CN114182065A - 一种百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，涉及硅钢的制造技术领域，包括以下步骤：取优质废钢、生铁配料作为炉料，电炉冶炼，电炉冶炼，LF精炼、两次VD脱气，精炼包真空吹氩直注的工艺方法。其优点在于，本发明提供的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，采用本方法制造的百吨级大型超低氮硅钢钢锭，成分全部满足规范要求，其中氮含量控制在25ppm以下，氧含量控制在10ppm以下，氢含量控制在0.7ppm以下，硫含量控制0.002％以下，磷含量控制0.006％以下，铝含量控制0.020％以下。
Description
技术领域
本发明涉及硅钢的制造技术领域，更具体地说，涉及一种百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法。
背景技术
硅钢，一般指硅含量在1.0-4.5％，含碳量小于0.10％的硅合金钢。它具有导磁率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，主要用作电机、变压器中的磁性材料。为了提高磁感性能，降低磁滞损耗，要求其有害杂质含量越低越好。
硅钢，一般采用氧气转炉(或电弧炉)+AOD+连铸模式进行生产，其铸坯相对较小，百吨级大型硅钢钢锭目前国内无先例。
目前，核电机组设计大型电机用磁性材料，需要特大型硅钢钢板做磁性材料，且对该硅钢成分设计要求极其严苛，其中氮含量要求不大于30ppm，一般的连铸坯无法达到该尺寸及成分要求。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，该方法解决了百吨级大型超低氮硅钢钢锭，超低氮控制、低铝控制，常规精炼炉低碳精确控制的问题。
本发明提供一种百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，包括以下步骤：
S1：取优质废钢、生铁配料作为炉料，并进入S2步骤；
S2：电炉冶炼，将磷的含量脱至0.003％以下，同时将碳含量控制至0.003％以下，电炉内温度大于1650℃，并进入S3步骤；
S3：EBT电炉中进行卡渣放钢至精炼包中，在放钢过程中同时加入预脱氧剂和渣料，并进入S4步骤；
S4：精炼包进站后，加入硅钙粉2.0kg/t钢，并补加石灰15-18kg/t钢，萤石3-6kg/t钢，最大功率加热升温，待炉渣全部熔化，还原满15分钟后，加入硅铁10kg/t钢，硅钙粉2.0kg/t钢，继续加热还原，保持温度控制1600-1650℃，还原总时间大于40分钟后，并进入S5步骤；
S5：取样、加入主要合金，待主要合金成分满足规范后，升温至1670-1700℃，进行第一次真空处理，真空处理要求真空度不大于266Pa，有效真空时间45～50分钟，吹氩流量控制300-400L/min，并进入S6步骤；
S6：第一次真空结束后，再取样，调整碳含量至规范下限，升温至1640-1670℃，进行第二次真空处理，真空处理要求真空度不大于65Pa，有效真空时间30-35分钟，吹氩流量控制350-450L/min，并进入S7步骤；
S7：第二次真空结束后，再取样，微调成分至目标值，升温至1620-1630℃，加入硅钙合金0.5kg/t钢，吊出浇注，并进入步骤S8；
S8：采用精炼包真空吹氩直注方式浇注，精炼包水口经2次外引流后，滑板吹氩，吹氩流量150～200L/min，将精炼包直接座于真空罐上，保持真空罐密封，抽真空，当真空度小于65pa后，打开滑板浇注，浇注过程中通过水口进行吹氩，水口直径60mm，吹氩压力大于0.6Mpa，并进入步骤S9；
S9：浇注结束后，破坏真空，1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
进一步地，步骤S1中配入20-30吨炼钢生铁。
进一步地，步骤S3中的所述预脱氧剂为Si-Mn合金和铝锭，所述渣料为石灰。
进一步地，步骤S3中配入2.0kg/t钢的Si-Mn合金和0.5kg/t钢的铝锭以及500kg的石灰。
进一步地，步骤S5中所述主要合金为硅铁和金属锰。
进一步地，步骤S5中按规范下限加入硅铁，按目标值加入金属锰。
