CN111088453A - 一种swrh82b钢中酸溶铝的控制方法 - Google Patents

一种swrh82b钢中酸溶铝的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，所述SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其工艺路线依次为：KR铁水预脱硫处理、150吨顶底复吹转炉、炉后吹氩、LF炉精炼、RH真空精炼；所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.80～0.83wt％，硅Si：0.15～0.30wt％，锰Mn：0.78～0.88wt％，磷P：≤0.020wt％，硫S：≤0.015wt％，铝Als：≤0.0020wt％，铬Cr：0.20～0.33wt％。

Description

一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法
技术领域
本发明属于钢铁生产制造领域，具体涉及一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法。
背景技术
酸溶铝：钢中的总铝含量减去以三氧化二铝存在的铝含量(不溶于酸)就是酸溶铝(可溶于酸中)。
SWRH82B为高强度预应力钢丝、钢绞线典型代表钢种，其主要用途为桥梁、铁路、公路、水利设施建设等应用前景最广阔的钢种之一，同时也是生产难度较大的钢种之一。该钢种对钢的化学成分均匀性、洁净度、脆性夹杂含量控制、表面质量等要求较高，其中脆性夹杂含量是影响该钢种质量的主要原因之一，表现为钢丝在冷拔和捻股过程中发生脆性断裂。而脆性夹杂物主要以Al2O3为主，当钢中含有一定量的酸溶铝时，随着连铸过程钢液温度的逐渐降低，打破原有的铝氧平衡反应生成Al2O3夹杂无法及时排除进而影响产品质量。因此，急需一种可有效控制SWRH82B钢中酸溶铝含量的方法，满足生产、质量要求。
在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的SWRH82B钢的生产方法，当钢中含有一定量的酸溶铝时，随着连铸过程钢液温度的逐渐降低，打破原有的铝氧平衡反应生成Al2O3夹杂物无法及时排除，影响产品质量，无法满足SWRH82B钢的生产需求，急需一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法。
发明内容
本发明实施例提供一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，能控制SWRH82B钢中酸溶铝含量，可将SWRH82B钢种酸溶铝有效控制在0.0015％以下，不影响产品质量。
为达上述目的，本发明实施例提供一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，包括：
SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其工艺路线依次为：KR铁水预脱硫处理、150吨顶底复吹转炉、炉后吹氩、LF炉精炼、RH真空精炼；所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.80～0.83wt％，硅Si：0.15～0.30wt％，锰Mn：0.78～0.88wt％，磷P：≤0.020wt％，硫S：≤0.015wt％，铝Als：≤0.0020wt％，铬Cr：0.20～0.33wt％。
进一步地，所述150吨顶底复吹转炉钢水冶炼步骤为入炉铁水使用KR脱硫要求S≤0.005Wt％、P≤0.130Wt％；采用一类纯废钢。
进一步地，所述LF炉精炼：采用酸性渣工艺，出站顶渣目标二元碱度R＝CaO/SiO2控制在0.8～1.2，渣中Al2O3控制在≤6％，FeO+MnO≤1.5％，保证造酸性渣后吹氩时间≥20min。
进一步地，所述RH真空精炼：极限真空保持时间≥10min；净循环时间≥3min；镇静时间≥20min。
进一步地，所述150吨顶底复吹转炉中转炉终点氧控制为350～450ppm。
进一步地，所述150吨顶底复吹转炉炉后脱氧合金化工艺使用含铝低且稳定的硅锰合金增硅增锰。
进一步地，所述RH真空精炼中真空度为20～25KPa，真空处理时间为15～17min。
进一步地，所述RH真空精炼不进行钙处理。
进一步地，所述钢种硅Si元素控制为0.15％～0.20％。
进一步地，所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.8113wt％，硅Si：0.2196wt％，锰Mn：0.85wt％，磷P：0.0158wt％，硫S：0.007wt％，全铝Alt：0.0016wt％，酸溶铝Als：0.0015wt％。
