CN114737020A - 一种炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，所述方法具体如下：S1、减少炼钢过程钢水中S元素、N元素含量波动；S2、基于连铸中包钢水的有效钛目标值确定当前炉次RH精炼过程中所需加入的钛铁量。本发明提出了一种炼钢过程钢水有效钛的稳定控制方法，使得钢水中的有效钛成分的控制更为精准，使产品性能稳定性大幅提高，改判率降低，减少生产重复投料，订单交付周期缩短，客户满意度提升。
Description
技术领域
本发明属于冶金炼钢技术领域，更具体地，本发明涉及一种炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法。
背景技术
近年来国内外钢厂将目光投向了汽车板领域，生产制造水平也不断提升，高端汽车板将成为未来市场的主流，带来的边际效益也将显著提升。但随着汽车板市场竞争日益激烈和客户使用要求的提高，客户对汽车板产品的性能要求逐步提升。
如当前QSTE系列酸洗板采用Ti微合金化钢代替Nb微合金化高强钢，一方面可使制造成本大幅降低，另一方面有利于热轧轧制，得到良好的表面性能。但微Ti合金高强钢在国内应用较少，其主要原因是因为微Ti合金钢中TiC析出强化不稳定导致力学性能波动较大，合格率较低，造成了较高的改判率。导致TiC析出不稳定主要是Ti作为单一微合金化元素加入钢中，首先和钢中的N元素形成TiN，剩余的Ti元素将结合钢液中的S元素形成Ti4C2S2。随着钢液中Ti含量继续增加，Ti和C结合形成TiC，在低温析出中起到析出强化作用，这部分钛称之为有效钛。对钢卷产品性能影响较大的主要是这部分钛的含量，影响有钛Ti作用的关系式：有效Ti＝Ti(加入)-3.42N-1.5S。
由于炼钢生产过程S元素、N元素含量控制难度大及钛元素收得率不稳定等因素，导致有效钛波动较大，进一步影响产品力学性能波动，导致产品性能合格率低；另外，精炼过程调整成分主要依靠操作工的主观经验，不同操作工的技能水平也会导致有效钛控制的波动。
发明内容
本发明提供一种炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，在减少S元素、N元素波动的基础上，实现钢水有效钛成分的高精度控制。
本发明是这样实现的，一种炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，所述方法具体如下：
S1、减少炼钢过程钢水中S元素、N元素含量波动；
S2、基于连铸中包钢水的有效钛目标值确定当前炉次RH精炼过程中所需加入的钛铁量。
进一步的，当前炉次RH精炼过程中所需加入的钛铁量的确定方法具体如下：
在上一炉次结束时，获取上一炉次的钛含量损失[Ti]损失、连铸中包钢水的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率，进而计算近期连续生产炉次的钛含量损失平均值、连铸中包钢水的N含量平均值及钛铁合金的钛收得率平均值，作为当前炉次的钛含量损失值[Ti]损失、连铸中包钢水的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率；
获取当前炉次吹氩站试样中的S含量[S]氩站、当前钢水重量W钢水及钛铁合金的品位β钛铁品位；
基于当前炉次的前炉次的钛含量损失[Ti]损失，连铸中包钢水的N含量[N]中包及吹氩站试样中的S含量[S]氩站，当前钢水重量W钢水、钛铁合金的钛收得率η收得率及铁合金的品位β钛铁品位来计算当前炉次RH精炼过程所需加入的钛铁量WRH钛铁加入量。
进一步的，RH精炼过程所需加入钛铁量WRH钛铁加入量的计算模型具体如下：
WRH钛铁加入量＝([Ti]中包有效钛目标+3.42*[N]中包+1.5*[S]氩站+[Ti]损失)W钢水量*10/(β
钛铁品位*η收得率)；
其中，WRH钛铁加入量表示RH精炼过程加入的钛铁量，[N]中包表示连铸中包钢水中的N元素含量，[S]氩站表示吹氩站钢水中的S元素含量，[Ti]损失表示RH精炼结束至中包浇铸开始过程中钢水中钛含量损失，[Ti]中包有效钛目标表示连铸中包钢水中有效钛的目标值，W钢水量表示钢水重量，β钛铁品位表示钛铁合金的品位，η收得率表示RH精炼加入钛铁合金收得率。
进一步的，钛含量损失[Ti]损失发生在RH精炼结束至中包浇铸开始过程中，其计算方法具体如下：
分别采集RH精炼结束时的钢水钛含量[Ti]RH终点及连铸浇注开始时钢水的钛含量[Ti]中包，则[Ti]损失＝[Ti]RH终点-[Ti]中包。
进一步的，钢水中S元素含量的稳定控制方法具体如下：
首先，控制KR铁水预处理终点的S含量低于目标S含量；其次，在转炉中加入低硫废钢。