本发明提供的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，采用本方法制造的百吨级大型超低氮硅钢钢锭，成分全部满足规范要求，其中氮含量控制在25ppm以下，氧含量控制在10ppm以下，氢含量控制在0.7ppm以下，硫含量控制0.002％以下，磷含量控制0.006％以下，铝含量控制0.020％以下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
图1为本发明实施例提供的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法的流程示意图。请参照图1，本发明实施例提供的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，包括以下步骤：
S1：取优质废钢、生铁配料作为炉料，具体地，配入20-30吨炼钢生铁，并进入S2步骤；
S2：电炉冶炼，将磷的含量脱至0.003％以下，同时将碳含量控制至0.003％以下，电炉内温度大于1650℃，并进入S3步骤；
S3：EBT电炉中进行卡渣放钢至精炼包中，在放钢过程中同时加入预脱氧剂和渣料，预脱氧剂为Si-Mn合金和铝锭，渣料为石灰；具体地，配入2.0kg/t钢的Si-Mn合金和0.5kg/t钢的铝锭以及500kg的石灰，并进入S4步骤；
S4：精炼包进站后，加入硅钙粉2.0kg/t钢，并补加石灰15-18kg/t钢，萤石3-6kg/t钢，最大功率加热升温，待炉渣全部熔化，还原满15分钟后，加入硅铁10kg/t钢，硅钙粉2.0kg/t钢，继续加热还原，保持温度控制1600-1650℃，还原总时间大于40分钟后，并进入S5步骤；
S5：取样、加入主要合金，具体地，主要合金为硅铁和金属锰，按规范下限加入硅铁，按目标值加入金属锰，待主要合金成分满足规范后，升温至1670-1700℃，进行第一次真空处理，真空处理要求真空度不大于266Pa，有效真空时间45～50分钟，吹氩流量控制300-400L/min，并进入S6步骤；
S6：第一次真空结束后，再取样，调整碳含量至规范下限，升温至1640-1670℃，进行第二次真空处理，真空处理要求真空度不大于65Pa，有效真空时间30-35分钟，吹氩流量控制350-450L/min，并进入S7步骤；
S7：第二次真空结束后，再取样，微调成分至目标值，升温至1620-1630℃，加入硅钙合金0.5kg/t钢，吊出浇注，并进入步骤S8；
S8：采用精炼包真空吹氩直注方式浇注，精炼包水口经2次外引流后，滑板吹氩，吹氩流量150～200L/min，将精炼包直接座于真空罐上，保持真空罐密封，抽真空，当真空度小于65pa后，打开滑板浇注，浇注过程中通过水口进行吹氩，水口直径60mm，吹氩压力大于0.6Mpa，并进入步骤S9；
S9：浇注结束后，破坏真空，1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
本发明的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，采用本方法制造的百吨级大型超低氮硅钢钢锭，成分全部满足规范要求，其中氮含量控制在25ppm以下，氧含量控制在10ppm以下，氢含量控制在0.7ppm以下，硫含量控制0.002％以下，磷含量控制0.006％以下，铝含量控制0.020％以下。
需要说明的是，通过本发明的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，制造一炉硅钢，锭型80t，要求C：0.085～0.105％，N：≤30ppm、O：≤20ppm，H：≤1.5ppm。
炉料：20吨优质生铁+70吨优质船板边角料
电炉冶炼时，出钢P：0.003％，C：0.003％，出钢至30吨时加入：Al锭40kg，硅锰合金160kg，出钢加石灰500kg，出钢温度1670℃
精炼炉进站后，加硅钙粉160kg，石灰1300kg，萤石300kg，最大功率通电化渣、还原，15分钟后，加硅铁2000kg，继续加热还原。
40分钟后，测温、取样，升温至1650℃，按规范下限加入硅铁，锰按目标值加入金属锰，继续升温至1690℃，钢包至真空工位真空处理，真空度降至266Pa以下时，开始计时，真空过程中保持氩气流量控制350L/min左右，钢水暴露出渣面，45分钟后，真空结束。
回加热工位，取样、测温，定H：1.2ppm，取样分析，N：31ppm、C：0.065％，其余主要合金元素成分全部满足规范要求，升温至1660℃，喂C丝调整C含量至0.09％，钢包至真空工位进行二次真空处理，真空度降至65Pa以下时，开始计时，真空过程中保持氩气流量控制400L/min左右，钢水暴露出渣面，30分钟后，真空结束。
