CN111719033A - 一种低成本含铝钢的快速冶炼方法 - Google Patents

一种低成本含铝钢的快速冶炼方法 Download PDF

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张佩
张帅
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赵湖
朱先兴
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Abstract

本发明公开了一种炼钢过程采取短流程模式生产含铝钢的方法，从铁水到连铸仅有铁水→转炉→氩站→连铸四个环节；方法如下：转炉终点钢水氧含量控制在≤600ppm；转炉出钢过程中加入一定量石灰和萤石来造合适碱度的炉渣，钢包底吹氩强搅拌来进行搅拌脱硫；转炉出钢过程中直接加入纯铝块，纯铝块在转炉出钢结束前全部加入到钢包内；钢水出钢结束到吹氩站位置后，在吹氩后期，降低吹氩强度后加入一定量纯钙线对钢水中氧化铝夹杂进行钙化变性处理，提高钢水纯净度，消除氧化铝夹杂。采取短流程生产含铝钢的方法，替代了目前国内外普遍采取长流程工艺靠LF精炼模式生产的现状，成本大幅降低，且生产效率高，在国内外具有很大的市场推广价值。

Description

一种低成本含铝钢的快速冶炼方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域；具体涉及一种低成本含铝钢的快速冶炼方法。
背景技术
由于钢材在使用过程中受环境温度、承载能力影响，要求钢材具有良好的防冲击性能、抗震及抗撕裂性能，为满足使用要求，钢材里面普遍加入细化晶粒元素铝来改善性能，铝含量普遍控制在0.015～0.035%范围内；同时，要求钢材中硫含量≤0.005%，以减轻铸坯中心偏析程度。但由于铝为极易氧化元素，钢水中加铝后，铝极易和钢水中氧反应产生氧化铝夹杂滞留于钢水中，不仅影响连铸可浇性，而且严重影响钢材质量。因此，为降低铝氧化后产生的氧化铝夹杂，同时降低硫含量，目前国内外钢厂在生产该类含铝钢时普遍采取铁水脱硫→转炉→LF（RH或VD）→连铸工艺模式生产，通过钢水在LF精炼环节造白渣来实现氧化铝夹杂上浮、脱硫目的。
公开号为110616294A公开了一种含硫含铝钢的冶炼方法，其特征在于，包括：转炉冶炼及出钢：对转炉冶炼过程的钢水进行脱氧合金化和一次造渣处理，其中，转炉冶炼前不进行铁水脱硫预处理；LF炉精炼：精炼过程中对经过一次造渣的钢水进行二次造渣处理和脱氧，出站前对钢水进行增硫处理，其中，转炉至精炼过程中不加入萤石；RH炉真空处理：在真空处理过程中加入金属铝以调节铝含量；真空处理结束后加入金属钙以调节钙含量，再进行软吹处理。
公开号为110724787A公开了一种含硫含铝钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法及步骤如下：⑴电炉或转炉出钢要确保出钢温度1630℃±20℃，出钢中采用硅铁和铝共同脱氧，出钢末期加入预熔型精炼渣和石灰造高碱度渣；⑵LF精炼过程石灰+预熔精炼渣造高碱度渣，用铝线进行沉淀脱氧，并且用电石扩散脱氧，LF炉离站前补喂铝线，之后弱吹氩时间不少于5分钟方可吊包转下工序；⑶对LF精炼之后的钢水进行RH或VD真空处理，真空度不小于67Pa，保持时间不少于8分钟；真空前进行钙处理,钛合金化；破真空后若铝未到达到工艺成分要求，则先喂入铝线；⑷连铸中包开浇前进行中包氩气吹扫，连铸中间包过热度控制在20℃～35℃之间，长水口2～3炉换一次,做好水口接缝密封工作，大包进行留钢操作。
但上述工艺模式为长流程，生产成本高，尤其是LF精炼环节由于冶炼过程耐辅材消耗、电耗高等，导致吨钢成本很高。
发明内容
为解决技术缺陷，本发明的目的是为降低生产含铝钢生产成本，提供
一种低成本含铝钢的快速冶炼方法，工艺流程缩短，有效降低了冶炼过程中的辅材和电力消耗，生产成本大幅度降低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低成本含铝钢的快速冶炼方法，包括以下步骤：
1）转炉出钢温度不低于1670℃，钢水氧含量控制在≤600ppm；