进一步的，目标S含量为0.003％。
进一步的，钢水中N元素含量的稳定控制方法具体如下：
首先，转炉吹炼过程中底吹气体为氩气，减少钢水吹炼过程钢水增氮；
其次，在转炉出钢过程采用留氧出钢，即钢水中的氧含量保持在设定的氧含量范围内，避免转炉出钢过程完全脱氧导致钢水增氮；
最后，RH进站后测温定氧，根据定氧结果加入脱氧用铝和合金化用铝。
进一步的，设定的氧含量范围为50-150ppm。
进一步的，钛铁合金的钛收得率η收得率的计算方法为：
计算RH精炼结束时钢水中增加的钛含量与RH精炼过程中加入的钛铁合金中钛含量的比值，即为钛铁合金的钛收得率η收得率。
本发明提出了一种炼钢过程钢水有效钛的稳定控制方法，使得钢水中的有效钛成分的控制更为精准，使产品性能稳定性大幅提高，改判率降低，减少生产重复投料，订单交付周期缩短，客户满意度提升；因冲压开裂等抱怨和质量异议减少，有利于汽车板产品的牌号形象和市场竞争力；此外，钢水有效钛得以高精度控制，实现了汽车用单Ti合金高强钢替代Nb、Mn合金化成分体系，制造成本得以大幅降低，热轧轧制更加稳定，产品的表面性能更好；
附图说明
图1为本发明实施例提供的炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
冶炼钢种的炼钢工艺为：铁水预处理→300t转炉→吹氩站→RH精炼→连铸工艺；最终化学成分调整在RH精炼过程，并以连铸浇铸过程的连铸中包取样分析结果作为冶炼钢种的最终代表成分，RH精炼过程的成分调整以命中连铸中包化学成分要求为目的，即为冶炼钢种设计需控制的目标成分。
图1为本发明实施例提供的炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法流程图，该方法具体如下：
S1、减少炼钢过程钢水中S元素、N元素含量波动；
在本发明实施例中，钢水中S元素含量的稳定控制方法具体如下：
首先，控制KR铁水预处理终点的S含量低于目标S含量(≤0.003％)，其次，在转炉中加入低硫废钢，一般采用厂内的废钢，其硫含量可控。
在本发明实施例中，钢水中N元素含量的稳定控制方法具体如下：
首先，转炉吹炼过程中，底吹气体为氩气，减少钢水吹炼过程钢水增氮；
其次，在转炉出钢过程采用留氧出钢，钢水中的氧含量为50-150ppm，避免转炉出钢过程完全脱氧导致钢水增氮；
转炉出钢过程根据转炉终点副枪定氧结果加入脱氧铝粒，避免转炉出钢过程完全脱氧导致钢水增氮的情况，铝的吨钢加入量在0.6-2.0kg/吨，石灰1000kg/炉，保证RH进站氧50-150ppm左右；
最后，RH进站后测温定氧，根据定氧结果加入脱氧用铝(全脱氧)和合金化用铝，RH全程采用深处理模式，深处理时间≥12min。
S2、基于连铸中包钢水的有效钛目标值确定当前炉次RH精炼过程中所需加入的钛铁量。
在本发明实施例中，当前炉次RH精炼过程中所需加入钛铁量的确定方法具体如下：
在上一炉次结束时，获取上一炉次的钛含量损失[Ti]损失、连铸中包钢水的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率，进而计算近期连续生产炉次的钛含量损失平均值、连铸中包钢水的N含量平均值及钛铁合金中的钛收得率平均值，作为当前炉次的钛含量损失值[Ti]损失、连铸中包钢水的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率；
由于冶炼过程钢水N元素含量在转炉出钢结束至连铸浇注过程一般会增大，且增大幅度波动相对较大，因此，将连铸中包中的N含量[N]中包的近期连续生产炉次的平均值当前炉次连铸中包钢水中的N含量。
钛含量损失发生在RH精炼结束至中包浇铸开始过程中，因此，其计算方法具体如下：
分别采集RH精炼结束时的钢水钛含量[Ti]RH终点及连铸浇注开始时钢水的钛含量[Ti]中包，则[Ti]损失＝[Ti]RH终点-[Ti]中包；
由于各炉次中的钛含量损失值[Ti]损失是存在波动的，因此，将近期连续生产炉次钛含量损失[Ti]损失的平均值作为当前炉次的钛含量损失[Ti]损失，钛铁合金中的钛收得率η收得率也是基于同样的理由，将近期连续生产炉次中钛铁合金的钛收得率平均值，作为当前炉次的钛铁合金的钛收得率η收得率。
钛铁合金中的钛收得率η收得率的计算方法为：
RH精炼结束时钢水中增加的钛含量与RH精炼过程中加入的钛铁合金中钛含量的比值，即为钛铁合金中的钛收得率η收得率。
获取当前炉次吹氩站试样中的S含量[S]氩站、当前钢水重量W钢水及钛铁合金的品位β钛铁品位；
由于冶炼过程钢水S成分含量在转炉出钢结束至连铸浇注过程是稳定的，因此，将当前炉次的吹氩站试样分析结果[S]成分作为中包钢水[S]化学成分参与计算。
