CN110423947A - 一种低硫低硼钢的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

一种低硫低硼钢的冶炼方法，钢的化学组成重量百分比为C=0.05～0.18，Si=0.10～0.35，Mn=1.10～1.60，P≤0.020，S≤0.003，Nb=0.010～0.050，Ti=0.008～0.025，Ni≤0.30，Mo≤0.20，Cr≤0.25，B≤0.0005，Als=0.010～0.050；冶炼工艺为“转炉—LF炉—RH炉—CC”。不需进行预处理脱硫处理，转炉通过适当降低出钢碳含量减少钢水w[B]，加入金属锰、中碳锰铁等低B合金，通过利用和控制液态铸余渣回收量，在保证快速成渣脱硫的同时，减少渣中B带入量，LF炉只采用铝线脱氧，利用底吹大氩气搅拌，在降低钢液中硫含量的同时降低炉渣中氧化硼还原进入钢水，当钢液中硫含量达到要求硫含量后，底吹氩气调至弱搅拌减少增B，得到成品w[S]≤0.003、w[B]≤0.0005的钢水。

Description

一种低硫低硼钢的冶炼方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种冶炼低硫低硼钢的方法。

背景技术

硼被誉为钢材的“维生素”。作为微量合金化元素，硼在钢中的主要作用是增加钢的淬透性，微量的硼即可大幅度提高钢的淬透性。然而含硼钢容易在铸坯上产生裂纹，因为硼在凝固过程中会发生偏析，降低钢的零塑性温度（ZDT），使钢的脆性区间变宽，裂纹敏感性增加。另外，BN在原始奥氏体晶界的析出，钉扎晶界导致了晶界脆化，从而使铸坯塑性降低，增加形成裂纹的几率。对于含Mn钢，当钢中B含量较高时，钢中会出现含硼化铁的脆性共晶组织,使锰钢受力时沿晶界破坏，从而使钢的冲击韧性降低,韧脆转变温度升高。因此，国家新下发的国家桥梁标准以及管线、部分出口钢均要求w[B]≤0.0005%。

硼广泛存在于铁水、硅锰合金、预熔渣等炼钢用的各种合金、辅料及耐材中。对硼未作要求的铝镇静钢，尤其是高锰系列中厚板，加入的硅锰导致钢水w[B]和渣中的w(B)均较高，部分钢种w[B]甚至达到0.010%以上。液态铸余渣回收是经过LF精炼工序的液态铸余渣重新翻入后续炉次即将进入LF精炼工序的钢水罐中，不但可以将剩余的钢水充分利用，还可以利用高碱度液渣替代部分LF炉工艺造渣材料，快速成渣，节约成本。但经过液态铸余渣回收的炉次，其钢水w[B]容易超，尤其是新标桥板钢等，冲击要求提高至120J以上，要求较低的硫含量，而由于硼的氧化物很容易被还原，造成钢中硼含量超标，使控制钢中硼含量变得困难。需要研究一种适合现场的低硼钢冶炼工艺，以满足钢种设计要求。

中国专利申请号CN201711131983.2、CN201711176053.9公开了两种低硼钢的冶炼方法，均采用铁水预处理进行脱硫至入炉铁水硫含量控制在0.01%以内，大大减轻了转炉出钢后脱硫压力和钢水“返”B，此方法增加了铁水预处理工序成本，增加了铁水温降，不适宜低铁耗增产模式。另外，其采用铝粒脱氧，会大大增加渣中氧化硼还原量，不适宜部分厂生产模式。

发明内容

本发明旨在提供一种冶炼低硫低硼钢的方法，在无预处理脱硫工序前提下，通过利用和控制液态铸余渣回收量进行造渣，LF炉通过利用铝线脱氧和大氩气搅拌脱硫，降低钢液中硫含量，同时降低炉渣中氧化硼还原进入钢水，得到成品w[S]≤0.003%，w[B]≤0.0005%的钢水。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种低硫低硼钢的冶炼方法，钢的化学组成重量百分比为C=0.05～0.18，Si=0.10～0.35，Mn=1.10～1.60，P≤0.020，S≤0.003，Nb=0.010～0.050，Ti=0.008～0.025，Ni≤0.30，Mo≤0.20，Cr≤0.25，B≤0.0005，Als=0.010～0.050，其余为Fe和必不可少的杂质；

