CN112899437A - 一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，属于钢铁冶炼技术领域。该无取向硅钢化学成分按质量百分比为C≤0.005％，Si：0.2％‑0.6％，Mn：0.20％‑0.50％，P：0.03％‑0.08％，S≤0.005％，Als≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。其工艺流程为：KR铁水预处理→转炉冶炼→RH真空精炼→连铸。转炉出钢严格控制下渣量，加石灰、萤石、高铝渣面脱氧剂控氧调渣；RH真空精炼脱碳结束后，加低碳低硫硅铁、金属锰、磷铁等脱氧合金化，循环5min后，再加入金属铝终脱氧，同时向钢包渣面加入高铝渣面脱氧剂对炉渣进行脱氧，成分全部达标后净循环时间≥8min，破空、出钢；连铸进行全程保护浇注。使用本发明提供的操作方法，可以得到自由氧含量≤15ppm，总氧含量≤35ppm的钢水，提高钢水洁净度。

Description

一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种无铝低合金无取向硅钢总氧含量控制方法。

背景技术

无铝低合金无取向硅钢的特点是制造成本非常低，主要用于家用电机、镇流器和小型变压器等方面，由于用途非常广泛、市场广阔、准入门槛相对较低等特点，其生产量和市场消耗量均非常大。无取向硅钢生产工艺流程为：KR脱硫→转炉冶炼→RH真空精炼→连铸。

无铝低合金无取向硅钢，采用Si、Mn脱氧合金化，控制钢中酸溶铝含量不大于0.0050％。钢中氧含量非常高，一般连铸中间包钢水中自由氧含量超0.005％，T.O含量达到0.0050-0.0150％。总氧含量过高导致连铸、热轧冷却过程中析出大量的细小的氧化物夹杂，进一步以细小的氧化物夹杂物为形核中心，析出AlN、MnS、Cu_xS夹杂等，阻碍晶粒的长大，影响硅钢磁性能的稳定。

为了解决该问题，国内外诸多研究人员测试不同的脱氧工艺，降低无铝低合金硅钢钢水总氧含量，主要从RH脱碳结束脱氧合金化方式开展研究工作。***等认为，对于低铝无取向硅钢的冶炼，一般在RH脱碳结束之后，先采用适量FeAl合金预脱氧，然后向钢中依次加入FeSi、FeMn合金调整钢的化学成分，采用适量FeAl合金预脱氧的主要目的是，最大限度地降低钢中[Al]，避免形成AlN微细夹杂，但由于Al在前期加入，钢水中几乎无残留酸溶铝，因此，最终T.O含量还是在较高的水平，未能有效的解决冷却过程夹杂物的析出问题。吕学钧等人研究指出从磁性控制角度而言，采用“先硅后铝”脱氧方式对磁性更为有利。采用“先硅后铝”脱氧方式对应的钢中氧含量高于“先铝后硅”脱氧方式，原因是采用“先硅后铝”脱氧方式时，Si元素首先会与O元素反应生成SiO₂夹杂，随着FeAl的加入，钢液将再次脱氧，并使SiO₂夹杂的Si被置换，并且脱氧末期生成的Al₂O₃夹杂尺寸细小，因而不容易上浮、去除，从而导致氧含量偏高。

上述研究方法重点放在钢水本身脱氧，并未能实现降低无铝低合金硅钢总氧含量。首先，其未充分考虑炉渣氧势，无论采用何种工艺，并将钢水中的氧脱至较低水平，但炉渣中的氧会继续向钢水中传递，导致成品氧含量依然较高。因此，需综合考虑钢水、炉渣氧势同步控制，将无铝合金硅钢总氧含量控制到较低的水平，进而减少连铸、热轧过程析出物夹杂，对改善硅钢的电磁性能具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种无铝低合金无取向硅钢总氧含量控制方法，具体技术方案如下：

一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，硅锰镇静无取向硅钢的生产工艺为：转炉冶炼→RH真空精炼→连铸，生产步骤包括：

(1)KR铁水预处理，将铁水中S脱至0.0020％以下；

(2)转炉采用滑板挡渣，出钢2/3后，向钢水中加入石灰、萤石、高铝渣面脱氧剂控氧和调渣，出钢结束时加完，出钢全程开钢包底吹搅拌处理，出钢结束继续开底吹搅拌，钢包渣碱度控制在6.0以上，然后运至RH处理；

(3)RH真空脱碳结束后，先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，循环3-5min后，加入金属铝终脱氧，同时向钢包渣面加入高铝渣面脱氧剂对炉渣进行脱氧，化学成分全部达标后净循环处理时间≥8min，然后破空、出钢；

(4)RH出钢后运至连铸进行保护浇注。

进一步的，一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，所述的转炉出钢结束后向钢水表面加入石灰3.0-5.0kg/t、萤石0.5-1.5kg/t、高铝渣面脱氧剂1.5-3.0kg/t，钢包底吹流量800-1000NL/min，搅拌时间2-4min。

