CN112974738A - 连铸微合金化生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种连铸微合金化生产方法,涉及冶金领域。连铸微合金化生产方法,包括:在连铸工序中使用具有中空石墨电极的等离子加热装置对中间包的钢水进行加热,加热过程中预添加金属原料随着氩气通过所述中空石墨电极进入所述中间包。本申请提供的连铸微合金化生产方法,可以有效的解决现有生产工艺中存在的铸坯内元素聚集、铸坯表面产生裂纹、部分炉次出现水口堵塞的问题,提高合金收得率和合金质量。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域,尤其涉及一种连铸微合金化生产方法。
背景技术
随着我国社会发展,材料转型将向高尖端方向发展。我国绝大多数钢厂不具备使用中间等离子加热技术条件,然而随着我国市场经济的不断发展,对钢种品种及质量要求的不断提高,中间包钢水等离子加热技术将对我国钢铁企业和冶金工业走质量效益型道路起到非常重要的作用。中间包等离子加热采用中空石墨三电极加热技术作为铁水预处理、钢包精炼和连铸等技术高度发展的产物,将进一步得到发展和完善。
现有技术中一般在冶炼过程中通过向钢包中直接投加所需金属原料的方式进行微量元素的添加,这往往会导致金属原料容易被钢渣包裹、难以与钢液充分反应;或者导致微量金属在铸坯内聚集、产生裂纹等问题。
有鉴于此,特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸微合金化生产方法,以解决上述问题。
为实现以上目的,本发明特采用以下技术方案:
一种连铸微合金化生产方法,包括:
在连铸工序中使用具有中空石墨电极的等离子加热装置对中间包的钢水进行加热,加热过程中预添加金属原料随着氩气通过所述中空石墨电极进入所述中间包。
优选地,所述连铸工序之前还包括:
将铁水进行预脱磷、转炉冶炼、精炼和真空脱气得到所述钢水。
优选地,所述铁水中,Si的质量含量小于等于0.25%,P的质量含量小于等于0.07%;
优选地,所述预脱磷的温度为1250-1500℃;
优选地,所述铁水经过所述预脱磷之后P的质量含量小于等于0.015%。
可选地,所述预脱磷的温度可以为1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃以及1250-1500℃之间的任一值。
优选地,所述转炉冶炼使用顶底复吹转炉、采用单渣法进行冶炼;
优选地,所述转炉冶炼的过程中,氧***到熔池液面之间的距离为1600-1800mm;
优选地,所述转炉冶炼的过程中,氧气流量为26000-28000Nm3/h。
可选地,所述转炉冶炼的过程中,氧***到熔池液面之间的距离可以为1600mm、1700mm、1800mm以及1600-1800mm之间的任一值;氧气流量可以为26000Nm3/h、27000Nm3/h、28000Nm3/h以及26000-28000Nm3/h之间的任一值。
优选地,所述精炼采用LF精炼炉进行;
优选地,所述精炼的过程中加入精炼渣、碳化硅和铝粒造白渣;
优选地,所述精炼得到的钢液的氧含量小于20ppm。
优选地,所述真空脱气的真空度为100-150Pa,时间为30-50min;
优选地,所述真空脱气得到的钢液的氧含量小于10ppm。
可选地,所述真空脱气的真空度可以为100Pa、110Pa、120Pa、130Pa、140Pa、150Pa以及100-150Pa之间的任一值,时间可以为30min、40min、50min以及30-50min之间的任一值。
优选地,所述连铸工序中,过热度控制在28-30℃;
优选地,所述连铸工序中,浇铸温度为1525-1530℃。
可选地,所述连铸工序中,过热度可以控制在28℃、29℃、30℃以及28-30℃之间的任一值;浇铸温度可以为1525℃、1526℃、1527℃、1528℃、1529℃、1530℃以及1525-1530℃之间的任一值。
优选地,所述连铸工序之后还包括:
将所述连铸工序得到的铸坯进行加热处理,然后除磷、轧制、缓冷。