2）转炉出钢过程中，以每吨钢4～5Kg的要求加入石灰和每吨钢0.5～1.0Kg加入萤石来造合适碱度的炉渣，同时进行强吹氩气2～5分钟，借助于出钢过程中钢水冲击钢包后产生的良好的动力学条件、以及钢包底吹氩强搅拌来进行搅拌脱硫；
3）转炉出钢过程中伴随石灰和萤石加入的同时直接加入铝含量≥99%的纯铝块，纯铝块在转炉出钢结束前全部加入到钢包内；
4）出钢结束，钢水包移动到吹氩站，此过程吹氩不停，到氩站后仍保持强吹氩5～7分钟充分搅拌脱硫，在吹氩后期，降低吹氩强度后加入一定量纯钙线对钢水中氧化铝夹杂进行钙化变性处理，提高钢水纯净度，消除氧化铝夹杂，满足连铸钢水可浇性要求。
进一步地，步骤2）中强吹氩气时，氩气压力0.6～0.9Mpa，流量600～1000NL/分钟。
步骤3）中以每吨钢加入2.0～2.5Kg的要求加入纯铝块。
步骤4）中钢水在吹氩站强吹氩即将结束时，调小氩气，以压力0.20～0.35Mpa、流量80～200NL/分钟开始吹氩，以每吨钢加入1.0～1.3m的要求加入含量≥95%纯钙线，对钢水中残存的氧化铝夹杂进行变性，使其熔点降低，变为液态夹杂去除，纯钙线加入后钢水中钙含量达到15～25ppm范围内，因为钙含量低于15ppm、或高于25ppm均容易出现连铸钢水可浇性差现象。同时，纯钙线加入后，继续小氩气流量吹氩6分钟以上，使变性后的氧化铝夹杂得以充分上浮去除。
步骤1）中转炉出钢前的炼钢环节脱硫条件为：高温、高碱度、低（FeO）含量，良好的流动性，因此，为保证采取短流程工艺后硫含量达到≤0.005%要求，所以本工艺采取：转炉出钢温度不低于1670℃；向钢包内加入4～5Kg/t钢石灰（碱度目标2.5～3.0）造渣，同时配加0.5～1.0Kg/t钢萤石助熔，在石灰、萤石添加过程中纯铝块一次性加入，通常100吨转炉出钢时间在2～5分钟，石灰和萤石在出钢结束前全部加入，纯铝块是在石灰和萤石加入的过程中一次性加入，在出钢的同时，开启并调大钢包底吹氩气量(氩气压力0.6～0.9Mpa，流量600～1000NL/分钟)强吹氩2～5分钟，并在出钢结束后，将钢包移动至氩站，移动过程中吹氩不停到吹氩站位置继续强吹氩5～7分钟，利用出钢过程中良好的动力学条件、以及钢包底吹氩强搅拌来进行搅拌脱硫，实现了钢种成品硫≤0.005%目标。
铝元素控制通常采取转炉出钢加入含铝复合脱氧剂脱氧，然后再在钢包内通过喂丝机加入铝线来增铝，该方法存在的弊端是：增铝用的铝线是在转炉出钢结束后，将钢包移动至氩站，移动过程中吹氩不停，然后向钢包内加入铝线，加铝时间太靠后，且仅能通过钢包底吹氩来促使钢水中氧化铝夹杂上浮，所以夹杂去除效果差，氧化铝夹杂仍大量残存在钢水中。本工艺则采取：要求转炉终点钢水氧含量控制在≤600ppm以内，这个氧含量的要求，避免了氧含量过高可能带来的铝被氧化量的不确定性，使加入的铝有多少可能被氧化，多少形成酸溶铝变得可掌握。转炉出钢过程中直接用纯铝（铝含量≥99%）来脱氧合金化，借助钢水的冲击动力和吹氩翻腾动力熔化，根据终点钢水氧含量情况，吨钢加入2.0～2.5Kg纯铝，其中，约30%的铝用于钢水脱氧，70%的铝用于增铝达到钢种铝含量要求，钢水出钢后，钢包内不再加喂铝线进行增铝。
本发明的有益效果是：该方法区别于目前国内外普遍采取的长流程工艺，因生产工艺无需采取LF精炼，仅需在转炉出钢过程、氩站吹氩过程中进行相应工艺措施控制，即可达到钢材的质量要求，其生产成本低、效率高，极大满足了钢铁企业采取低成本工艺路线生产此类钢种的目的，前景十分广阔，具有很大的推广价值。
具体实施方式
实施例1：
炉号302521炉，钢种Q345D，转炉总装入量100t，出钢量90t。具体生产工艺情况说明如下：出钢温度1680℃，终点用定氧偶头检测转炉炉膛内钢水氧含量510ppm，碳含量0.064%。出钢过程中开启并调大钢包底吹氩气强吹氩（氩气压力0.7Mpa，流量800NL/分钟）3分钟，出钢过程中物料加入按照：石灰加入量400Kg/炉、萤石加入量70Kg/炉、纯铝块210Kg/炉、锰铁合金根据钢种锰含量情况控制。出钢结束后，将钢包移动至氩站，移动过程中吹氩不停，钢水到氩站后仍保持强吹氩5～7分钟，借助于出钢过程中钢水冲击钢包后产生的良好的动力学条件、以及钢包底吹氩强搅拌来进行搅拌脱硫，同时使铝充分熔化搅拌均匀，使部分铝被氧化，降低钢水中的氧含量；调小氩气（氩气压力0.25Mpa，流量150NL/分钟），进行纯钙线加入，纯钙线加入量100m/炉，纯钙线加入后，继续小氩气吹氩8分钟左右，对钢水中残存的氧化铝夹杂进行变性，使其熔点降低，变为液态夹杂去除，温度达到1572℃后关闭氩气，加入足量覆盖剂至钢包内钢液表层进行保温，并用行车吊包至连铸浇铸。其实物指标检测如下：
