CN113549809A - 一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，属于钢铁冶炼技术领域，方法包括：将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水，其中，在出钢过程中，出钢量在1/8‑3/8时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/6‑1/2时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化；将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水；通过控制硅铁合金添加顺序消除了硅铁合金中Ca元素的影响，降低了钢液增Ca，将原工艺中高熔点钙铝酸盐夹杂物控制为氧化铝，降低了在水口内壁的粘附性，提高了可浇性。

Description

一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢材冶炼技术领域，特别涉及一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法。
背景技术
汽车结构钢用于主要用于汽车结构件的加工、制作，要求强度高、加工型好，并具有良好的焊接性能，冶炼工艺一般采用转炉+LF炉+连铸的工艺流程。在这类钢在冶炼过程中要避免低熔点的钙铝酸盐类夹杂物，禁止进行钙处理。
通过夹杂物分析，这类钢中夹杂物主要为高熔点的钙铝酸盐，其中CaO含量在10-30％，夹杂物物相主要为CA6和CA2(C为CaO，A为Al2O3)，这类夹杂物在结晶器浸入式水口内壁极易粘附，造成水口堵塞，影响稳定浇铸。大部分钢种，一般采用钙处理工艺，增加夹杂物中CaO的含量，将夹杂物转变为低熔点的C12A7，降低在水口内壁的粘附性，避免水口堵塞。但汽车结构钢其性能要求的特殊性，不能采用钙处理工艺，因此，这类钢可浇性差一直是困扰炼钢企业的行业难题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法。
本发明实施例提供了一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，所述方法包括：
将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水，其中，在出钢过程中，出钢量在1/8-3/8时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/6-1/2时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化；
将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水。
可选的，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，在出钢过程中，出钢量在1/4时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/3时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化。
可选的，所述将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水中，控制炉渣的碱度为3-5。
可选的，所述将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水中，在所述LF精炼的造渣、升温和合金化阶段，控制炉渣的CaO％/Al2O3％的值为1.6-2.0，在所述LF精炼的合金化完成至精炼结束阶段，控制炉渣的CaO％/Al2O3％的值为1.2-1.6。
可选的，所述将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水中，在所述LF精炼的前期阶段，控制底吹强度为2.5NL/min/t-4.0NL/min/t，在所述LF精炼的中期阶段，控制底吹强度为1.4NL/min/t-2.5NL/min/t；在所述LF精炼的末期阶段，控制底吹强度为0.2-1.0NL/min/t。
可选的，在所述LF精炼结束后，对所述钢水进行降杂底吹，所述降杂底吹的时间为5min-8min，所述降杂底吹的强度为0.2NL/min/t-1.0NL/min/t。
可选的，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，以质量计，所述铁水的硫含量控制在0.003-0.005％。
可选的，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，所述铁水经KR脱硫预处理获得。
可选的，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，所述冶炼加入的废钢为低硫废钢，所述冶炼加入的辅料为低硫辅料。