基于当前炉次的前炉次的钛含量损失[Ti]损失，连铸中包的N元素含量[N]中包及吹氩站试样中的S含量[S]氩站，当前钢水重量W钢水、钛铁合金中的钛收得率η收得率及铁合金的品位β钛铁品位来计算当前炉次RH精炼过程所需加入的钛铁量WRH钛铁加入量；RH精炼过程所需加入钛铁量WRH钛铁加入量的计算模型具体如下：
WRH钛铁加入量＝([Ti]中包有效钛目标+3.42*[N]中包+1.5*[S]氩站+[Ti]损失)W钢水量*10/(β钛铁品位*η收得率)；
其中，WRH钛铁加入量为RH精炼过程加入的钛铁量，[N]中包表示连铸中包内钢水中的N元素含量，[S]氩站表示吹氩站内钢水中的S元素含量，[Ti]损失表示RH精炼结束至中包浇铸开始过程中钢水中钛含量损失，[Ti]中包有效钛目标表示连铸中包钢水中有效钛目标值，W钢水量表示钢水重量，单位为吨，β钛铁品位表示钛铁合金的品位，例如FeTi70表示钛含量70％的钛铁合金，η收得率表示RH精炼加入钛铁合金收得率；
基于上述RH精炼过程所需加入钛铁量WRH钛铁加入量的计算模型可知，在每个炉次结束时，基于当前炉次的钛含量损失[Ti]损失、连铸中包中的N含量[N]中包及钛铁合金中的钛收得率η收得率来更新近期连续生产炉次的钛含量损失平均值、中包中N含量平均值及钛铁合金中的钛收得率平均值，将更新后的近期连续生产炉次的钛含量损失平均值、中包中N含量平均值及钛铁合金中的钛收得率平均值作为下一炉次的相应参数值，因而，在下一炉次开始时，只需将当前炉次吹氩站试样中的S含量[S]氩站、当前钢水重量W钢水及钛铁合金的品位β钛铁品位(一般为该固定值)输入RH精炼过程所需加入钛铁量WRH钛铁加入量的计算模型，即可计算出当前炉次RH精炼过程所需加入钛铁量WRH钛铁加入量。
在本发明实施例中，在浇次单开(第一炉次)中的钛含量损失[Ti]损失、连铸中包中的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率均采用经验值，因此，在输入当前炉次吹氩站试样中的S含量[S]氩站、当前钢水重量W钢水及钛铁合金的品位β钛铁品位之外，还需设定含量损失[Ti]损失、连铸中包中的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率；在连浇炉次(非第一炉)中，损失[Ti]损失、连铸中包中的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率均为近期连续生产炉次的均值。
通过实例具体说明本专利。该方法涉及冶炼钢种的炼钢工艺流程为铁水预处理→300t转炉→吹氩站→RH精炼→连铸，具体实施例结果如下表。
实施例1：本实施例冶炼钢种为QSTE380TM，有效钛成分要求控制范围0.027～0.042％，目标0.035％，实施例结果如下表：
表1 QSTE380TM钢种有效钛控制结果表
实施例2：本实施例冶炼钢种为QSTE460TM，有效钛成分要求控制范围0.042～0.059％，目标0.052％，实施例结果如下表：
表2 QSTE460TM钢种有效钛控制结果表
本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，所述方法具体如下：
S1、减少炼钢过程钢水中S元素、N元素含量的波动；
S2、基于连铸中包钢水的有效钛目标值确定当前炉次RH精炼过程中所需加入的钛铁量。
2.如权利要求1所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，当前炉次RH精炼过程中所需加入的钛铁量的确定方法具体如下：
在上一炉次结束时，获取上一炉次的钛含量损失[Ti]损失、连铸中包钢水的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率，进而计算近期连续生产炉次的钛含量损失平均值、连铸中包钢水的N含量平均值及钛铁合金的钛收得率平均值，作为当前炉次的钛含量损失值[Ti]损失、连铸中包钢水的N含量[N]中包及钛铁合金的钛收得率η收得率；
获取当前炉次吹氩站试样中的S含量[S]氩站、当前钢水重量W钢水及钛铁合金的品位β钛铁品位；
基于当前炉次的前炉次的钛含量损失[Ti]损失，连铸中包钢水的N含量[N]中包及吹氩站试样中的S含量[S]氩站，当前钢水重量W钢水、钛铁合金的钛收得率η收得率及铁合金的品位β钛铁品位来计算当前炉次RH精炼过程所需加入的钛铁量WRH钛铁加入量。
3.如权利要求2所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，RH精炼过程所需加入钛铁量WRH钛铁加入量的计算模型具体如下：
WRH钛铁加入量＝([Ti]中包有效钛目标+3.42*[N]中包+1.5*[S]氩站+[Ti]损失)W钢水量*10/(β钛铁品位*η收得率)；