上述技术方案具有如下有益效果：运用本发明可将SWRH82B钢种酸溶铝有效控制在0.0015％以下，不影响产品质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为实现SWRH82B钢中酸溶铝含量的控制，本发明实施例提供一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，通过严控制原材料中的Al、适当提高转炉终点氧减少脱氧剂用量、精炼钢包顶渣造低碱度渣、降低钢中Si含量控制、真空轻处理、取消钙处理等将钢中酸溶铝控制在相对较低的水平。
采用的技术方案是：
本发明针对钢液中酸溶铝的氧化、还原反应进行控制，提供一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，根据冶金热力学原理得出想要有效将钢液中酸溶铝含量控制在较低水平，一是降低由炼钢原材料带入钢液的铝量；二是降低精炼造渣材料带入到钢包顶渣中的Al2O3的量，三是要适当增加钢液中自由氧含量及精炼钢包顶渣中相应氧化剂的活度，同时降低钢液中相应生成物的活度，可促进以下反应平衡正向移动，如此就能有效控制SWRH82B钢中酸溶铝含量。主要冶金反应原理为：
2[Al]+3[O]＝Al2O3 (1)
4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si] (2)
3[C]+(Al2O3)＝2[Al]+3CO (3)
3[Ca]+(Al2O3)＝3(CaO)+2[Al] (4)
本发明实施例提供一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，包括：
SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其工艺路线依次为：KR铁水预脱硫处理、150吨顶底复吹转炉、炉后吹氩、LF炉精炼、RH真空精炼；所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.80～0.83wt％，硅Si：0.15～0.30wt％，锰Mn：0.78～0.88wt％，磷P：≤0.020wt％，硫S：≤0.015wt％，铝Als：≤0.0020wt％，铬Cr：0.20～0.33wt％。即表1所示：
表1 SWRH82B熔炼化学成分范围(wt％)
Figure BDA0002359946740000031
进一步地，所述150吨顶底复吹转炉钢水冶炼步骤为入炉铁水使用KR脱硫要求S≤0.005Wt％、P≤0.130Wt％；采用一类纯废钢。
进一步地，所述LF炉精炼：采用酸性渣工艺，出站顶渣目标二元碱度R＝CaO/SiO2控制在0.8～1.2，渣中Al2O3控制在≤6％，为了降低顶渣氧化性，减少顶渣向钢液传氧导致钢中氧化物夹杂增多，应控制(FeO+MnO)≤1.5％，造酸性渣后吹氩时间≥20min，使钢液中的非金属夹杂物充分聚合、上浮并被顶渣吸附，提高钢的洁净度。由酸溶铝控制反应式(2)可知：精炼过程要降低钢中酸溶铝含量，则应提高精炼钢包顶渣中SiO2活度，降低Al2O3活度，促进反应平衡向着铝氧化的方向进行。因此，LF精炼工艺采用低碱度渣精炼工艺，SiO2与Al2O3的二元碱度控制在0.8～1.2，造渣料中严禁使用含有Al2O3的物料。为保障低碱度精炼渣造好后有充分的时间参与渣-金界面反应，因此要求低碱度精炼渣造好后必须软吹氩20min以上确保反应充分进行。
进一步地，所述RH真空精炼：为了将钢液中的氢脱除至0.0002％以下、氮脱除至0.0030％以下，控制真空度为67Pa的极限真空时间≥10min，净循环时间≥3min，氩气流量≤9m3/h的软吹氩时间≥8min；镇静时间≥20min，使钢液中的非金属夹杂物充分上浮，进一步提高钢的洁净度。
进一步地，所述150吨顶底复吹转炉中转炉终点氧控制为350～450ppm。转炉终点氧控制直接关系到出钢后钢液中总氧T[O]含量的多少，直接关系到真空出站钢液中自由氧的含量。因此，在所使用的原材料及其他工艺条件不变的条件下，必须保障脱氧合金化前钢液中有一定的氧量。要将钢种酸溶铝有效控制在0.0015％以下转炉终点氧应尽量控制350～450ppm之间，但终点氧控制不易过高，过高将导致合金回收率下降导致生产成本增加，同时随着脱氧合金化过程也增加了钢中夹杂物比例不利于质量控制。常规不会提及转炉终点氧控制。