可选的，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，以质量计，所述钢水的硫含量控制在0.005-0.008％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，所述方法包括：将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水，其中，在出钢过程中，出钢量在1/8-3/8时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/6-1/2时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化；将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水；通过控制硅铁合金添加顺序消除了硅铁合金中Ca元素的影响，降低了钢液增Ca，将原工艺中高熔点钙铝酸盐夹杂物控制为氧化铝，降低了在水口内壁的粘附性，提高了可浇性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供得方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
由于汽车结构钢对强度要求较高，钢种成分中Si含量高，常规钢种普遍采用出钢铝脱氧，精炼过程中加入硅铁进行合金化。但申请人在发明过程中发现：硅铁中均含有微量的Ca元素，会造成夹杂物中CaO含量上升，形成高熔点钙铝酸盐。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，所述方法包括：
S1.将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水，其中，在出钢过程中，出钢量在1/8-3/8时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/6-1/2时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化；更优化的，出钢合金添加顺序为：出钢量在1/4时先加入硅铁，出钢量1/3时再加入铝铁进行脱氧及合金化；
通过将硅铁的添加时机提前至出钢过程中，减少硅铁中CaO对夹杂物的影响。
作为一种可选的实施方式，铁水在进行转炉冶炼之前采用铁水预处理工艺进行铁水脱硫，转炉入炉前的铁水硫含量控制在0.003-0.005％，通过铁水脱硫减少LF炉精炼脱硫的任务，为LF造中低碱度的炉渣提供了基础。
作为一种可选的实施方式，转炉冶炼过程中采用低硫废钢和低硫辅料，转炉严格防止回硫，炉出钢硫含量控制在0.005-0.008％。
采用以上设计，转炉防止回硫，减轻了LF炉脱硫任务，为LF造中低碱度的炉渣提供了基础。
S2.将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水。
常规工艺采用高碱度炉渣进行脱硫，本方法中脱硫任务已在铁水预处理和转炉冶炼中完成，因此，为了防止高碱度炉渣中的CaO被钢液还原；作为一种可选的实施方式，LF炉精炼过程中，炉渣碱度控制为3-5。同时，为了促进夹杂物的吸附去除，炉渣中CaO％/Al2O3％比值前期(造渣、升温、合金化阶段)控制较高，为2.0-1.6，后期(合金化完成至精炼结束)为了防止渣中的CaO被还原，CaO％/Al2O3％比值控制为1.6-1.2。
采用以上设计，通过炉渣CaO％/Al2O3％比分阶段控制，降低了CaO的还原，并促进夹杂物的去除。
作为一种可选的实施方式，为了保证化渣，LF前期化渣和升温过程中炉底吹强度控制为2.5-4.0NL/min/t；为了减少炉渣乳化后被钢液还原，LF中期减低底吹强度，炉底吹强度控制为1.4-2.5NL/min/t，LF后期重点任务是采用软吹搅拌去除夹杂物，因此，底吹强度控制为0.2-1.0NL/min/t。
作为一种可选的实施方式，LF结束后保证软吹5-8min，以减少夹杂物数量和密度。
本方法通过冶炼全流程工序的优化，通过铁水预处理脱硫将硫含量控制在较低水平，转炉防止回硫，减轻了LF炉脱硫任务，为LF造中低碱度的炉渣提供了基础，低碱度渣降低了渣中CaO的还原；通过控制硅铁合金添加顺序消除了硅铁合金中Ca元素的影响，降低了钢液增Ca；通过LF炉底吹搅拌强度的控制，降低了顶渣乳化后CaO的还原；通过炉渣CaO％/Al2O3％比分阶段控制，降低了CaO的还原，并促进夹杂物的去除。通过该方法原工艺中高熔点钙铝酸盐夹杂物控制为氧化铝，降低了在水口内壁的粘附性，显著提高了可浇性。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法进行详细说明。
实施例1
本实施例中冶炼的钢种为汽车结构钢，其主要成分要求如下表所示：
C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％ Al/％ Nb/％
0.06 0.30 1.05 ≤0.018 ≤0.005 0.02 0.040
冶炼采用KR+转炉+LF+连铸的生产工艺，钢包容量为210吨，本实施例中连浇8炉该钢种。
8炉钢均采用KR工艺进行铁水预处理脱硫，转炉入炉前的铁水硫含量在0.0011％，通过铁水脱硫减少LF炉精炼脱硫的任务；
转炉冶炼过程中采用低硫废钢和低硫辅料，转炉严格防止回硫，炉出钢硫含量为0.0052％；
出钢量在1/4时加入270kg硅铁进行合金化，出钢量1/3时再加入200kg铝铁进行脱氧及合金化；
