CN111286666B - 一种if深冲用钢洁净度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IF深冲用钢洁净度控制方法，属于钢铁冶金炼钢工艺技术领域。该方法结合转炉工序、RH精炼工序、铸机工序等实际生产过程中夹杂物的产生及去除进行分析，制定了降低生产过程中夹杂物的产生和优化夹杂物的去除工艺，防止铸机浇注过程二次氧化，实现IF钢较低夹杂物的高洁净度稳定控制。

Description

一种IF深冲用钢洁净度控制方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢工艺技术领域，具体涉及一种IF深冲用钢洁净度控制方法。

背景技术

IF钢是无间隙原子钢，具有极强的深冲性，被广泛应用于汽车、家电等行业，尤其是用于生产汽车内外板。而对于超低碳IF钢来说，夹杂物是造成产品表面质量缺陷的主要原因，甚至会导致用于高档汽车板的整卷冷轧板报废处理；因此，提高钢水洁净度、对夹杂物进行有效控制是解决高品质钢质量控制的关键。钢水洁净度一般指钢中夹杂物含量、组成、形态与分布。

苑鹏等公开了超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响(苑鹏等，超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响，工程科学学报，2016年12月，第38卷第12期，以下称文献1)，其是通过降低钢包顶渣氧化性而改善顶渣吸附夹杂的能力，转炉出钢结束后通过对钢包顶渣进行改质，使钢包顶渣中氧化铁含量降低到4.68％。通过降低钢包顶渣氧化性，在一定程度上改善钢渣间的传氧，利于钢水中氧化类夹杂物被炉渣吸附，从而降低钢水中夹杂物数量，最终提高钢水洁净度控制水平。

谢建府等人公开一种IF钢炼钢过程洁净度控制方法(谢建府等，IF钢炼钢过程洁净度控制生产实践，连铸，2016年2月，第41卷第1期，以下称文献2)，其是转炉采用滑板挡渣减少下渣量和加入改质剂降低顶渣粘度，以提高钢包顶渣吸附夹杂的能力；RH处理过程主要通过真空过程环流量，降低RH处理脱碳脱气时间，从而缩短冶炼周期；CCM主要采用开浇前采用氩气对中包进行吹扫，降低钢水二次氧化提高钢水洁净度，改善浇次头坯夹杂物控制水平，塞棒吹氩采用自动控制，整浇次塞棒吹氩流量控制一致。

刘彭等公开一种IF钢夹杂物演变和头尾坯洁净度研究方法(刘彭等，IF钢夹杂物演变和头尾坯洁净度研究，连铸，2017年12月，第42卷第6期，以下称文献3)，其是通过对铸机浇次头尾坯距离端部不同位置氮含量、氧含量、夹杂物数量分布情况等进行检测分析，为头坯切头长度、尾坯切尾长度、铸坯表面如何修磨等提供理论依据，从而避免在处理头尾坯时造成无辜切废，提高铸坯成材率。

以上三篇文献均涉及到提高IF钢洁净度控制方法，共同点是对部分工序中的某一点进行控制，虽然在一定程度上可以提高钢水洁净度控制，但不能保证IF钢洁净度控制的全面性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明提供一种IF深冲用钢洁净度控制方法，包括以下步骤：

1)成分设计：所述IF深冲用钢的钢种成分按质量百分比计为C：≤0.0030％、Si：≤0.03％、Mn：0.04-0.15％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ti：0.055-0.070％、Al：0.020-0.060％、N：≤0.0040％、O：≤0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质；

2)KR铁水脱硫：KR铁水脱硫工序就位铁水温度要求大于1330℃，铁水中硅含量要求0.40～0.60％，KR铁水脱硫工序中采用深脱硫工艺，搅拌时间≥15min；搅拌结束后静置后开始一次扒渣，扒渣率大于95％，一次扒渣结束后静置≥3min后二次扒渣，扒渣率大于95％，扒渣结束后取样测温，KR离站铁水中硫含量小于0.001％，获得深脱硫铁水，将深脱硫铁水快速吊运至转炉区域；

