CN111593172B - 高钛钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高钛钢的生产方法,属于钢铁冶金技术领域。本发明所要解决的技术问题是现有高钛钢采用“转炉‑精炼‑连铸”工艺流程生产时存在漏钢严重无法实现连续浇注,以及坯材缺陷严重。本发明提供高钛钢的生产方法,按照转炉‑LF‑RH‑板坯连铸工艺流程生产,转炉终点控制,转炉出钢、LF、RH分步对钢水进行脱氧合金化,转炉出钢、LF向钢包内加入高钛低碳钢精炼渣造渣并控制钢包渣成分,浇注过程采用保护渣,以质量分数计钢中钛含量0.1‑0.8%。本发明实现了大于120分钟的连续浇注,浇注出的铸坯表面无裂纹,内部质量良好,无中心裂纹和中间裂纹。

Description

高钛钢的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域,具体涉及高钛钢的生产方法。
背景技术
钛在钢中是一种良好的脱氧去气剂和固定氮、碳的有效元素。钛在钢中的应用主要以微合金化方式为主,在钢中加入一定量的钛(0.01%~0.03%)可实现细化钢的组织、提高钢的强度、改善钢的塑性和冲击韧性等作用。随着钢中钛含量的提高,产品韧性、加工性能以及耐磨性均大幅度提升,尤其是当钢中Ti≥0.15%时,可获得大量微米级(1~5μm)的TiC(≥80%)和少量的TiN,其产品耐磨性是钛微合金化钢的10倍以上,产品使用寿命显著延长。
由于钛在炼钢和浇铸温度下是非常活泼的金属元素,除了极易被氧化外,还容易与空气和钢水中的氮反应,高钛含量下极易在钢水中形成TiN,常造成水口结瘤堵塞、结晶器形成结鱼冷钢引起漏钢和坯材严重缺陷。因此,目前高钛含量的钢一般采用模注形式生产,从而限制了其产品的应用领域,同时也很难实现规模化和低成本生产。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有高钛钢采用“转炉-精炼-连铸”工艺流程生产时存在漏钢严重无法实现连续浇注,以及坯材缺陷严重。
本发明解决上述问题的技术方案是提供高钛钢的生产方法,步骤包括按照转炉-LF-RH-板坯连铸工艺流程生产,转炉终点控制,转炉出钢、LF、RH分步对钢水进行脱氧合金化,转炉出钢、LF向钢包内加入含有TiO2的高钛钢精炼渣造渣并控制钢包渣成分,浇注过程采用高TiO2含量的保护渣,以质量分数计钢中钛含量0.1-0.8%。
其中,精炼渣的成分为(CaO+BaO+SrO):40-60%,MgO:3-10%,SiO2:0.1-10%,Al2O3:20-40%,F-:1-5%,TiO2:5-30%。此处(CaO+BaO+SrO)表示含有CaO、BaO、SrO中的至少一种。
其中,保护渣的成分为TiO2:5%~20%,(CaO+BaO):30%~50%,SiO2:9%~13%,Al2O3:20%-28%,(NaF+B2O3):10%-25%,Li2O:3%~8%,C:5%~10%;1300℃下粘度0.1~0.3Pa·S,熔点900~1100℃。此处(CaO+BaO)表示含有CaO、BaO中的至少一种,(NaF+B2O3)表示含有NaF、B2O3中的至少一种。
其中,LF精炼结束钢包渣成分(CaO+BaO+SrO)/(SiO2+Al2O3)比值控制为1.3-2.6,熔点1220-1350℃。
其中,转炉出钢4/5时向钢包内加入高钛钢精炼渣2-5kg/吨钢以及萤石0.5-2.0kg/吨钢;在LF精炼开始加入高钛钢精炼渣1-5kg/吨钢,加热5-15min后再次加入本精炼渣1-5kg/吨钢,对钢水继续进行加热5-15min直到钢水达到目标控制温度。
其中,连铸从开浇至拉速稳定期间,结晶器液面需采用氩气保护,流量5-30L/min,浇注全程采用保护渣。
其中,转炉入炉[S]≤0.008%;转炉出钢温度1670℃~1690℃、终点碳≥0.05%;出钢过程进行在线吹氩,出钢时间≥4分钟,下渣厚度控制目标≤80mm,钢包净空高度按300mm~500mm控制。
