的钢液同时硅合金化和钙处理的方法，其特征在于：步骤(5)所述吹氩搅拌是采用低流量，流量100-250NL/min，以达到渣面轻微波动而不裸露钢液为准，软吹10min以上。
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