工艺步骤包括：

1）铁水预处理：入炉前铁水扒渣干净，控制铁水硫含量S≤0.045。

2）转炉：控制出钢碳含量C≤0.08；出钢过程中只加入石灰1.5~2.5kg/t钢，加入低B合金金属锰、中碳锰铁、硅铁进行合金化，出钢采用滑板挡渣；炉后喂入铝线0.30~0.40kg/t。

3) 液态铸余渣回收：转炉出钢后，翻入4~8kg/t钢的液态铸余渣至钢包。

4）LF炉：加入石灰4~7kg/t钢、萤石1.5~2.5kg/t钢进行造渣，钢水前中期进行400~600L/min氩气搅拌，微调合金至要求范围，只采用铝线脱氧；当钢液中硫含量S≤0.003后，底吹60~200 L/min氩气调至弱搅拌，出站前喂入纯钙线0.2～0.4kg/t钢，LF在站吹氩时间t≥40min。

5) RH炉：真空保持时间t≥8min，钢水氢含量H≤2.0ppm，破真空后弱吹时间t≥12min。

6) 连铸：全程保护浇注；长水口10~50L/min氩气保护，中包钢水采用无碳覆盖剂和碳化稻壳覆盖，侵入式水口采用整体式水口。

本发明不需进行预处理脱硫处理，转炉通过适当降低出钢碳含量减少钢水w[B]，加入金属锰、中碳锰铁等低B合金，通过利用和控制液态铸余渣回收量，在保证快速成渣脱硫的同时，减少渣中B带入量，LF炉只采用铝线脱氧，利用底吹大氩气搅拌，在降低钢液中硫含量的同时降低炉渣中氧化硼还原进入钢水，当钢液中硫含量达到要求硫含量后，底吹氩气调至弱搅拌减少增B，得到成品w[S]≤0.003、w[B]≤0.0005的钢水。

本发明提供了一种无需铁水预处理脱硫的低硼钢冶炼工艺，出钢前后均可进行液态铸余渣回收工艺，液态铸余渣回收覆盖率可达100%，适宜现场实际生产；液态铸余渣回收，降低了钢铁料、石灰和预熔渣等辅料成本；控制液态铸余渣回收量，不仅可以快速成渣脱硫，而且增B稳定。

附图说明

图1为实施例1钢中的S含量变化。

图2为实施例1钢中的B含量变化。

图3为实施例2钢中的S含量变化。

图4为实施例2钢中的B含量变化。

图5为实施例3钢中的S含量变化。

图6为实施例3钢中的B含量变化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

冶炼1炉硫含量S≤0.003、硼含量B≤0.0005的新标Q345qE钢，钢的成分如表1所示。

冶炼工艺为“转炉—LF炉—RH炉—CC”，具体步骤如下：

1）铁水预处理：铁水扒渣干净，入炉铁水硫含量0.042%。

2) 转炉：铁水转入量113.9t，废钢转入量43.5t。转炉出钢碳含量控制在0.063%；出钢过程中加入石灰2.0Kg/t钢，硅铁2.0Kg/t钢，中碳锰铁（w[Mn]:78%）17kg/t钢，炉后喂入铝线0.32 kg/t钢。

3）液态铸余渣回收：转炉出钢前，翻入6.8Kg/t钢的液态铸余渣至钢包。

4) LF炉：LF在站吹氩时间42min。过程加入石灰4.5kg/t钢，萤石2.1kg/t钢。利用喂铝线和大氩气搅拌脱硫；冶炼至28分钟，取样钢液中w[S]=0.0026，氩气流量调整至100~120L/min；出站前喂入纯钙线0.26kg/t钢，继续弱搅拌4min出站。

5) RH炉： RH炉极限真空度31Pa，真空保持时间10min，破真空后定氢1.4ppm，弱吹15min出站。

6) 连铸：连铸全过程保护浇注，防止钢液吸气。

实施例2

冶炼1炉硫含量S≤0.003、硼含量B≤0.0005的API2Y-60钢，钢的成分如表1所示。

冶炼工艺为“转炉—LF炉—RH炉—CC”，具体步骤如下：

1）铁水预处理：铁水扒渣干净，入炉铁水硫含量0.030%。

2) 转炉：铁水转入量114.7t，废钢转入量43.65t。转炉出钢碳含量0.042%；出钢过程中加入石灰2.1kg/t钢，硅铁2.0kg/t钢，金属锰（w[Mn]:97%）14.5 kg/t钢，炉后喂入铝线0.40 Kg/t钢。