3)转炉冶炼：其中转炉铁水为步骤2)获得的深脱硫铁水和废钢，该废钢中硫元素含量小于0.003％；废钢加入量为15～30吨/炉，转炉铁水的总量为285～290吨/炉；在冶炼时，对转炉提前进行洗炉操作，避免造成钢水增硫。转炉冶炼过程中白灰加入量为5～12吨/炉，白云石加入量为5～10吨/炉，含铁料加入量为0～6吨/炉；转炉冶炼过程保证化渣良好，避免冶炼过程炉渣返干或喷溅。转炉冶炼终点温度控制大于1670℃(浇次第一炉提高30℃)，终点钢水氧含量控制在600～800ppm，终点尽可能一次命中目标，避免点吹操作；出钢前采用前挡操作避免下渣，转炉摇到出钢位镇静≥10秒；出钢量达到1/5时，加入顶渣白灰0.5～1.5吨/炉，在加入顶渣白灰时避免快速集中加入造成白灰结块，应达到均匀覆盖在钢液表面，可起到一定保温效果；出钢结束采用后挡存在，尽可能少下渣，出钢过程全程钢包禁止开氩气搅拌；出钢结束后采用布料器加入改质剂0.1～0.5吨/炉，使改质剂均匀覆盖在顶渣表面；

4)RH真空处理：RH炉处理时钢包到站进行定氧、定碳、测温操作，根据进站钢水条件计算吹氧量并进行快速吹氧操作，杜绝处理过程及脱碳终点进行吹氧，可有效改善钢水洁净度及铸机絮流情况。其中RH就位定氧测温，就位温度1610～1630℃，吹氧量40～50m³用于升温，加入升温铝粒80～90kg/炉，升温后进行测温；深真空处理≥15min后加入脱氧及成分铝铁150～250kg/炉，合金金属锰90～130kg/炉，铝铁加入后循环≥3min后加入合金钛铁250～280kg/炉，脱碳及真空处理时间共计≥33min，RH离位测量温度1590～1610℃；RH真空处理结束后进行二次改质处理，在顶渣表面均匀加入改质剂200～300kg/炉，最终实现顶渣中氧化铁含量小于5％，有效改善炉渣钢水界面的传氧，避免二次污染钢液，同时提高炉渣吸附夹杂能力；

5)CCM工序：铸机浇注时开浇前对中间包进行氩气吹扫，浇注过程中间包在加入覆盖剂的同时持续吹入氩气，大包浇注结束后通过下渣检测设备，避免大包下渣，铸机浇注过程中间包过热度控制范围30～45℃，通过采用高过热度浇注，改善铸机絮流情况，同时通过高过热度控制使铸坯坯壳处弯月面二次熔断，破坏弯月面处对夹杂物的捕捉，使钢液中的夹杂物上浮被保护渣吸附，有效降低铸坯皮下夹杂数量，从而提高成品表面质量；生产拉速1.3～1.4m/min；塞棒吹氩控制依据浇铸过程塞棒趋势，手动调整塞棒吹氩流量，絮流严重时逐步调高吹氩量，当塞棒下降时降低吹氩流量控制，大大缓解了铸机絮流现象，使结晶器液位波动得到明显改善，避免了结晶器卷渣现象，提升成品卷表面质量控制，浇注过程塞棒吹氩流量4.0～10.0L/min。

上述IF钢深冲用钢为DCO4、DC03钢种。

上述IF深冲用钢的成品热轧卷中夹杂铝含量范围2～16ppm，全氧含量控制小于30ppm；热轧卷夹杂物控制除D类细系0.5级，其余类别夹杂物控制均为0级。

基于以上技术方案提供的IF深冲用钢洁净度控制方法结合转炉工序、RH精炼工序、铸机工序等实际生产过程中夹杂物的产生及去除进行分析，制定了降低生产过程中夹杂物的产生和优化夹杂物的去除工艺，防止铸机浇注过程二次氧化，实现IF钢较低夹杂物的高洁净度稳定控制。数据表明，在未采用本发明方法前，IF钢成品夹杂物控制非常不稳定，成品卷经常因夹杂物造成冷轧成品卷表面翘皮、开裂、点状线状等缺陷。热轧卷夹杂物检验B类氧化物控制0.5-3.0级；钢中全氧含量40～60ppm，钢水洁净度较差。铸机连浇炉数4～6炉，严重制约铸机产能。而采用本发明的方法后，全年夹杂物控制水平稳定实现A类、C类、DS类0级控制，B类、D类小于0.5级控制水平，钢中全氧含量控制小于30ppm，连浇炉数实现浇次15炉次稳定控制，夹杂物控制达到行业领先水平，测评卷表面质量缺陷明显较低，实现IF钢高洁净度稳定控制。

