CN115141904B - 一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯及其冶炼工艺 - Google Patents

一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯及其冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯的冶炼工艺，包括如下步骤：对高炉铁水进行KR搅拌脱硫；然后将脱硫后的铁水转炉冶炼，得到转炉钢水；接下来对转炉钢水进行RH精炼处理，得到精炼钢水；最后将得到的精炼钢水连续浇注，得到所述连铸坯；其中转炉冶炼的出钢过程中加入铝，所述铝的加入量为(a*转炉终点自由氧‑b)kg/t，其中11≤a≤12，0.3≤b≤0.4。本发明还公开了上述冶炼工艺得到的连铸坯。本发明在转炉出钢过程加特定比例的铝脱氧升温，解决转炉出钢过程温降大、RH到站钢液自由氧含量高、钢液对炉渣二次氧化等问题；本发明得到的连铸坯夹杂物尺寸小，全氧含量低，便于制备高品质低碳冷轧基板。

Description

一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯及其冶炼工艺
技术领域
本发明涉及冷轧基板制备领域，具体涉及一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯及其冶炼工艺。
背景技术
低碳冷轧基板主要作为冷轧板的原料，广泛应用在汽车、家电、食品包装、建筑等行业，对表面质量要求较高。低碳冷轧基板常见缺陷包括夹渣、翘皮、砂眼、孔洞等，该类缺陷主要是由炼钢过程产生的大尺寸非金属夹杂物引起的。因此，非金属夹杂物的尺寸、数量是低碳冷轧基板炼钢过程控制的重点。
冶炼作为制备低碳冷轧基板的重要步骤，其工艺流程为KR脱硫→转炉冶炼→RH精炼(真空循环脱气精炼法)→连铸。但是现有的工艺中，主要存在以下问题：1)转炉出钢温度高，冶炼难度大，耐材损耗严重；2)转炉出钢温降较大，RH到站温度偏低，RH过程吹氧加铝升温，影响钢水洁净度；3)RH到站炉渣氧化性高，炉渣流动性差，吸附夹杂物能力差；4)RH到站时钢液自由氧含量高，导致钢液中自由氧向炉渣传递，增加炉渣的氧化性，制约炉渣改质效果；5)在RH工序进行二次炉渣改质，粉尘污染严重，改质效果差。
中国专利文献CN105671238A公开一种冷轧薄板钢渣的改质方法，通过转炉出钢结束后用Al基改质剂对钢渣脱氧，RH精炼结束后再次加入Al基改质剂对钢渣二次脱氧，解决了现有技术中钢渣氧化性强的问题，减少了钢中非金属夹杂物数量，提高冷轧板表面质量。但是，转炉终点温度高和出钢过程钢水温降大的问题仍未解决，并且该方法需要转炉炉后与RH精炼结束进行两次炉渣改质，工艺复杂，操作难度大，夹杂物尺寸和数量控制稳定性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于现有低碳冷轧基板的冶炼工艺中缺陷和最终得到的低碳冷轧基板夹杂物数量多，尺寸大的问题，从而提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯及其冶炼工艺。
为此，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯的冶炼工艺，包括如下步骤：
S1：对高炉铁水进行KR搅拌脱硫；
S2：将脱硫后的铁水转炉冶炼，得到转炉钢水；
S3：对转炉钢水进行RH精炼处理，得到精炼钢水；
S4：将得到的精炼钢水连续浇注，得到所述连铸坯；
步骤S2中，所述转炉冶炼的出钢过程中加入铝，所述铝的加入量为(a*转炉终点自由氧-b)kg/t，其中11≤a≤12，0.3≤b≤0.4。
进一步地，所述转炉终点自由氧为0.05～0.08wt％。