LF炉精炼过程中炉渣碱度按目标为3进行控制，同时，炉渣中CaO％/Al2O3％比值前期(造渣、升温、合金化阶段)控制较高，为1.6，后期(合金化完成至精炼结束)为了防止渣中的CaO被还原，CaO％/Al2O3％比值控制为1.2；
实际LF结束后炉渣成分如下表所示：
CaO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO FeO MnO 碱度 CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
44.7 9.1 27.9 7.8 0.4 0.1 3.2 1.3
LF前期化渣和升温过程中炉底吹强度控制为3.0NL/min/t，保证化渣；LF中期减低底吹强度，减少炉渣乳化后被钢液还原，炉底吹强度控制为2.0NL/min/t，LF后期重点任务是采用软吹搅拌去除夹杂物，底吹强度控制为0.4NL/min/t；LF结束后软吹6min。
实施例2
本实施例中冶炼的钢种为汽车结构钢，其主要成分要求如下表所示：
C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％ Al/％ Nb/％
0.09 0.40 1.20 ≤0.018 ≤0.005 0.05 0.055
冶炼采用KR+转炉+LF+连铸的生产工艺，钢包容量为210吨，本实施例中连浇8炉该钢种。
8炉钢均采用KR工艺进行铁水预处理脱硫，转炉入炉前的铁水硫含量在0.0025％，通过铁水脱硫减少LF炉精炼脱硫的任务；
转炉冶炼过程中采用低硫废钢和低硫辅料，转炉严格防止回硫，炉出钢硫含量为0.0075％；
出钢量在1/4时加入300kg硅铁进行合金化，出钢量1/3时再加入230kg铝铁进行脱氧及合金化；
LF炉精炼过程中炉渣碱度按目标为5进行控制，同时，炉渣中CaO％/Al2O3％比值前期(造渣、升温、合金化阶段)控制较高，为2.0，后期(合金化完成至精炼结束)为了防止渣中的CaO被还原，CaO％/Al2O3％比值控制为1.6；
实际LF结束后炉渣成分如下表所示：
CaO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO FeO MnO 碱度 CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
51.7 13.2 32.2 9.9 0.8 0.5 4.7 1.6
LF前期化渣和升温过程中炉底吹强度控制为3.0NL/min/t，保证化渣；LF中期减低底吹强度，减少炉渣乳化后被钢液还原，炉底吹强度控制为2.0NL/min/t，LF后期重点任务是采用软吹搅拌去除夹杂物，底吹强度控制为0.4NL/min/t；LF结束后软吹6min。
实施例3
本实施例中冶炼的钢种为汽车结构钢，其主要成分要求如下表所示：
C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％ Al/％ Nb/％
0.07 0.35 1.10 ≤0.018 ≤0.005 0.04 0.048
冶炼采用KR+转炉+LF+连铸的生产工艺，钢包容量为210吨，本实施例中连浇8炉该钢种。
8炉钢均采用KR工艺进行铁水预处理脱硫，转炉入炉前的铁水硫含量在0.0019％，通过铁水脱硫减少LF炉精炼脱硫的任务；
转炉冶炼过程中采用低硫废钢和低硫辅料，转炉严格防止回硫，炉出钢硫含量为0.0064％；
出钢量在1/4时加入285kg硅铁进行合金化，出钢量1/3时再加入215kg铝铁进行脱氧及合金化；
LF炉精炼过程中炉渣碱度按目标为4进行控制，同时，炉渣中CaO％/Al2O3％比值前期(造渣、升温、合金化阶段)控制较高，为1.8，后期(合金化完成至精炼结束)为了防止渣中的CaO被还原，CaO％/Al2O3％比值控制为1.4；
实际LF结束后炉渣成分如下表所示：
CaO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO FeO MnO 碱度 CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
47.9 11.2 30.1 8.9 0.6 0.3 4.0 1.4
LF前期化渣和升温过程中炉底吹强度控制为3.0NL/min/t，保证化渣；LF中期减低底吹强度，减少炉渣乳化后被钢液还原，炉底吹强度控制为2.0NL/min/t，LF后期重点任务是采用软吹搅拌去除夹杂物，底吹强度控制为0.4NL/min/t；LF结束后软吹6min。
对比例1
本实施例中冶炼的钢种为汽车结构钢，其主要成分要求如下表所示：
C/％ Si/％ Mn/％ P/％ S/％ Al/％ Nb/％
0.07 0.35 1.10 ≤0.018 ≤0.005 0.04 0.048
冶炼采用KR+转炉+LF+连铸的生产工艺，钢包容量为210吨，本实施例中连浇8炉该钢种。
8炉钢均采用KR工艺进行铁水预处理脱硫，转炉入炉前的铁水硫含量在0.0019％，通过铁水脱硫减少LF炉精炼脱硫的任务；
转炉冶炼过程中采用低硫废钢和低硫辅料，转炉严格防止回硫，炉出钢硫含量为0.0064％；
出钢量1/3时再加入215kg铝铁进行脱氧及合金化；
LF炉精炼过程中炉渣碱度按目标为4进行控制，精炼过程中加入285kg硅铁进行合金化，同时，炉渣中CaO％/Al2O3％比值前期(造渣、升温、合金化阶段)控制较高，为1.8，后期(合金化完成至精炼结束)为了防止渣中的CaO被还原，CaO％/Al2O3％比值控制为1.4；