回加热工位，取样、测温，定H：0.9ppm，取样分析，N：25ppm、C：0.095％、Al：0.019％，其余合金元素成分全部满足规范要求，升温至1625℃，加入硅钙40kg，氩气流量调整至50L/min，吊出准备浇注。
浇注前，对水口进行2次外引流，放去填料并打开滑板吹氩，流量控制150L/min左右，将钢包座于真空罐上，真空罐抽真空直65Pa以下时，测温，温度1579℃，打开水口浇注，同时水口吹氩，氩气压力1MPa，根据钢水散流情况，适当调整吹氩压力至0.8MPa。钢水浇注至冒口目标位置后，关闭水口，破坏真空，加入第一批发热剂40kg，钢包调走后通过筛网加入第二批发热剂200kg，21小时后脱模，热送至锻造车间。
该钢锭锻件取样，C：0.10％，N：22ppm，O：7ppm，H：0.5ppm，S：0.001％，P：0.006％，其余合金元素及残余元素全部满足要求。
基于上文的描述可知，本发明优点在于：
1、本发明提供的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，采用本方法制造的百吨级大型超低氮硅钢钢锭，成分全部满足规范要求，其中氮含量控制在25ppm以下，氧含量控制在10ppm以下，氢含量控制在0.7ppm以下，硫含量控制0.002％以下，磷含量控制0.006％以下，铝含量控制0.020％以下。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取优质废钢、生铁配料作为炉料，并进入S2步骤；
S2：电炉冶炼，将磷的含量脱至0.003％以下，同时将碳含量控制至0.003％以下，电炉内温度大于1650℃，并进入S3步骤；
S3：EBT电炉中进行卡渣放钢至精炼包中，在放钢过程中同时加入预脱氧剂和渣料，并进入S4步骤；
S4：精炼包进站后，加入硅钙粉2.0kg/t钢，并补加石灰15-18kg/t钢，萤石3-6kg/t钢，最大功率加热升温，待炉渣全部熔化，还原满15分钟后，加入硅铁10kg/t钢，硅钙粉2.0kg/t钢，继续加热还原，保持温度控制1600-1650℃，还原总时间大于40分钟后，并进入S5步骤；
S5：取样、加入主要合金，待主要合金成分满足规范后，升温至1670-1700℃，进行第一次真空处理，真空处理要求真空度不大于266Pa，有效真空时间45～50分钟，吹氩流量控制300-400L/min，并进入S6步骤；
S6：第一次真空结束后，再取样，调整碳含量至规范下限，升温至1640-1670℃，进行第二次真空处理，真空处理要求真空度不大于65Pa，有效真空时间30-35分钟，吹氩流量控制350-450L/min，并进入S7步骤；
S7：第二次真空结束后，再取样，微调成分至目标值，升温至1620-1630℃，加入硅钙合金0.5kg/t钢，吊出浇注，并进入步骤S8；
S8：采用精炼包真空吹氩直注方式浇注，精炼包水口经2次外引流后，滑板吹氩，吹氩流量150～200L/min，将精炼包直接座于真空罐上，保持真空罐密封，抽真空，当真空度小于65pa后，打开滑板浇注，浇注过程中通过水口进行吹氩，水口直径60mm，吹氩压力大于0.6Mpa，并进入步骤S9；
S9：浇注结束后，破坏真空，1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
2.根据权利要求1所述的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S1中配入20-30吨炼钢生铁。
3.根据权利要求1所述的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S3中的所述预脱氧剂为Si-Mn合金和铝锭，所述渣料为石灰。
4.根据权利要求3所述的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S3中配入2.0kg/t钢的Si-Mn合金和0.5kg/t钢的铝锭以及500kg的石灰。
5.根据权利要求1所述的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S5中所述主要合金为硅铁和金属锰。
6.根据权利要求5所述的百吨级超低氮硅钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S5中按规范下限加入硅铁，按目标值加入金属锰。
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