优选地,所述除磷使用高压水去除所述铸坯表面的氧化铁皮。
优选地,所述预添加金属原料为粉末状原料。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
本申请提供的连铸微合金化生产方法,通过在连铸中间包采用中空石墨电极喷吹预添加金属原料的方式,提高合金收得率,改善钢的质量、解决铸坯表面裂纹问题,防止合金在组织中聚集,同时可改善钢水的可浇性,解决水口堵塞问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为本申请实施例使用的中间包的结构示意图;
图2为对比例1得到的合金铸锭的裂纹部分的扫描电镜图;
图3为实施例2和对比例2得到的合金铸锭的元素聚集示意图;
图4为实施例2和对比例2得到的合金铸锭的元素聚集分析示意图。
附图标记:
1-中空石墨电极;2-喷吹罐。
具体实施方式
如本文所用之术语:
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。
在这些实施例中,除非另有指明,所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位,1份可表示任意的单位质量,如可以表示为1g,也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份,B组分的质量份为b份,则表示A组分的质量和B组分的质量之比a:b。或者,表示A组分的质量为aK,B组分的质量为bK(K为任意数,表示倍数因子)。不可误解的是,与质量份数不同的是,所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生,例如,A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
首先对连铸中间包的结构进行介绍,中间包的结构如图1所示。
中间包采用中空石墨三电极构造,在中空石墨电极1上设置一个喷吹罐2,采用金属软管进行连接。
在等离子加热启动后采用中空石墨电极加热时,根据不同种类的合金采用不同功率,采用高纯氩气起弧方式,防止合金高温挥发及在凝固时发生聚集。
实施例1
本实施例提供一种含铜合金的连铸微合金化生产方法,具体工艺步骤如下:
(1)铁水预脱磷:选用满足要求的铁水,进行铁水预处理脱磷,要求入炉铁水[Si]≤0.25,[P]≤0.07%,温度1400℃,加入脱磷试剂脱磷后铁水[P]≤0.015%。
(2)顶底复吹转炉:使用120吨纯脱磷铁水单渣法进行冶炼,吹炼过程氧***位距离熔池钢液表面的高度为1600~1800mm;氧气流量:26000~28000Nm3/h;控制出钢成分在工艺要求范围内。
(3)LF精炼炉:出钢后吊至LF炉进行精炼升温,加精炼渣、碳化硅、铝粒造白渣,定氧仪测氧含量控制在20ppm以内。
(4)RH炉真空脱气:采用100Pa高真空处理时间30min,定氧仪测氧含量控制在10ppm以内,出站前不做钙处理。
(5)连铸工序:使用三根中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热,均匀钢水温度,过热度控制在28~30℃;
将铜块打碎制粒后通过中间包的中空石墨电极1在氩气的作用下吹入钢液,由于采用高功率等离子加热配合高速氩气射流,且钢液表面的覆盖剂已被等离子体吹开,合金元素铜粉溶入钢液,同时采用高功率补偿温度为0.7度/min,提高结晶器浸入式水口温度提高,降低连铸坯在凝固过程中Cu元素的聚集。在后续的多炉次生产过程中未出现水口堵塞的情况;
控制温度为1525℃浇铸,使用两级电磁搅拌及重压下,弱冷低拉速浇铸,铸坯下线后采取入坑缓冷。
(6)铸坯加热:保证充足的加热时间及加热温度,保证铸坯加热均匀,碳化物充分溶解。
(7)高压水除磷:利用高压水的机械冲击力来除去铸坯表面的氧化铁皮。
(8)轧制:控制进精轧温度及上冷床温度,确保晶粒细小,组织均匀。
(9)缓冷:冷床下线后及时入坑降低材应力。