具体实施方式

为改善钢质内部夹杂物控制水平，本发明人具体分析了前述文献1-文献3的方法特点，发现，以上三篇文献共同点是对部分工序中的某一点进行控制，虽然在一定程度上可以提高钢水洁净度控制，但不能保证IF钢洁净度控制的全面性。而本发明是结合转炉工序、RH精炼工序、铸机工序等实际生产过程中夹杂物的产生及去除进行分析，制定了降低生产过程中夹杂物的产生和优化夹杂物的去除工艺，防止铸机浇注过程二次氧化，实现IF钢较低夹杂物的高洁净度稳定控制。

相对于文献1，本发明是通过炼钢及连铸全工序工艺控制提高钢水洁净度方法。采用工艺手段如转炉终点氧含量实现精准控制，转炉终点钢水氧含量小于800ppm；RH工序根据就位钢水条件，就位采用一次吹氧提温操作，避免处理过程进行二次、三次吹氧提温或脱碳等操作，对于就位钢水氧高碳低炉次，RH真空处理可以采用添加少量碳粉脱氧，以降低RH脱碳终点铝铁加入量，利于降低钢水中氧化物夹杂；铸机在做好保护浇注的同时，根据中包浇注过程絮流情况，采用手动控制塞棒吹氩流量改善结晶器液位波动，降低因液位波动而造成的卷渣现象，从而提高钢中洁净度控制水平。

相对于文献2，本发明是通过转炉终点降低钢水活度氧，提高终点碳含量，从而减少了钢水中脱氧产物含量；RH采用化学提温和脱碳，钢包到站采用一次吹氧提温或脱碳等操作，杜绝RH处理过程进行吹氧操作，可有效降低及去除钢水中夹杂物，提高钢水洁净度；铸机操作除开浇前中包氩气吹扫之外，整浇注中间包在加入覆盖剂的同时，通过安装在中间包包盖上的氩气管路，向中包持续吹入氩气；相比文献2塞棒吹氩控制，本发明为改善铸机絮流情况，浇注过程在恒拉速控制下，通过观察塞棒位置手动调节塞棒吹氩流量控制方法改善絮流，结晶器液位波动得到有效控制，而非整浇次流量控制一致。

相对于文献3，本发明是对炼钢、连铸过程精确控制及工艺创新实现钢水洁净的控制方法，不仅提高头尾坯洁净度控制，同时对整浇次钢水洁净度控制水平提高较为明显；为改善产品卷表面因夹杂物造成的缺陷，铸机在浇注过程中，对钢水浇注过热度控制进行创新，原工艺IF钢浇注过热度控制范围15～30℃，本发明设计IF钢过热度控制范围30～45℃，通过提高铸机浇注过热度，使铸坯凝固过程中产生的弯月面造成二次熔断，避免弯月面对夹杂物的捕捉，从而促进了结晶器内钢水中的夹杂物上浮，有效地减少了IF钢铸坯皮下夹杂物数量，大大提高了成品卷表面质量控制。

本发明采用的具体方案是转炉通过采用计算机模拟程序，依据副枪过程数据采集，对转炉终点控制进行模拟计算，避免点吹操作，实现终点钢水中氧含量控制在600～800ppm范围内，出钢温度控制在大于1670℃，避免终点钢水过氧化控制，出钢钢水实现低氧、低氮、低夹杂稳定控制的目的；出钢过程采用前后挡渣操作，避免下渣操作，出钢结束对钢包顶渣进行一次改质处理，改质后顶渣中全铁含量小于5％。出钢过程为降低钢水热量散失，钢包周转采用4个周转，保证出钢过程温降控制在小于70℃。RH炉处理时钢包到站进行定氧、定碳、测温操作，根据进站钢水条件计算吹氧量并进行快速吹氧操作，避免真空处理中期及末期进行吹氧，真空脱碳终点脱氧及合金铝铁采用一次填加，加入铝铁后循环≥3min加入钛铁合金，真空处理结束后进行二次改质处理。铸机浇注时开浇前对中间包进行氩气吹扫，浇注过程中间包在加入覆盖剂的同时持续吹入氩气，大包浇注结束后通过下渣检测设备，避免大包下渣，铸机浇注过程中间包过热度控制范围30～45℃；塞棒吹氩控制依据浇铸过程塞棒趋势，手动调整塞棒吹氩流量，絮流严重时逐步调高吹氩量，当塞棒下降时降低吹氩流量控制。