其中,转炉出钢1/4-2/3时加入含锰合金和含铝合金将钢中锰、铝、碳控制在成分下限;LF将钢中碳、锰、铝调整到成品成分;RH处理开始时,一次性加入含钛合金将钢中钛控制在成品成分,确保加入合金后的真空循环时间≥15分钟。
其中,含钛合金为40TiFe、70TiFe、80TiFe或者纯钛中的一种或者几种。
其中,中间包内采用气幕挡墙,气幕挡墙氩气流量3-9L/min;长水口和每个塞棒位置氩气流量10-20L/min,保持正压。
其中,连铸过程中间包钢水过热度控制在25℃~50℃;二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度,同时适当提高冷却强度,比水量为0.65kg/t钢~0.80kg/t钢;其中凝固终点7段~8段区域冷却强度50~60L/(min·m2)。
本发明的有益效果:
本发明可降低精炼-连铸过程钢中钛的烧损,稳定钢中各合金元素含量,降低精炼-连铸过程的钢渣反应,稳定渣系性能,浇注出的铸坯表面无裂纹,内部质量良好,且实现了大于120分钟的连续浇注。
具体实施方式
本发明提供高洁净度高钛钢的生产方法,步骤包括按照转炉-LF-RH-板坯连铸工艺流程生产,转炉终点控制,转炉出钢、LF、RH分步对钢水进行脱氧合金化,转炉出钢、LF向钢包内加入高钛钢精炼渣造渣并控制钢包渣成分,浇注过程采用保护渣,以质量分数计钢中钛含量0.1-0.8%。
其中,精炼渣的成分为(CaO+BaO+SrO):40-60%,MgO:3-10%,SiO2:0.1-10%,Al2O3:20-40%,F-:1-5%,TiO2:5-30%。
其中,保护渣的成分为TiO2:5%~20%,(CaO+BaO):30%~50%,SiO2:9%~13%,Al2O3:20%-28%,(NaF+B2O3):10%-25%,Li2O:3%~8%,C:5%~10%;保护渣的粘度0.1~0.3Pa·S,熔点900~1100℃。
其中,LF精炼结束钢包渣成分(CaO+BaO+SrO)/(SiO2+Al2O3)比值控制为1.3-2.6,熔点1220-1350℃。
其中,转炉出钢4/5时向钢包内加入高钛钢精炼渣2-5kg/吨钢以及萤石0.5-2.0kg/吨钢;在LF精炼开始加入高钛钢精炼渣1-5kg/吨钢,加热5-15min后再次加入本精炼渣1-5kg/吨钢,对钢水继续进行加热5-15min直到钢水达到目标控制温度。
其中,连铸从开浇至拉速稳定期间,结晶器液面需采用氩气保护,流量5-30L/min,浇注全程采用保护渣。
其中,转炉入炉[S]≤0.008%;转炉出钢温度1670℃~1690℃、终点碳≥0.05%;出钢过程进行在线吹氩,出钢时间≥4分钟,下渣厚度控制目标≤80mm,钢包净空高度按300mm~500mm控制。
其中,转炉出钢1/4-2/3时加入含锰合金和含铝合金将钢中锰、铝、碳控制在成分下限;LF将钢中碳、锰、铝调整到成品成分;RH处理开始时,加入含钛合金将钢中钛控制在成品成分,确保加入合金后的真空循环时间≥15分钟。
其中,钛合金为40TiFe、70TiFe、80TiFe或者纯钛中的一种或者几种。
其中,含锰合金为锰铁和/或金属锰;含铝合金为铝铁、铝丸、铝线中的一种或者几种。
其中,中间包内采用气幕挡墙,气幕挡墙氩气流量3-9L/min;长水口和每个塞棒位置氩气流量10-20L/min,保持正压。
其中,连铸过程中间包钢水过热度控制在25℃~50℃;二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度,同时适当提高冷却强度,比水量为0.65kg/t钢~0.80kg/t钢;其中凝固终点7段~8段区域冷却强度50~60L/(min·m2)。
其中,本发明高钛钢的制备方法尤其适用于钢中钛含量0.1-0.8%。
以下通过实施例和对比例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例中,钢的成分以质量百分数计按如下进行控制C 0.10~0.40%,Ti 0.1~0.8%,Si ≤0.30%,Mn 0.8~1.5%,Als 0.01~0.06%,P≤0.02%,S≤0.015%。