进一步的，一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，RH进站渣中T.Fe+MnO≤9％，RH出钢渣中T.Fe+MnO≤3.5％。

进一步的，一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，RH脱碳结束后向钢水中加入低碳低硫硅铁3.2-8.5kg/t，再加入金属锰2-5kg/t、磷铁0.6-2.5kg/t合金化，循环5min后加入金属铝0.15-0.30kg/t。

进一步的，一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，转炉出钢和RH工序所加的高铝渣面脱氧剂成分质量百分数为CaO：15-25％、Al₂O₃：10-20％、SiO₂：15-20％、MgO：3-5％、CaF₂：4-8％、金属铝35-50％，以及其它不可避免的杂质。

进一步的，一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，得到的中包钢水自由氧含量≤15ppm，总氧含量≤35ppm。

进一步的，一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，所述的无取向硅钢化学成分按质量百分比为C≤0.005％，Si：0.2％-0.6％，Mn：0.20％-0.50％，P：0.03％-0.08％，S≤0.005％，Als≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的技术原理如下：

本发明铁水经过KR脱硫处理将S含量控制到极低水平，可减少连铸及轧制过程硫化物夹杂的析出，对稳定硅钢电磁性能非常有利。转炉采用滑板挡渣，减少下渣，同时加石灰、萤石造高碱度，且流动性良好的渣系，对RH合金化后产生的SiO₂吸附非常有利，并避免了因为脱氧产生大量SiO₂而导致的碱度大幅下降问题。精准控制RH脱氧合金化后金属铝加入量，在保证脱氧效果的同时，确保钢水中Als≤0.005％。在转炉出钢、RH脱氧合金化后加入高铝渣面脱氧剂控制钢水炉渣氧含量，同时也不会增加钢水中的酸溶铝含量，通过钢水、炉渣同步脱氧，实现钢水自由氧含量≤15ppm，总氧含量≤35ppm的控制目标。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

1、根据钢水氧化量精准加入金属铝终脱氧，确保脱氧结束钢水中残留Al含量≤0.005％，同时向炉渣表面加入高铝渣面脱氧剂，对炉渣进行脱氧、改质，降低炉渣的氧化性，通过钢水、炉渣同步脱氧，实现无铝低合金硅钢低氧含量控制目标，减少了连铸及轧制过程中析出物夹杂的生成，对改善硅钢磁性能非常有利。

2、造高碱度、低氧化性RH钢包渣对吸附钢水中高SiO₂组分类酸性夹杂，非常有利，同时也减少酸性夹杂物对耐材的侵蚀。

具体实施方式

本实施例提供一种硅锰镇静无取向硅钢夹杂物控制方法，通过转炉出钢炉渣脱氧改质控制钢水、炉渣氧势，稳定RH进站条件；先利用钢中碳进行初脱氧；RH脱碳结束后，采用钢水分步脱氧工艺，同时对炉渣进行脱氧改质，降低钢水、炉渣氧势，再净循环处理，成分、温度达标后，破空、出钢。

实施例

在某钢厂的无取向硅钢的生产线上进行硅锰镇静无取向硅钢的生产。其工艺流程为：转炉冶炼→RH真空精炼→连铸。使用的钢包规格为200t，钢水重量为175-185t，采用本发明工艺处理为例，对本发明进行进一步说明。

(1)KR铁水预处理，对铁水进行脱硫。脱硫预处理后钢中硫含量如表1所示。

表1 KR脱硫预处理后钢中硫含量

炉号	1	2	3	4
					S，％	0.0020	0.0008	0.0015	0.0011

(2)转炉采用滑板挡渣，出钢2/3后，向钢水中加入石灰、萤石、高铝渣面脱氧剂控氧和调渣，其所添加含量如表2所示，出钢结束时加完，出钢全程开钢包底吹搅拌处理，出钢结束继续开底吹搅拌，钢包渣碱度控制在6.0以上，然后运至RH处理。

表2 转炉出钢过程加料参数

炉号	石灰，kg/t	萤石，kg/t	高铝渣面脱氧剂，kg/t
				1	5.0	1.5	3.0
2	3.0	0.5	1.5
				3	4.2	1.2	2.2
4	3.6	0.8	1.8

表3 转炉出钢过程钢包底吹参数

炉号	钢包底吹流量，NL/min	搅拌持续时间，min
			1	1000	2
2	800	4
			3	910	3
4	870	3

(3)RH真空脱碳结束后，先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，表4为脱氧合金化参数，循环一段时间后，加入金属铝终脱氧，同时向钢包渣面加入高铝渣面脱氧剂对炉渣进行脱氧，RH炉渣氧化性参数如表6所示，化学成分全部达标后净循环处理一段时间，然后破空、出钢。

表4 RH处理过程脱氧合金化参数

炉号	低碳低硫硅铁，kg/t	金属锰，kg/t	磷铁，kg/t	金属铝，kg/t
					1	7.4	2	1.4	0.22
2	6.8	5	2.5	0.30
					3	8.5	4	1.8	0.15
4	3.2	3	0.6	0.26