实施例2
本实施例提供一种含轻稀土的连铸微合金化生产方法,具体工艺步骤如下:
(1)铁水预脱磷:选用满足要求的铁水,进行铁水预处理脱磷,要求入炉铁水[Si]≤0.25,[P]≤0.07%,温度1250℃,加入脱磷试剂脱磷后铁水[P]≤0.015%。
(2)顶底复吹转炉:使用120吨纯脱磷铁水单渣法进行冶炼,吹炼过程氧***位距离熔池钢液表面的高度为1600~1800mm ;氧气流量:26000~28000Nm3/h;控制出钢成分在工艺要求范围内。
(3)LF精炼炉:出钢后吊至LF炉进行精炼升温,加精炼渣、碳化硅、铝粒造白渣,定氧仪测氧含量控制在20ppm以内。
(4)RH炉真空脱气:采用100Pa高真空处理时间30min,定氧仪测氧含量控制在10ppm以内,出站前不做钙处理。
(5)连铸工序:使用三根中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热,均匀钢水温度,过热度控制在28~30℃;
采用轻稀土块破碎磨粉后通过中间包的中空石墨电极在氩气的作用下吹入钢液,由于采用合适功率等离子加热配合高速氩气射流,且钢液表面的覆盖剂已被等离子体吹开,稀土元素大部分溶入钢液,无显著喷溅;采用合适功率补偿温度0.3度/min,解决可浇性问题;在后续的多炉次生产过程中未出现水口堵塞的情况;
控制温度为1525~1530℃浇铸,使用两级电磁搅拌及重压下,弱冷低拉速浇铸,铸坯下线后采取入坑缓冷。
(6)铸坯加热:保证充足的加热时间及加热温度,保证铸坯加热均匀,碳化物充分溶解。
(7)高压水除磷:利用高压水的机械冲击力来除去铸坯表面的氧化铁皮。
(8)轧制:控制进精轧温度及上冷床温度,确保晶粒细小,组织均匀。
(9)缓冷:冷床下线后及时入坑降低材应力。
实施例3
本实施例提供一种含锰合金的连铸微合金化生产方法,具体工艺步骤如下:
(1)铁水预脱磷:选用满足要求的铁水,进行铁水预处理脱磷,要求入炉铁水[Si]≤0.25,[P]≤0.07%,温度1250℃,加入脱磷试剂脱磷后铁水[P]≤0.015%。
(2)顶底复吹转炉:使用120吨纯脱磷铁水单渣法进行冶炼,吹炼过程氧***位距离熔池钢液表面的高度为1600~1800mm ;氧气流量:26000~28000Nm3/h;控制出钢成分在工艺要求范围内。
(3)LF精炼炉:出钢后吊至LF炉进行精炼升温,加精炼渣、碳化硅、铝粒造白渣,定氧仪测氧含量控制在20ppm以内。
(4)RH炉真空脱气:采用100Pa高真空处理时间30min,定氧仪测氧含量控制在10ppm以内,出站前不做钙处理。
(5)连铸工序:使用三根中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热,均匀钢水温度,过热度控制在28~30℃;
采用块状锰合金破碎磨粉后通过中间包的中空石墨电极在氩气的作用下吹入钢液,由于采用合适功率等离子加热配合高速氩气射流,且钢液表面的覆盖剂已被等离子体吹开,锰合金元素大部分溶入钢液,无显著喷溅;采用合适功率补偿温度0.3度/min,解决可浇性问题;在后续的多炉次生产过程中未出现水口堵塞的情况;
控制温度为1525~1530℃浇铸,使用两级电磁搅拌及重压下,弱冷低拉速浇铸,铸坯下线后采取入坑缓冷。
(6)铸坯加热:保证充足的加热时间及加热温度,保证铸坯加热均匀,碳化物充分溶解。
(7)高压水除磷:利用高压水的机械冲击力来除去铸坯表面的氧化铁皮。
(8)轧制:控制进精轧温度及上冷床温度,确保晶粒细小,组织均匀。
(9)缓冷:冷床下线后及时入坑降低材应力。
对比例1
与实施例1相比,不同之处在于:
在RH精炼后期破真空后,出站前向钢包投入纯铜块作为合金元素,由于该合金熔点低,易在铸坯中聚集及产生表面裂纹。在后续的生产过程中,部分炉次出现水口堵塞的情况。
对比例2
与实施例2相比,不同之处在于:
钢液经过充分的脱氧脱硫后,向钢包中投入稀土合金,由于该合金的氧化性较强,且密度低于钢液,加入后易被钢渣包裹且难以与钢液充分反应,最终收得率较低。
对比例3
与实施例3相比,不同之处在于:
钢液经过充分的脱氧脱硫后,向钢包中投入含锰合金,加入后易被钢渣包裹且难以与钢液充分反应,最终收得率较低。
实施例和对比例的主要工艺参数如下表1所示:
表1 工艺参数表
计算实施例和对比例得到的合金的收得率,具体如表2所示:
表2 合金收得率
需要说明的是,此处所指合金收得率的计算方法是:合金最终获得量/合金初始加入量*100%。
为了进一步证明本申请提供的连铸微合金化生产方法在消除铸锭裂纹和防止合金中元素聚集方面的优势,对实施例和对比例得到的合金进行裂纹和元素聚集方面的检查。由图2(扫描电镜测试)可知,对比例1得到的合金铸锭有明显的裂纹,而本申请实施例得到的铸锭没有裂纹存在,铸锭的合格率从现有的约90%提升至本申请的96%。由图3(扫描电镜测试)和图4(OPA原位分析仪测试)可知,对比例2存在明显的元素聚集现象,而实施例2却没有。
本申请通过在连铸中间包采用中空石墨电极喷吹粉末合金的方式,提高合金收得率,改善钢的质量,防止合金在组织中聚集,同时可改善钢水的可浇性。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在上面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种连铸微合金化生产方法,其特征在于,包括:
在连铸工序中使用具有中空石墨电极的等离子加热装置对中间包的钢水进行加热,加热过程中预添加金属原料随着氩气通过所述中空石墨电极进入所述中间包。
2.根据权利要求1所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述连铸工序之前还包括:
将铁水进行预脱磷、转炉冶炼、精炼和真空脱气得到所述钢水。
3.根据权利要求2所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述铁水中,Si的质量含量小于等于0.25%,P的质量含量小于等于0.07%;
优选地,所述预脱磷的温度为1250-1500℃;
优选地,所述铁水经过所述预脱磷之后P的质量含量小于等于0.015%。
4.根据权利要求2所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述转炉冶炼使用顶底复吹转炉、采用单渣法进行冶炼;
优选地,所述转炉冶炼的过程中,氧***到熔池液面之间的距离为1600-1800mm;
优选地,所述转炉冶炼的过程中,氧气流量为26000-28000Nm3/h。
5.根据权利要求2所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述精炼采用LF精炼炉进行;
优选地,所述精炼的过程中加入精炼渣、碳化硅和铝粒造白渣;
优选地,所述精炼得到的钢液的氧含量小于20ppm。
6.根据权利要求2所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述真空脱气的真空度为100-150Pa,时间为30-50min;
优选地,所述真空脱气得到的钢液的氧含量小于10ppm。
7.根据权利要求1所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述连铸工序中,过热度控制在28-30℃;
优选地,所述连铸工序中,浇铸温度为1525-1530℃。
8.根据权利要求1所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述连铸工序之后还包括:
将所述连铸工序得到的铸坯进行加热处理,然后除磷、轧制、缓冷。
9.根据权利要求8所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述除磷使用高压水去除所述铸坯表面的氧化铁皮。
10.根据权利要求1-9任一项所述的连铸微合金化生产方法,其特征在于,所述预添加金属原料为粉末状原料。
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