3）液态铸余渣回收：转炉出钢后，翻入5.5kg/t钢的液态铸余渣至钢包。

4) LF炉：LF在站吹氩时间46min。过程加入石灰6.5kg/t钢，萤石2.4kg/t钢。利用喂铝线和大氩气搅拌脱硫；冶炼至30分钟，取样钢液中w[S]=0.0023，氩气流量调整至70~100L/min；出站前喂入纯钙线0.35kg/t钢，继续弱搅拌6min。

5) RH炉： RH炉极限真空度35Pa，真空保持时间12min，破真空后定氢1.2ppm，弱吹16min出站。

6)连铸：连铸全过程保护浇注，防止钢液吸气。

实施例3

冶炼1炉硫含量S≤0.003、硼含量B≤0.0005的新标Q370qE钢，钢的成分如表1所示。

冶炼工艺为“转炉—LF炉—RH炉—CC”，具体步骤如下：

1）铁水预处理：铁水扒渣干净，入炉铁水硫含量0.035%。

2) 转炉：铁水转入量114.8t，废钢转入量44.7t。转炉出钢碳含量控制在0.058%；出钢过程中加入石灰2.0kg/t钢，硅铁2.0kg/t钢，中碳锰铁（w[Mn]:78%）17 kg/t钢，炉后喂入铝线0.32 Kg/t钢。

3）液态铸余渣回收：转炉出钢后，翻入7.5Kg/t钢的液态铸余渣至钢包。

4) LF炉：LF在站吹氩时间43min。过程加入石灰4.2kg/t钢，萤石1.7kg/t钢。利用喂铝线和大氩气搅拌脱硫；冶炼至33分钟，取样钢液中w[S]=0.0019，氩气流量调整至100~130L/min；出站前喂入纯钙线0.26kg/t钢，继续弱搅拌2min出站。

5) RH炉： RH炉极限真空度30Pa，真空保持时间10min，破真空后定氢1.5ppm，弱吹13min出站。

6) 连铸：连铸全过程保护浇注，防止钢液吸气。

表1 实施例钢的化学成分（wt，%）

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Claims (1)

1.一种低硫低硼钢的冶炼方法，其特征在于：钢的化学组成重量百分比为C=0.05～0.18，Si=0.10～0.35，Mn=1.10～1.60，P≤0.020，S≤0.003，Nb=0.010～0.050，Ti=0.008～0.025，Ni≤0.30，Mo≤0.20，Cr≤0.25，B≤0.0005，Als=0.010～0.050，其余为Fe和必不可少的杂质；工艺步骤包括：

1）铁水预处理：入炉前铁水扒渣干净，控制铁水硫含量S≤0.045；

2）转炉：控制出钢碳含量C≤0.08；出钢过程中只加入石灰1.5~2.5kg/t钢，加入低B合金金属锰、中碳锰铁、硅铁进行合金化，出钢采用滑板挡渣；炉后喂入铝线0.30~0.40kg/t；

3) 液态铸余渣回收：转炉出钢后，翻入4~8kg/t钢的液态铸余渣至钢包；

4）LF炉：加入石灰4~7kg/t钢、萤石1.5~2.5kg/t钢进行造渣，钢水前中期进行400~600L/min氩气搅拌，微调合金至要求范围，只采用铝线脱氧；当钢液中硫含量S≤0.003后，底吹60~200 L/min氩气调至弱搅拌，出站前喂入纯钙线0.2～0.4kg/t钢，LF在站吹氩时间t≥40min；

5) RH炉：真空保持时间t≥8min，钢水氢含量H≤2.0ppm，破真空后弱吹时间t≥12min；

6) 连铸：全程保护浇注；长水口10~50L/min氩气保护，中包钢水采用无碳覆盖剂和碳化稻壳覆盖，侵入式水口采用整体式水口。