进一步地，所述150吨顶底复吹转炉炉后脱氧合金化工艺使用含铝低且稳定的硅锰合金增硅增锰。脱氧合金化不得使用硅钙钡脱氧剂对钢水进行脱氧、增Si，应使用含铝较低且相对稳定的硅锰合金增硅增锰。因为硅钙钡作为脱氧剂含有一定量的Ca元素与Ba元素，这两种元素均为非常活泼的金属元素活性强于铝，极易与钢中氧结合生成相应氧化物进而使钢中自由氧降低，不利于钢中酸溶铝控制。采用硅钙钡为钢液脱氧增硅的工艺，会主动带入大量的铝进入到钢液，同时本身作为脱氧剂用来增硅会进一步压缩钢液中自由氧的活度，不利于与钢液总酸溶铝的控制，对SWRH82B质量控制影响较大。常规使用硅钙钡、硅铁、普通硅锰。
进一步地，所述RH真空精炼中真空度为20～25KPa，真空处理时间为15～17min。SWRH82B真空处理目的主要是为了脱气及脱氧去除夹杂，但高碳钢在真空处理过程中会发生式(3)反应及碳脱氧反应，使得钢液中氧含量下降铝含量增加。而真空度越低处理时间越长，钢液脱氧越深使钢液增铝越多。因此需考虑在满足脱气去夹杂的前提下，提高真空度至20～25KPa并缩短真空处理时间至15～17min。常规不使用真空工艺。
进一步地，所述RH真空精炼不进行钙处理。SWRH82B真空工序不进行钙处理。由于钙处理会给钢液增钙使钢液中[Ca]活度增大，一方面钙元素与氧亲和力比铝强很多，会进一步降低钢液中的自由氧，不利于式(1)的反应平衡向着铝氧化的方向进行；另一方面钙元素会与精炼钢包顶渣中部分(Al2O3)发生式(4)反应，使钢液增铝，因此，钙处理不利于SWRH82B钢中脆性夹杂的控制。
进一步地，所述钢种硅Si元素控制为0.15％～0.20％。由酸溶铝控制反应式(1)可知，SWRH82B为硅镇静钢要保障钢液中足够的自由氧含量与钢液中的酸溶铝反应，除了控制好转炉终点氧含量外，还要控制好钢种脱氧元素的含量，在钢中允许成分范围内使尽量降低其含量。另外，由反应式(2)可知，要将反应平衡向着Al2O3的方向进行，除了提高精炼钢包顶渣中SiO2的活度、降低精炼钢包顶渣中Al2O3的活度外，还需要尽量降低钢中Si元素的活度，促使反应平衡向着Al2O3的方向进行。因此，钢中Si元素控制为0.15％～0.20％。
进一步地，所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.8113wt％，硅Si：0.2196wt％，锰Mn：0.85wt％，磷P：0.0158wt％，硫S：0.007wt％，全铝Alt：0.0016wt％，酸溶铝Als：0.0015wt％。
用本发明提供的一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，可以生产一种低酸溶铝含量的SWRH82B盘条，其工艺路线为KR铁水预脱硫处理、150吨顶底复吹转炉、炉后吹氩、LF炉精炼、RH真空精炼，165mm×165mm方坯连铸、铸坯加热、高压水除鳞、高速线材轧制、控制冷却和集卷。
所述165mm×165mm方坯连铸：钢水过热度控制为≤35℃；在电搅正常使用的条件下生产；中包使用低碱度覆盖剂(低碱度覆盖剂的CaO/SiO2为0.2以下，碱性覆盖剂的CaO/SiO2为10以上)；使用高碳钢专用保护渣；一冷制度为强冷(方坯一冷单流水量为2800L/min，常规为2400/min)；铸坯单流拉速1.80～1.90m/min。
所述高速线材轧制：生产前检查轧制通道，保证通道润滑良好；控制铸坯加热温度为1100～1150℃，开轧温度1000～1050℃，入精轧温度控制为900～950℃，吐丝温度850～900℃；斯太尔摩辊道上保温罩全开，1～10号风机全开，确保成品索氏体组织比例90％以上。
具体实施例
该实施例是利用本发明一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法生产牌号为SWRH82B预应力钢绞线用盘条，生产工艺：按SWRH82B盘条的化学组成配置冶炼原料，依次进行KR铁水预脱硫处理→150吨顶底复吹转炉→炉后吹氩→LF炉精炼→RH真空精炼→165mm×165mm方坯连铸→铸坯加热→高压水除鳞→高速线材轧制→控制冷却→集卷→检验、包装、入库。
转炉终点氧实际控制在382～447ppm之间，采用含铝较低且相对稳定的硅锰合金进行增硅增锰及脱氧，硅锰合金加入量10.29～10.63kg/t，LF精炼采用石灰、石英砂、萤石进行造渣，顶渣二元碱度实际控制在0.89～0.97之间，顶渣造好后软吹氩软吹时间20min以上，确保反应充分进行。RH真空精炼工序真空度控制在20.5～24.7KPa，真空处理时长控制在15～17min，满足脱气去夹杂的目的的同时避免了钢液脱氧过深造成增铝，真空处理结束后不进行钙处理，镇静20～35min后吊至连铸工位进行浇铸。本实施例具体工艺参数见表1，通过本发明的控制方法，最终产品的化学成分见表2。