实施例1
转炉入炉[S]0.008%,转炉出钢温度1670℃、终点碳0.05%,出钢过程:在线吹氩,出钢时间5.2分钟,下渣厚度50mm,钢包净空高度按350mm;
转炉出钢1/4时开始分别加入高碳锰铁和铝铁对钢中锰、铝等元素进行合金化,并将其控制在成分下限,LF加入碳粉、中碳锰铁、铝线将钢中碳、锰、铝调整到成品成分,RH处理开始,一次性加入40TiFe,将钢中钛控制在成品成分,加入合金后的真空循环时间20分钟;
转炉出钢4/5时向钢包内加入高钛钢精炼渣2kg/吨钢以及萤石0.5kg/吨钢,在LF精炼开始加入高钛钢精炼渣2.5kg/吨钢,并对钢水进行加热,加热10min后再次加入本精炼渣2.5kg/吨钢后对钢水进行加热5min,加入精炼渣成分为:(CaO+BaO+SrO):56%,MgO:4%,SiO2:4%,Al2O3:25%,F-:4%,TiO2:5%;
中间包内采用气幕挡墙,气幕挡墙氩气流量3L/min,长水口和每个塞棒位置氩气流量50L/min,保持正压;
从开浇至拉速稳定期间,结晶器液面需采用氩气保护,流量5L/min;浇注全程采用高钛钢专用保护渣,保护渣成分及性能为:TiO2 5%,(CaO+BaO)46%,SiO2 9%,Al2O320%,(NaF+B2O3)10%,Li2O 3%,C 5%;粘度0.28Pa·S,熔点1080℃;
连铸钢水浇注温度稳定,连铸过程中间包钢水过热度38~42℃之间,二冷比水量为0.65kg/t钢,其中凝固终点7段~8段区域冷却强度50L/(min·m2),从而保证铸坯在凝固后期加速凝固,减少凝固过程中液析TiN的产生。
钢水连浇125分钟,铸坯表面无横向和纵向裂纹,内部无疏松和裂纹。
实施例2
转炉入炉[S]0.004%,转炉出钢温度1690℃、终点碳0.08%,出钢过程在线吹氩,出钢时间6.3分钟,下渣厚度80mm,钢包净空高度按500mm;
转炉出钢2/3时开始分别加入低碳锰铁和铝丸对钢中锰、铝等元素进行合金化,并将其控制在成分下限,LF加入增碳剂、金属锰、铝粒将钢中碳、锰、铝调整到成品成分,RH处理2分钟后,分两次加入80TiFe,将钢中钛控制在成品成分中限,加入合金后的真空循环时间15分钟;
转炉出钢4/5时向钢包内加入高钛钢精炼渣5kg/吨钢以及萤石2.0kg/吨钢,
在LF精炼开始加入高钛钢精炼渣1kg/吨钢,并对钢水进行加热,加热5min后再次加入本精炼渣3kg/吨钢后对钢水进行加热12min,加入精炼渣成分为:(CaO+BaO+SrO):40%,MgO:3%,SiO2:1%,Al2O3:25%,F-:2%,TiO2:27%;
中间包内采用气幕挡墙,气幕挡墙氩气流量9L/min,长水口和每个塞棒位置氩气流量22L/min,保持正压;
从开浇至拉速稳定期间,结晶器液面需采用氩气保护,流量28L/min,浇注全程采用高钛钢专用保护渣,保护渣成分及性能为:TiO2:14%,(CaO+BaO):30%,SiO2:10%,Al2O3:22%,(NaF+B2O3):12%,Li2O:4%,C:6%;粘度0.13Pa·S,熔点920℃;
连铸钢水浇注温度稳定,连铸过程中间包钢水过热度45~55℃之间,二冷比水量为0.80kg/t钢,其中凝固终点7段~8段区域冷却强度60L/(min·m2),从而保证铸坯在凝固后期加速凝固,减少凝固过程中液析TiN的产生。
钢水连浇125分钟,铸坯表面无横向和纵向裂纹,内部无疏松和裂纹。
对比例
转炉入炉[S]0.008%,转炉出钢温度1670℃、终点碳0.05%,出钢过程:在线吹氩,出钢时间5分钟,下渣厚度50mm,钢包净空高度按350mm;
转炉出钢1/4时开始分别加入高碳锰铁和铝铁对钢中锰、铝等元素进行合金化,并将其控制在成品成分下限,LF加入碳粉、中碳锰铁、铝线将钢中碳、锰、铝调整到成品成分控制,RH处理开始,一次性加入40TiFe,将钢中钛控制在成品成分,加入合金后的真空循环时间20分钟。
在LF精炼开始加入高碱度精炼渣2.5kg/吨钢,并对钢水进行加热,加热10min后再次加入高碱度精炼渣2.5kg/吨钢后,对钢水进行加热5min,加入精炼渣成分为:CaO:84%,MgO:4%,SiO2:4%,Al2O3:2%,F-:7%