以下以DC04钢种为例，用于具体说明本发明内容，这些实例仅出于便于理解的目的用于描述本发明内容，并不对本发明内容进行限制。

实例1

采用KR深脱硫处理，KR铁水到站铁水硫含量为0.0037％，处理过程脱硫剂加热量2.2吨，搅拌时间18min，扒渣次数大于2次，扒渣率大于95％。转炉入炉铁水选用深脱铁水，废钢选用自产废钢(低硫，硫元素含量小于0.003％)，加入量25吨，铁水和废钢总装入量控制在285～290吨，入炉铁水温度1325℃，铁水中硅含量0.56％。转炉冶炼过程渣料加入白灰8.9吨、白云石9.1吨，铁皮球加入量1.3吨。转炉终点氧含量为760ppm，碳含量为0.04％，终点温度1674℃。出钢过程加入顶渣白灰1吨，出钢结束加入改质剂300kg。RH就位定氧测温，就位温度1610℃，吹氧量50m³用于升温，加入升温铝粒90kg，加铝升温后测温1620℃，深真空处理15min后加入脱氧及成分铝铁200kg(深真空处理真空度小于2.5Mbar)，合金金属锰90kg，铝铁加入后循环3min后加入合金钛铁270kg，脱碳及真空处理时间共计33min，RH离位测量温度1598℃。铸机浇注过程过热度为35℃，生产拉速1.4m/min，浇注过程塞棒吹氩流量4.6L/min(最大流量小于10L/min)，浇注过程控流塞棒平稳，未存在絮流现象，因此本炉塞棒吹氩流量未调整。

实例2

采用KR深脱硫处理，KR铁水到站铁水硫含量为0.0052％，处理过程脱硫剂加热量3.3吨，搅拌时间20min，扒渣次数大于2次，扒渣率大于95％。转炉入炉铁水选用深脱铁水，废钢选用自产废钢(低硫，硫元素含量小于0.003％)，加入量23吨，铁水和废钢总装入量控制在285～290吨，入炉铁水温度1305℃，铁水中硅含量0.34％。转炉冶炼过程渣料加入白灰5.7吨、白云石6.7吨。转炉终点氧含量为620ppm，碳含量为0.05％，终点温度1672℃。出钢过程加入顶渣白灰1吨，出钢结束加入改质剂200kg。RH就位定氧测温，就位温度1625℃，吹氧量40m³用于升温，加入升温铝粒80kg，加铝升温后测温1634℃，深真空处理15min后加入脱氧及成分铝铁200kg(深真空处理真空度小于2.5Mbar)，合金金属锰130kg，铝铁加入后循环3min后加入合金钛铁270kg，脱碳及真空处理时间共计34min，RH离位测量温度1606℃。铸机浇注过程过热度为45℃，生产拉速1.3m/min，浇注过程塞棒吹氩流量5.0L/min(最大流量小于10L/min)，浇注过程控流塞棒上升3mm，存在絮流现象，因此本炉塞棒吹氩流量调高0.5L/min。

实例1～2检测得到的DC04化学成分含量，结果如表1所示，热轧卷夹杂物检验结果见表2。

表1 DC04化学成分

实例	C	Si	Mn	P	S	Ti	Alt	Als	N	O
											1	0.002	0.005	0.11	0.012	0.008	0.060	0.0476	0.046	0.002	0.0025
2	0.002	0.005	0.15	0.015	0.003	0.061	0.0458	0.046	0.002	0.0024