步骤S2中，在转炉出钢量达到钢包装入量的11.1-16.7wt％时，向钢包中加入石灰1-3kg/t，转炉出钢结束后加入炉渣改质剂，所述炉渣改质剂的加入量为(c*转炉终点自由氧-d)kg/t，其中40≤c≤50，0.5≤d≤0.8优选地，a＝11.2，b＝0.338，c＝45.2，d＝0.624。
进一步地，所述炉渣改质剂的组分包括15～25wt％的CaO，10～20wt％的Al2O3，25～30wt％的Al，5～10wt％的SiO2和15～20wt％CaF2。
进一步地，步骤S2中，转炉终点温度1640-1660℃，转炉终点碳含量0.03-0.05wt％，转炉终渣中T.Fe为15-18wt％，转炉出钢下渣量2-4kg/t。
步骤S2中，转炉出钢前2-3min，开启钢包底吹，底吹强度2.5-3.5NL/min/t，出钢过程底吹强度1.5-2.5NL/min/t，出钢结束后底吹强度0.5-1.0NL/min/t。
步骤S3中，RH精炼处理中，脱碳时间为5-7min，加入辅料合金化后循环时间5-8min；
所述脱碳为自然脱碳，脱碳过程中不进行吹氧；
所述辅料根据产品需要，包括铝粒、锰合金、碳粉等。
通过对转炉冶炼终点控制、出钢过程半镇静设计及出钢后炉渣改质工艺等，RH到站钢包炉渣成分T.Fe为5-8wt％，RH到站温度1610-1630℃，到站自由氧0.025-0.035wt％；
RH自然脱碳后，自由氧含量0.008-0.015wt％；
RH破空时，钢包炉渣成分T.Fe≤5wt％；
步骤S3和S4之间，RH破空到浇注开始之间的时间差为10-15min；
步骤S4中，连续浇注时塞棒氩气流量为8-12L/min。
冶炼过程中承载钢液的钢包空包时间≤60min。
本发明还提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯，由上述冶炼工艺制得，所述连铸坯中，碳含量0.02-0.07wt％，夹杂物的尺寸≤15μm，全氧含量≤15ppm。
本发明技术方案，具有如下优点：
(1)本发明在转炉出钢开始后到结束前的全过程的任意时间段加入特定比例的铝脱氧升温，控制RH到站钢液自由氧含量，抑制钢水中自由氧向炉渣的传递，解决转炉出钢过程温降大、RH到站钢液自由氧含量高、钢液对炉渣的二次氧化等问题。
(2)本申请通过在转炉出钢过程加入石灰，在出钢结束后加入炉渣改质剂，调整炉渣化学成分，降低炉渣氧化性，同时通过RH到站炉渣氧化性控制，抑制钢水中自由氧向炉渣传递，进一步降低炉渣氧化性。
(3)本发明通过对转炉出钢过程加料设计、出钢过程钢包底吹流量设计、连铸氩封优化、钢包状态管理等，达到以下技术效果：提高RH到站温度，降低转炉终点温度要求；降低RH到站自由氧含量，减弱钢水向炉渣的自由氧传质；降低RH到站炉渣氧化性，取消RH出钢后的第2次炉渣改质；降低合金化前的自由氧含量，减少内生夹杂物的数量，提高钢材的纯净度。
(4)本发明设计的冶炼工艺，解决了转炉出钢过程温降大的问题，提高RH到站温度，为RH处理创造合适的条件；通过优化造渣工艺获得低FeO活度、高CaO活度、低Al2O3活度的低熔点渣系，提高炉渣的流动性和吸附夹杂的能力，同时减少炉渣对钢液的二次氧化；通过控制RH到站合适的钢水自由氧含量，抑制钢水中自由氧向炉渣的传递，降低RH到站炉渣的氧化性。
(5)本发明得到的连铸坯夹杂物尺寸小，全氧含量低，便于制备高品质低碳冷轧基板。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯，钢种为DC01，碳含量0.02-0.04wt％，其具体冶炼工艺如下，其中钢包装入量为180t：
(1)对高炉铁水进行KR脱硫；
(2)将脱硫后的铁水转炉冶炼，得到转炉钢水，其中转炉吹炼终点温度1645-1658℃，转炉终点碳含量0.031-0.049wt％，转炉终渣T.Fe15.2-17.9wt％。出钢过程加入铝块，加入量为(11.2*转炉终点自由氧-0.338)kg/t，在转炉出钢量达到20～30t时，向钢包中加入石灰1-3kg/t，出钢结束后加入炉渣改质剂，改质剂加入量为(45.2*转炉终点自由氧-0.624)kg/t，转炉出钢下渣量2-4kg/t。其中炉渣改质剂的组分为19.7～25.3wt％的CaO，15.8～17.3wt％的Al2O3，25.2～28.8wt％的Al，7.2～9.5wt％的SiO2和18.1～19.9wt％CaF2，其他为杂质。转炉出钢前2-3min，开启钢包底吹，底吹流量479-620NL/min，出钢过程底吹流量297-441NL/min，出钢结束后底吹流量101-177NL/min。