从开浇至拉速稳定期间,结晶器液面需采用氩气保护,流量5L/min;浇注全程采用现有常规低碳钢保护渣
连铸钢水浇注温度稳定,连铸过程中间包钢水过热度35~50℃之间;二冷比水量为0.65kg/t钢;其中凝固终点7段~8段区域冷却强度50L/(min·m2),从而保证铸坯在凝固后期加速凝固,减少凝固过程中液析TiN的产生。
钢水连浇30分钟后断浇,铸坯表面有明显的横向和纵向裂纹,内部有1.0级的疏松。

Claims (8)

1.高钛钢的生产方法,其特征在于包括如下步骤:按照转炉-LF-RH-板坯连铸工艺流程生产,转炉终点控制,转炉出钢、LF、RH分步对钢水进行脱氧合金化,转炉出钢和LF分别向钢包内加入含有TiO2的高钛钢精炼渣造渣并控制钢包渣成分,浇注过程采用高TiO2含量的保护渣,以质量分数计钢中钛含量0.1-0.8%;
所述精炼渣的成分包括(CaO+BaO+SrO):40-60%,MgO:3-10%,SiO2:0.1-10%,Al2O3:20-40%,F-:1-5%,TiO2:5-30%以及不可避免的杂质;
以质量分数计,所述保护渣的成分包括TiO2:5%~20%,(CaO+BaO):30%~50%,SiO2:9%~13%,Al2O3:20%-28%,(NaF+B2O3):10%-25%,Li2O:3%~8%,C:5%~10%以及不可避免的杂质;1300℃下粘度0.1~0.3Pa·S,熔点900~1100℃。
2.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:LF精炼结束钢包渣成分(CaO+BaO+SrO)/(SiO2+Al2O3)比值控制为1.3-2.6,熔点1220-1350℃。
3.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:转炉出钢4/5时向钢包内加入高钛钢精炼渣2-5kg/吨钢以及萤石0.5-2.0kg/吨钢;在LF精炼开始加入高钛钢精炼渣1-5kg/吨钢,加热5-15min后再次加入高钛钢精炼渣1-5kg/吨钢,对钢水继续进行加热5-15min直到钢水达到目标控制温度。
4.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:所述连铸从开浇至拉速稳定期间,结晶器液面需采用氩气保护,流量5-30L/min,浇注全程采用保护渣。
5.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:转炉入炉[S]≤0.008%;转炉出钢温度1670℃~1690℃、终点碳≥0.05%;出钢过程进行在线吹氩,出钢时间≥4分钟,下渣厚度控制目标≤80mm,钢包净空高度按300mm~500mm控制。
6.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:转炉出钢1/4-2/3时开始分别加入含锰合金和含铝合金将钢中锰、铝元素控制在成分下限;LF将钢中碳、锰、铝调整到成品成分;RH处理过程加入含钛合金将钢中钛控制在成品成分,确保加入合金后的真空循环时间≥15分钟。
7.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:中间包内采用气幕挡墙,气幕挡墙氩气流量3-9L/min;长水口和每个塞棒位置氩气流量10-20L/min,保持正压。
8.根据权利要求1所述的高钛钢的生产方法,其特征在于:连铸过程中间包钢水过热度控制在25℃~40℃;二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度,同时适当提高冷却强度,比水量为0.65kg/t钢~0.80kg/t钢;其中凝固终点7段~8段区域冷却强度50~60L/(min·m2)。
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