钢水中钙含量0.0018%；铝含量0.025%；硫含量0.004%；连铸浇铸顺畅未出现水口堵异常现象；轧制钢板厚度范围16～30mm，其中：钢板表面无裂纹/气孔/夹杂等缺陷,表面合格率100%、钢板探伤全部达到国标三级合格水平，探伤合格率100%、性能检测全部合格100%（其中：屈服强度平均365Mpa、抗拉强度平均520Mpa、伸长率平均24%、-20℃冲击功值平均180J）。
实施例2：
炉号302522炉，钢种Q345D，转炉总装入量100t，出钢量90t。具体生产工艺情况说明如下：出钢温度1676℃，终点用定氧偶头检测转炉炉膛内钢水氧含量470ppm，碳含量0.071%。出钢过程中开启并调大钢包底吹氩气强吹氩（氩气压力0.7Mpa，流量800NL/分钟）4分钟，出钢过程中物料加入按照：石灰加入量420Kg/炉、萤石加入量80Kg/炉、纯铝块200Kg/炉、锰铁合金根据钢种锰含量情况控制。出钢结束后，将钢包移动至氩站，移动过程中吹氩不停，到氩站后仍保持强吹氩5～7分钟后，借助于出钢过程中钢水冲击钢包后产生的良好的动力学条件、以及钢包底吹氩强搅拌来进行搅拌脱硫，同时使铝充分熔化搅拌均匀，使部分铝被氧化，降低钢水中的氧含量；调小氩气（氩气压力0.25Mpa，流量150NL/分钟）进行纯钙线加入，纯钙线加入量95m/炉，纯钙线加入后，继续小氩气吹氩7分钟后，对钢水中残存的氧化铝夹杂进行变性，使其熔点降低，变为液态夹杂去除，温度达到1574℃后关闭氩气，加入足量覆盖剂至钢包内钢液表层进行保温，并用行车吊包至连铸浇铸。其实物指标检测如下：
钢水中钙含量0.0020%；铝含量0.023%；硫含量0.004%；连铸浇铸顺畅未出现水口堵异常现象；轧制钢板厚度范围16～30mm，其中：钢板表面无裂纹/气孔/夹杂等缺陷,表面合格率100%、钢板探伤全部达到国标三级合格水平，探伤合格率100%、性能检测全部合格100%（其中：屈服强度平均360Mpa、抗拉强度平均525Mpa、伸长率平均24%、-20℃冲击功值平均190J）。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种低成本含铝钢的快速冶炼方法，包括以下步骤：
1）转炉出钢温度不低于1670℃，钢水氧含量控制在≤600ppm；
2）转炉出钢过程中，以每吨钢4～5Kg的要求加入石灰和每吨钢0.5～1.0Kg加入萤石来造合适碱度的炉渣，同时进行强吹氩气2～5分钟，借助于出钢过程中钢水冲击钢包后产生的良好的动力学条件、以及钢包底吹氩强搅拌来进行搅拌脱硫；
3）转炉出钢过程中伴随石灰和萤石加入的同时直接加入铝含量≥99%的纯铝块，纯铝块在转炉出钢结束前全部加入到钢包内；
4）出钢结束，钢水包移动到吹氩站，此过程吹氩不停，到氩站后仍保持强吹氩5～7分钟充分搅拌脱硫，在吹氩后期，降低吹氩强度后加入一定量纯钙线对钢水中氧化铝夹杂进行钙化变性处理，提高钢水纯净度，消除氧化铝夹杂，满足连铸钢水可浇性要求。
2.根据权利要求1所述的低成本含铝钢的快速冶炼方法，其特征在于：步骤2）中强吹氩气时，氩气压力0.6～0.9Mpa，流量600～1000NL/分钟。
3.根据权利要求1所述的低成本含铝钢的快速冶炼方法，其特征在于：步骤3）中以每吨钢加入2.0～2.5Kg的要求加入纯铝块。
4.根据权利要求1所述的低成本含铝钢的快速冶炼方法，其特征在于：步骤4）中钢水在吹氩站吹氩后期，调小氩气，氩气压力0.20～0.35Mpa，流量80～200NL/分钟，向钢包内加入1.0～1.3m/t钢纯钙线对钢水中残存的氧化铝夹杂进行变性，使其熔点降低，变为液态夹杂去除，纯钙线加入后，继续小氩气流量吹氩6分钟以上。
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