表5 RH各阶段处理时间参数

炉号	加完合金后循环时间，min	加完渣面脱氧剂后循环时间，kg/t
			1	5	12
2	4	10
			3	5	10
4	3	8

表6 RH炉渣氧化性参数

炉号	RH进站渣T.Fe+MnO含量，％	RH出站渣T.Fe+MnO含量，％
			1	3	2.5
2	4	2.8
			3	5	3.0
4	9	3.5

(4)转炉出钢和RH工序所加的高铝渣面脱氧剂成分如下表所示。

表7 高铝渣面脱氧剂主要成分

炉号	CaO，％	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，％	SiO<sub>2</sub>	MgO	CaF<sub>2</sub>	Al
							1	15	10	15	3	4	35
2	25	20	20	5	8	50
							3	18	17	18	4	6	44
4	22	15	16	4	5	38

(5)RH出钢后运至连铸进行保护浇注。中间包钢水自由氧含量、总氧含量以及钢液成分控制如下表8和9所示。

表8 中间包钢水氧含量

炉号	自由氧含量，ppm	总氧含量，ppm
			1	12	31
2	8	26
			3	10	22
4	15	35

表9 钢水主要化学成分

炉号	C，％	Si，％	Mn，％	P，％	S，％	Als，％
							1	0.005	0.5	0.20	0.05	0.005	0.0042
2	0.003	0.4	0.50	0.08	0.003	0.0035
							3	0.004	0.6	0.41	0.06	0.004	0.0023
4	0.003	0.2	0.38	0.03	0.004	0.0050

对比实施例：

该无铝低合金无取向硅钢原生产采用常规工艺冶炼：KR铁水预处理→转炉→RH精炼→连铸。转炉严格控制下渣量，炉后加石灰、萤石进行造渣，炉渣均匀熔化后吊运至RH进行真空深脱碳处理，脱碳结束后，同时加入硅铁、金属锰、磷铁脱进行氧合金化，合金化结束后，钢液净循环8min以上，吊运至连铸平台进行浇注。使用该工艺冶炼时，转炉炉后所造炉渣氧化性高，RH进站T.Fe+MnO平均12-17％左右，炉渣氧化性非常强，向钢水中传输氧；RH出站T.Fe+MnO平均8.3％左右，中间包钢水自由氧平均45-75ppm，总氧50-120ppm，钢水氧化性高，在连铸及轧制过程中易析出物夹杂的生成，对硅钢磁性能的提升非常不利。

最后说明的是，以上优选实施例和对比例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，所述的无取向硅钢化学成分按质量百分比为C≤0.005％，Si：0.2％-0.6％，Mn：0.20％-0.50％，P：0.03％-0.08％，S≤0.005％，Als≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质，其特征在于，无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法包括：转炉冶炼→RH真空精炼→连铸，生产步骤包括：

(1)KR铁水预处理，将铁水中S脱至0.0020％以下；

(2)转炉采用滑板挡渣，出钢2/3后，向钢水中加入石灰、萤石、高铝渣面脱氧剂控氧和调渣，出钢结束时加完，出钢全程开钢包底吹搅拌处理，出钢结束继续开底吹搅拌，钢包渣碱度控制在6.0以上，然后运至RH处理；

(3)RH真空脱碳结束后，先加入低碳低硫硅铁脱氧，再加入金属锰、磷铁等进行合金化，循环3-5min后，加入金属铝终脱氧，同时向钢包渣面加入高铝渣面脱氧剂对炉渣进行脱氧，化学成分全部达标后净循环处理时间≥8min，然后破空、出钢；

(4)RH出钢后运至连铸进行保护浇注。

2.根据权利要求1所述的一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，其特征在于，所述的转炉出钢结束后向钢水表面加入石灰3.0-5.0kg/t、萤石0.5-1.5kg/t、高铝渣面脱氧剂1.5-3.0kg/t，钢包底吹流量800-1000NL/min，搅拌时间2-4min。

3.根据权利要求1所述的一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，其特征在于，RH进站渣中T.Fe+MnO≤9％，RH出钢渣中T.Fe+MnO≤3.5％。

4.根据权利要求1所述的一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，其特征在于，RH脱碳结束后向钢水中加入低碳低硫硅铁3.2-8.5kg/t，再加入金属锰2-5kg/t、磷铁0.6-2.5kg/t合金化，循环5min后加入金属铝0.15-0.30kg/t。

5.根据权利要求1所述的一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，其特征在于，转炉出钢和RH工序所加的高铝渣面脱氧剂成分质量百分数为CaO：15-25％、Al₂O₃：10-20％、SiO₂：15-20％、MgO：3-5％、CaF₂：4-8％、金属铝35-50％，以及其它不可避免的杂质。

6.根据权利要求1所述的一种无铝低合金无取向硅钢氧含量控制方法，其特征在于，得到的中包钢水自由氧含量≤15ppm，总氧含量≤35ppm。