其中，WRH钛铁加入量表示RH精炼过程加入的钛铁量，[N]中包表示连铸中包钢水中的N元素含量，[S]氩站表示吹氩站钢水中的S元素含量，[Ti]损失表示RH精炼结束至中包浇铸开始过程中钢水中钛含量损失，[Ti]中包有效钛目标表示连铸中包钢水中有效钛的目标值，W钢水量表示钢水重量，β钛铁品位表示钛铁合金的品位，η收得率表示RH精炼加入钛铁合金收得率。
4.如权利要求2所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，钛含量损失[Ti]损失发生在RH精炼结束至中包浇铸开始过程中，其计算方法具体如下：
分别采集RH精炼结束时的钢水钛含量[Ti]RH终点及连铸浇注开始时钢水的钛含量[Ti]中包，则[Ti]损失＝[Ti]RH终点-[Ti]中包。
5.如权利要求1所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，钢水中S元素含量的稳定控制方法具体如下：
首先，控制KR铁水预处理终点的S含量低于目标S含量；其次，在转炉中加入低硫废钢。
6.如权利要求5所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，目标S含量为0.003％。
7.如权利要求1所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，钢水中N元素含量的稳定控制方法具体如下：
首先，转炉吹炼过程中底吹气体为氩气，减少钢水吹炼过程钢水增氮；
其次，在转炉出钢过程采用留氧出钢，即钢水中的氧含量保持在设定的氧含量范围内，避免转炉出钢过程完全脱氧导致钢水增氮；
最后，RH进站后测温定氧，根据定氧结果加入脱氧用铝和合金化用铝。
8.如权利要求7所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，设定的氧含量范围为50-150ppm。
9.如权利要求1所述炼钢过程有效钛成分的高精度控制方法，其特征在于，钛铁合金的钛收得率η收得率的计算方法为：
计算RH精炼结束时钢水中增加的钛含量与RH精炼过程中加入的钛铁合金中钛含量的比值，即为钛铁合金的钛收得率η收得率。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115505673A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-12-23 | 山东莱钢永锋钢铁有限公司 | 一种提高合金吸收率的方法 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104232831A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-12-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低碳超低硫钢冶炼方法 |
| CN110055375A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-26 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种超低碳超低硫钢冶炼工艺 |
| CN111440999A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-07-24 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种改善抗酸管线微观偏析的生产方法 |
-
2022
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Patent Citations (3)
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| Title |
|---|
| 张炯等: "真空精炼生产Ti微合金化Q345B热轧板生产实践", 现代冶金, vol. 48, no. 4, pages 43 - 47 * |
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| CN115505673A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-12-23 | 山东莱钢永锋钢铁有限公司 | 一种提高合金吸收率的方法 |
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