具体转炉终点条件、出钢加料、出钢过程底吹控制参数如表1所示；
表1转炉终点条件、出钢加料、出钢过程底吹控制参数
(3)对转炉钢水进行RH精炼处理，RH到站钢包炉渣成分T.Fe5.2-7.7wt％，RH到站温度1611-1627℃，到站自由氧0.0287-0.0341wt％，RH脱碳过程禁止吹氧，自然脱碳5-7min后，钢液自由氧含量0.0097-0.0133wt％，根据成品成分要求，依次分别加入铝粒、金属锰、碳粉等，合金化后循环5-8min后，RH破空出钢，得到精炼钢水。
具体RH到站参数及其他过程控制参数如表2所示：
表2 RH到站参数及其他过程控制参数
(4)将得到的精炼钢水连续浇注，RH破空到连铸开浇之间时间为12-15min，连铸塞棒氩气流量9-10L/min，同时承载钢液的钢包空包时间≤60min，得到连铸坯。
具体连铸参数、钢包状态与成品质量如表3所示。
表3连铸参数、钢包状态与成品质量
实施例2
本实施例提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯，钢种为T-4，碳含量为0.04-0.07wt％，其具体冶炼工艺如下，其中钢包装入量为180t：
(1)对高炉铁水进行KR脱硫；
(2)将脱硫后的铁水转炉冶炼，得到转炉钢水，其中转炉吹炼终点温度1646-1660℃，转炉终点碳含量0.032-0.046wt％，转炉终渣T.Fe15.2-17.9wt％。出钢过程加入铝块，加入量为(11.2*转炉终点自由氧-0.338)kg/t，在转炉出钢量达到20～30t时，向钢包中加入石灰1-3kg/t，出钢结束后加入炉渣改质剂，改质剂加入量为(45.2*转炉终点自由氧-0.624)kg/t，转炉出钢下渣量2-4kg/t。炉渣改质剂的组分包括20.3～24.5wt％的CaO，17.2～19.7wt％的Al2O3，28.8～29.7wt％的Al，9.1～9.9wt％的SiO2和18.7～19.8wt％CaF2，其它为杂质。
转炉出钢前2-3min，开启钢包底吹，底吹流量468-600NL/min，出钢过程底吹流量321-432NL/min，出钢结束后底吹强度98-176NL/min/t。
具体转炉终点条件、出钢加料、出钢过程底吹控制参数如表4所示；
表4转炉终点条件、出钢加料、出钢过程底吹控制参数
(3)对转炉钢水进行RH精炼处理，RH到站钢包炉渣成分T.Fe5.6-7.5wt％，RH到站温度1614-1629℃，到站自由氧0.0266-0.0342wt％，RH脱碳5-7min后，钢液自由氧含量0.095-0.014wt％，依次分别加入铝粒、金属锰、碳粉等，合金化后循环5-8min后，RH破空出钢，RH破空出钢，得到精炼钢水。
具体RH到站参数及其他过程控制参数如表5所示：
表5 RH到站参数及其他过程控制参数
(4)将得到的精炼钢水连续浇注，RH破空到连铸开浇之间时间为11-13min，连铸塞棒氩气流量8-11NL/min，同时承载钢液的钢包空包时间≤60min。
具体连铸参数、钢包状态与成品质量如表3所示。
表6连铸参数、钢包状态与成品质量
对比例1
本对比例提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯，钢种为DC01，碳含量0.02-0.04wt％，其具体冶炼工艺如下，其中钢包装入量为180t：