表2热轧卷夹杂检验

由表1和表2，炼钢和连铸工序通过采用本发明的方法，成品化学成分及热轧卷夹杂物检测控制均达到目标要求，氮含量、氧含量控制较低，夹杂铝含量范围2～16ppm，全氧含量控制小于30ppm，钢水达到高洁净度控制目的。热轧卷检验不同厚度钢卷的夹杂物控制除D类细系0.5级，其余类别夹杂物控制均为0级。因此通过本发明的方法，实现了深冲用DC04钢种的高洁净度控制水平。

本发明目前已被应用于IF钢DC04、DC03钢种的炼钢和连铸工艺实际生产，通过采用本发明方法，有效地解决了DC04、DC03钢种生产过程连铸机中包絮流现象及大大降低了成品夹杂物废卷率，解决了困扰铸机连浇炉数对提升产能的影响，使铸机的单浇次连浇炉数由4～6炉提高至15炉次，铸机平均日产得到大幅提升。成品卷因夹杂物产生的废品率降低约1％，全年产生效益约347.7万元。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种IF深冲用钢洁净度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)成分设计：所述IF深冲用钢的成分按质量百分比计为C：≤0.0030％、Si：≤0.03％、Mn：0.04-0.15％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ti：0.055-0.070％、Al：0.020-0.060％、N：≤0.0040％、O：≤0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质；

2)KR铁水脱硫：KR铁水脱硫工序就位铁水温度要求大于1330℃，铁水中硅含量要求0.40～0.60％，KR铁水脱硫工序中采用深脱硫工艺，搅拌时间≥15min；搅拌结束后静置后开始一次扒渣，扒渣率大于95％，一次扒渣结束后静置≥3min后二次扒渣，扒渣率大于95％，扒渣结束后取样测温，KR离站铁水中硫含量小于0.001％，获得深脱硫铁水；

3)转炉冶炼：其中转炉入炉铁水为步骤2)获得的深脱硫铁水，并添加废钢，该废钢中硫元素含量小于0.003％；废钢加入量为15～30吨/炉，转炉入炉铁水和废钢的总量为285～290吨/炉；转炉冶炼过程中白灰加入量为5～12吨/炉，白云石加入量为5～10吨/炉，含铁料加入量为0～6吨/炉；转炉冶炼终点温度控制大于1670℃，终点钢水氧含量控制在600～800ppm；出钢前采用前挡操作避免下渣，转炉摇到出钢位镇静≥10秒；出钢量达到1/5时，加入顶渣白灰0.5～1.5吨/炉；出钢结束采用后挡挡渣，出钢过程全程钢包禁止开氩气搅拌；出钢结束后采用布料器加入改质剂0.1～0.5吨/炉，使改质剂均匀覆盖在顶渣表面；

4)RH真空处理：RH就位定氧测温，就位温度1610～1630℃，吹氧量40～50m³用于升温，加入升温铝粒80～90kg/炉，升温后进行测温；深真空处理≥15min后加入脱氧剂，其成分及加入量为：铝铁150～250kg/炉，合金金属锰90～130kg/炉，铝铁加入后循环≥3min后加入合金钛铁250～280kg/炉，脱碳及真空处理时间共计≥33min，RH离位测量温度1590～1610℃；RH真空处理结束后进行二次改质处理，在顶渣表面均匀加入改质剂200～300kg/炉；

5)CCM工序：铸机浇注时开浇前对中间包进行氩气吹扫，浇注过程中间包在加入覆盖剂的同时持续吹入氩气，大包浇注结束后通过下渣检测设备，避免大包下渣，铸机浇注过程中间包过热度控制范围30～45℃，生产拉速1.3～1.4m/min，浇注过程塞棒吹氩流量4.0～10.0L/min。

2.根据权利要求1所述的IF深冲用钢洁净度控制方法，其特征在于，所述IF钢深冲用钢为DCO4、DC03钢种。

3.根据权利要求1或2所述的IF深冲用钢洁净度控制方法，其特征在于，所述IF深冲用钢的成品热轧卷中夹杂铝含量范围2～16ppm，全氧含量控制小于30ppm；热轧卷夹杂物控制除D类细系0.5级，其余类别夹杂物控制均为0级。