表1本实施例具体工艺参数
Figure BDA0002359946740000061
表2产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Alt Alsol
实例1 0.8113 0.2196 0.85 0.0158 0.007 0.0016 0.0015
实例2 0.8103 0.223 0.851 0.0152 0.0076 0.0013 0.0013
实例3 0.8247 0.2585 0.833 0.0135 0.0066 0.0019 0.0013
实例4 0.8166 0.2413 0.833 0.0143 0.0054 0.0012 0.0012
实例5 0.8004 0.2363 0.81 0.0155 0.0061 0.0013 0.001
将SWRH82B连铸坯在中性气氛的加热炉内加热至1137～1182℃保温80～90min，出炉经高压水除鳞处理后通过28机架轧机轧制到φ12.5mm规格，开轧温度控制为1012～1137℃，入精轧温度控制为905～951℃，吐丝温度控制为866～897℃，1～10号风机开100％，保温罩全开，成品盘条力学性能及拉拔断丝情况见表3。
表3盘条力学性能及拉拔断丝情况
实例 抗拉强度/MPa 断面收缩率/％ 拉拔断丝率/％
实例1 1158 34 0
实例2 1173 31 0
实例3 1171 31 0
实例4 1160 33 0
实例5 1185 32 0
由表2和表3可得，利用本发明一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法生产的钢中酸溶铝Als有效控制在0.0015％以下，钢的拉拔断率为0，不影响产品质量。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其工艺路线依次为：KR铁水预脱硫处理、150吨顶底复吹转炉、炉后吹氩、LF炉精炼、RH真空精炼；所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.80～0.83wt％，硅Si：0.15～0.30wt％，锰Mn：0.78～0.88wt％，磷P：≤0.020wt％，硫S：≤0.015wt％，Als：≤0.0020wt％，铬Cr：0.20～0.33wt％。
2.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述150吨顶底复吹转炉钢水冶炼步骤为入炉铁水使用KR脱硫要求S≤0.005Wt％、P≤0.130Wt％；采用一类纯废钢。
3.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述LF炉精炼：采用酸性渣工艺，出站顶渣目标二元碱度R＝CaO/SiO2控制在0.8～1.2，渣中Al2O3控制在≤6％，FeO+MnO≤1.5％，保证造酸性渣后吹氩时间≥20min。
4.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述RH真空精炼：极限真空保持时间≥10min；净循环时间≥3min；镇静时间≥20min。
5.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述150吨顶底复吹转炉中转炉终点氧控制为350～450ppm。
6.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述150吨顶底复吹转炉炉后脱氧合金化工艺使用含铝低且稳定的硅锰合金增硅增锰。
7.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述RH真空精炼中真空度为20～25KPa，真空处理时间为15～17min。
8.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述RH真空精炼不进行钙处理。
9.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述钢种硅Si元素控制为0.15％～0.20％。
10.根据权利要求1所述的SWRH82B钢中酸溶铝的控制方法，其特征在于：
所述SWRH82B钢化学成分百分比为碳C：0.8113wt％，硅Si：0.2196wt％，锰Mn：0.85wt％，磷P：0.0158wt％，硫S：0.007wt％，全铝Alt：0.0016wt％，酸溶铝Als：0.0015wt％。
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