工艺流程为KR脱硫-转炉冶炼-RH处理-连续浇注。转炉吹炼终点温度1680℃以上，转炉终点碳含量0.03-0.07wt％，转炉终渣T.Fe 18wt％以上。在转炉出钢量达到20～30t时，向钢包中加入石灰3-4kg/t，出钢结束后加入炉渣改质剂2-4kg/t钢，转炉出钢下渣量≤3kg/t。其中炉渣改质剂的组分为19.7～25.3wt％的CaO，15.8～17.3wt％的Al2O3，25.2～28.8wt％的Al，7.2～9.5wt％的SiO2和18.1～19.9wt％CaF2，其他为杂质。因转炉终点要求较高温度，转炉终渣的氧化性高，RH到站钢包炉渣成分T.Fe 10wt％以上。转炉出钢过程不添加铝块，出钢温降大，RH到站温度≤1600℃，到站温度低，RH脱碳过程需吹氧加铝升温，导致钢液中夹杂物数量多。同时，为了满足脱碳要求，RH到站自由氧0.045-0.065wt％，钢液中氧含量向炉渣传质，影响炉渣改质效果。RH脱碳5-7min后，钢液自由氧含量0.030-0.045wt％，依次分别加入铝粒、金属锰、碳粉等，合金化后循环5-10min后，RH破空出钢。RH到站钢包炉渣成分T.Fe 8-10wt％。RH破空到连铸开浇之间时间为11-13min，连铸塞棒氩气流量5-11NL/min，同时承载钢液的钢包空包时间≤60min。最终成品中夹杂物的尺寸主要分布在25-35μm之间，全氧为20-30ppm。
对比例2
本对比例提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯，钢种为DC01，碳含量0.02-0.04wt％，其中钢包装入量为180t，和实施例1的区别在于，提高铝的加入量，其具体冶炼工艺如下：
工艺流程为KR脱硫-转炉冶炼-RH处理-连续浇注。转炉吹炼终点温度1658℃，转炉终点碳含量0.035wt％，转炉终渣T.Fe 17.2wt％。在转炉出钢量达到20～30t时，向钢包中加入石灰412kg，同时出钢过程加入200kg铝块，出钢结束后加入炉渣改质剂447kg，转炉出钢下渣量400kg。其中炉渣改质剂的组分为19.7～25.3wt％的CaO，15.8～17.3wt％的Al2O3，25.2～28.8wt％的Al，7.2～9.5wt％的SiO2和18.1～19.9wt％CaF2，其他为杂质。因转炉出钢过程加入过量的铝块，RH到站钢液自由氧含量0.0078wt％，RH到站钢包炉渣成分T.Fe6wt％，RH到站温度1632℃。因RH到站温度高，需要在后期加入一定量冷却废钢，恶化钢液洁净度，同时增加冶炼成本。因RH到站自由氧含量低，难以满足RH处理前期脱碳需要，因此需要吹氧脱碳，因此RH脱碳7min后，钢液自由氧含量0.0356wt％，依次分别加入铝粒、金属锰、碳粉等，合金化后循环5-10min后，RH破空出钢。因RH脱碳阶段吹氧脱碳，对炉渣进行二次氧化，RH破空时钢包成分T.Fe 8.3wt％，炉渣氧化性强，会在后期对对钢液二次氧化，恶化钢水洁净度。RH破空到连铸开浇之间时间为12min，连铸塞棒氩气流量9NL/min，同时承载钢液的钢包空包时间55min。
最终成品中夹杂物的尺寸主要分布在30-50μm之间，全氧在25-40ppm。
对比例3
本对比例提供一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯，钢种为DC01，碳含量0.02-0.04wt％，其中钢包装入量为180t，和实施例1的区别在于，改变冶炼工艺中的部分参数，其具体冶炼工艺如下：
工艺流程为KR脱硫-转炉冶炼-RH处理-连续浇注。转炉吹炼终点温度1647℃，转炉终点碳含量0.049wt％，终点氧含量0.0876wt％，转炉终渣T.Fe22.3wt％。在转炉出钢量达到20～30t时，向钢包中加入石灰421kg，同时出钢过程加入75kg铝块，出钢结束后加入炉渣改质剂400kg/t钢，转炉出钢下渣量400kg。其中炉渣改质剂的组分为19.7～25.3wt％的CaO，15.8～17.3wt％的Al2O3，25.2～28.8wt％的Al，7.2～9.5wt％的SiO2和18.1～19.9wt％CaF2，其他为杂质。