实际LF结束后炉渣成分如下表所示：
CaO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO FeO MnO 碱度 CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
55.2 11.2 30.1 8.9 0.6 0.3 4.0 1.4
LF前期化渣和升温过程中炉底吹强度控制为3.0NL/min/t，保证化渣；LF中期减低底吹强度，减少炉渣乳化后被钢液还原，炉底吹强度控制为2.0NL/min/t，LF后期重点任务是采用软吹搅拌去除夹杂物，底吹强度控制为0.4NL/min/t；LF结束后软吹6min。
实施例1-3和对比例1冶炼情况如下表所示。
Figure BDA0003121041870000071
由上表可得，采用本发明实施例提供的方法来冶炼钢铁，后期浇铸过程平稳，未出现水口堵塞，浇铸过程没有更换结晶器浸入式水口，通过中间包钢水取样，钢液中氧化物夹杂物主要成分为Al2O3，CaO含量均控制10％以内，夹杂物数量密度在4.7-6.8个/mm2，通过对比例1和实施例数据对比可得，当硅铁加入钢水进行合金化的时机为精炼过程中时，会发生水口堵塞。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的方法通过冶炼全流程工序的优化，通过铁水预处理脱硫将硫含量控制在较低水平，转炉防止回硫，减轻了LF炉脱硫任务，为LF造中低碱度的炉渣提供了基础，低碱度渣降低了渣中CaO的还原；
(2)本发明实施例提供的方法通过控制硅铁合金添加顺序消除了硅铁合金中Ca元素的影响，降低了钢液增Ca；
(3)本发明实施例提供的方法通过LF炉底吹搅拌强度的控制，降低了顶渣乳化后CaO的还原；
(4)本发明实施例提供的方法通过炉渣CaO％/Al2O3％比分阶段控制，降低了CaO的还原，并促进夹杂物的去除；
(5)本发明实施例提供的方法将现有技术中钢液的高熔点钙铝酸盐夹杂物控制为氧化铝，降低了在水口内壁的粘附性，显著提高了可浇性。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括：
将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水，其中，在出钢过程中，出钢量在1/8-3/8时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/6-1/2时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化；
将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水。
2.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，在出钢过程中，出钢量在1/4时，向所述钢水加入硅铁，出钢量在1/3时，向所述钢水加入铝铁，用以进行脱氧和合金化。
3.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水中，控制炉渣的碱度为3-5。
4.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水中，在所述LF精炼的造渣、升温和合金化阶段，控制炉渣的CaO％/Al 2O3％的值为1.6-2.0，在所述LF精炼的合金化完成至精炼结束阶段，控制炉渣的CaO％/Al 2O3％的值为1.2-1.6。
5.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将所述钢水进行LF精炼，获得可浇性高的精炼钢水中，在所述LF精炼的前期阶段，控制底吹强度为2.5NL/min/t-4.0NL/min/t，在所述LF精炼的中期阶段，控制底吹强度为1.4NL/min/t-2.5NL/min/t；在所述LF精炼的末期阶段，控制底吹强度为0.2-1.0NL/min/t。
6.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，在所述LF精炼结束后，对所述钢水进行降杂底吹，所述降杂底吹的时间为5min-8min，所述降杂底吹的强度为0.2NL/min/t-1.0NL/min/t。
7.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，以质量计，所述铁水的硫含量控制在0.003-0.005％。
8.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，所述铁水经KR脱硫预处理获得。
9.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，所述冶炼加入的废钢为低硫废钢，所述冶炼加入的辅料为低硫辅料。
10.根据权利要求1所述的非钙处理提高钢液可浇性的冶炼方法，其特征在于，所述将铁水进行转炉冶炼，后出钢，获得钢水中，以质量计，所述钢水的硫含量控制在0.005-0.008％。
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