因转炉吹炼终点炉渣T.Fe含量高，RH到站炉渣T.Fe含量高，达到12.3wt％，因转炉终点自由氧含量高，RH到站自由氧含量高，达到0.0555wt％，钢液自由氧向炉渣扩散，影响RH到站炉渣的改质效果。RH到站温度1628℃。因RH到站自由氧含量高，RH脱碳7min后，钢液自由氧含量较高，达到0.0388wt％，后续脱氧合金化产生的夹杂物数量多。依次分别加入铝粒、金属锰、碳粉等，合金化后循环5-10min后，RH破空出钢。因RH到站炉渣氧化性高，RH破空时钢包成分T.Fe 9.3wt％，炉渣氧化性强，会在后期对对钢液二次氧化，恶化钢水洁净度。
RH破空到连铸开浇之间时间为13min，连铸塞棒氩气流量9NL/min，同时承载钢液的钢包空包时间42min。尽管部分设计可以解决部分问题，但是因炉渣改质效果差、脱氧产生的夹杂物多，最终成品中夹杂物的尺寸主要分布在30-50μm之间，全氧在25-40ppm。
试验例1
将实施例1中炉号为A1得到的连铸坯制备低碳冷轧基板，具体制备工艺如下：
将实施例1中炉号为A1的合格铸坯通过传送辊运转到加热炉里进行加热，加热到900～1200℃，从加热炉转出并利用高压水除鳞，铸坯表面氧化皮去除后进行粗轧。粗轧后的带钢经过高压水二次除鳞后，在精轧机进行轧制，然后层流冷却，卷取机卷取，打捆机打捆，称重贴标，得到合格的热轧钢卷即冷轧基板。
得到的低碳冷轧基板无表面结疤、翘皮、砂眼、孔洞等缺陷，并对其进行性能测试，其抗拉强度、冲击性能均达到国标要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于制备低碳冷轧基板的连铸坯的冶炼工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对高炉铁水进行KR搅拌脱硫；
S2：将脱硫后的铁水转炉冶炼，得到转炉钢水；
S3：对转炉钢水进行RH精炼处理，得到精炼钢水；
S4：将得到的精炼钢水连续浇注，得到所述连铸坯；
步骤S2中，所述转炉冶炼的出钢过程中加入铝，所述铝的加入量为（a×转炉终点自由氧-b）kg/t，其中11≤a≤12，0.3≤b≤0.4；
所述转炉终点自由氧为0.05~0.08wt%；
步骤S2中，在转炉出钢量达到钢包装入量的11.1-16.7wt%时，向钢包中加入石灰1-3kg/t，转炉出钢结束后加入炉渣改质剂，所述炉渣改质剂的加入量为（c×转炉终点自由氧-d）kg/t，其中40≤c≤50，0.5≤d≤0.8。
2.根据权利要求1所述的冶炼工艺，其特征在于，a=11.2，b=0.338，c=45.2，d=0.624。
3.根据权利要求1或2所述的冶炼工艺，其特征在于，炉渣改质剂的组分包括15~25wt%的CaO，10~20wt%的Al2O3，25~30wt%的Al，5~10wt%的SiO2和15~20wt%CaF2。
4.根据权利要求3所述的冶炼工艺，其特征在于，步骤S2中，转炉终点温度1640-1660℃，转炉终点碳含量0.03-0.05wt%，转炉终渣中T.Fe 为15-18wt%，转炉出钢下渣量2-4kg/t。
5.根据权利要求4所述的冶炼工艺，其特征在于，步骤S2中，转炉出钢前2-3min，开启钢包底吹，底吹强度2.5-3.5NL/min/t，出钢过程底吹强度1.5-2.5NL/min/t，出钢结束后底吹强度0.5-1.0NL/min/t。
6.根据权利要求5所述的冶炼工艺，其特征在于，步骤S3中，RH精炼处理中，脱碳时间为5-7min，加入辅料合金化后循环时间5-8min；
所述脱碳为自然脱碳，脱碳过程中不进行吹氧；
步骤S3和S4之间，RH破空到浇注开始之间的时间差为10-15min；
步骤S4中，连续浇注时塞棒氩气流量为8-12L/min。
7.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，冶炼过程中承载钢液的钢包空包时间≤60min。
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