CN117488172A - 一种高纯净度spa-h钢水生产方法 - Google Patents

一种高纯净度spa-h钢水生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高纯净度SPA‑H钢水生产方法，属于钢铁冶炼领域，水成分的质量百分比控制为：C：0.07％～0.10％，Si：0.35％～0.45％，Mn：0.43％～0.53％，P：0.075％～0.100％，S≤0.010％，Cr：0.30％‑0.36％，Cu：0.25％‑0.31％，Ni：0.05％‑0.09％，Alt：0.015％‑0.050％，余量为铁和微量的不可避免的杂质；生产方法包括铁水→转炉冶炼→LF精炼：LF精炼步骤中进行两次配Si操作；钢包底部氩气软吹镇静采用一次软吹，不进行喂钙线钙处理。与现有技术相比较，可提高钢水洁净度，具有环保受控，降本增效的特点。

Description

一种高纯净度SPA-H钢水生产方法
技术领域
本发明为发明专利《一种提高耐候钢冶炼纯净度的方法》(2022108941741)的分案申请，涉及一种钢铁冶炼工艺，特别是一种高纯净度SPA-H钢水生产方法。
背景技术
目前耐候钢(高Si低Mn)生产工艺一般采用铁水→氧气顶底复吹转炉→LF精炼→钢包底部氩气软吹→钙处理→钢包底部氩气软吹→薄板坯连铸连轧。其中的钙处理工工序，用以将铝脱氧钢中高熔点尖晶石类夹杂物和硫化钙等变性为低熔点的钙铝酸盐(12CaO·7Al2O3、3CaO·Al2O3)，来解决水口堵塞问题。目前行业通用无缝钙线、硅钙线、钙铁线进行钙处理，受Ca在钢中溶解度小的原因，部分金属Ca在上升过程中，无法被钢液吸收，气化形成钙气泡。钙气泡在离开钢液时与空气中的氧以及渣中的氧发生剧烈的氧化反应，形成喷溅导致钢水二次氧化，不仅污染了钢水，破坏钢水洁净度，甚至对现场环境产生不利。
由于钢中夹杂物数量、形状、尺寸的要求决定了钢种和产品用途，因此钢水洁净度的控制一直是炼钢工作人员追求的目标。
本公司《一种免钙处理镇静洁净钢生产工艺》(CN2018100948303)摆脱钙处理工艺环节，且避免了高熔点铝酸盐易发生絮流的问题，改进钢板的成型性能，但是该技术是通过软吹20-30min促进Al2O3夹杂物上浮，并未进行对残留在钢水中的Al2O3夹杂物进行变性处理，仍然存在浇铸过程絮流问题；且需要进行铁水预处理，工艺路线繁杂。此外，该工艺并不能应用于含Cr耐候钢生产，无法满足耐候钢钢水可浇性要求。
因此，迫切需要一种控制耐候钢钢水二次氧化的新工艺，在钢水质量稳定前提下，减少常规钙处理过程产生钢水氧化的生产工艺方法，以实现提高钢水洁净度，环保受控，降本增效的目的。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种高纯净度SPA-H钢水生产方法。在SPA-H钢上采用合金钙处理生产新工艺，取消常规钙线进行钙处理，控制钢水中Ca含量，降低钢水氧化，提高钢水洁净度，既能取消钙线消耗，降低生产成本，又能减少烟气外溢，改善现场环境，而且可长期稳定性生产，对产品质量的提升和客户市场应用均有大的提升，为公司创造更大直接和间接效益。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种高纯净度SPA-H钢水生产方法，其特征在于：钢水成分的质量百分比控制为：C：0.07％～0.10％，Si：0.35％～0.45％，Mn：0.43％～0.53％，P：0.075％～0.100％，S≤0.010％，Cr：0.30％-0.36％，Cu：0.25％-0.31％，Ni：0.05％-0.09％，Alt：0.015％-0.050％，余量为铁和微量的不可避免的杂质；生产方法包括铁水→转炉冶炼→LF精炼：
S1、铁水：无需脱S预处理；
S2、转炉冶炼：氧气顶底复吹转炉；
S3、LF精炼：
(1)转炉出钢过程不进行Si、Mn合金化，仅根据终点[C]进行Cr合金化；
(2)LF到站根据氩站成分配加硅锰，使Mn含量达到目标内控下限再减去0.02～0.07％；配加硅铁，使Si含量达到0.15～0.20％；搅拌2-3min后喂铝线配铝，使Als含量达到目标值；
(3)精炼炉造渣过程配Mn至目标值，不配Si；
(4)钢水温度加热至1590℃～1600℃后，在脱硫大搅结束前0.5min-1min加入硅铁，进行二次配Si至目标成分；
(5)钢包底部氩气软吹镇静采用一次软吹，软吹时间≥12min，不进行喂钙线钙处理。
进一步的，上述的转炉冶炼步骤中，控制转炉终点温度≥1620℃，[O]：250-450ppm。
进一步的，上述转炉出钢Cr合金化中，若出钢C：0.09％-0.10％，高碳铬铁加入量2.0-2.5kg/吨钢；若出钢C≤0.09％，高碳铬铁加入量3.5-4.4kg/吨钢。
进一步的，上述LF精炼中，二次配Si时，硅铁加入前确保硫脱到内控值≤0.010％。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1、通过本办法，取消耐候钢喂钙线工序，有效提升钢水洁净度和可浇性要求，夹杂物上浮、吸附效果明显，产品成分合格率达到100％；
2、省却了钙处理成本，吨钢降本4元/t，年降本额数百万元；
3、在现场烟尘控制、客户使用等方面也有改善和提升。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
出于以下详细描述的目的，应该理解的是，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代变型和步骤次序。此外，除了在任何操作实例中或在另外指示的地方以外，所有表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。至少，并且不企图限制对权利要求书的范围的相等物的原理的应用，每个数字参数应至少按照报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来理解。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地含有某些由其相应测试测量值中所发现的标准差必然造成的误差。
还应理解的是，本文陈述的任何数值范围旨在包含所有其中纳入的子范围。例如，“1到10”的范围旨在包含所有介于(及包含)所陈述的最小值1及所陈述的最大值10之间的子范围，也就是说，具有等于或大于1的最小值及等于或小于10的最大值。
在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包含复数并且复数涵盖单数。另外，在本申请中，除非另有明确说明，否则“或”的使用意指“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。进一步地，在本申请中，除非另外特别说明，否则“一个”或“一种”的使用意指“至少一个/种”。例如，“一种”第一材料、“一种”涂料组合物等是指这些项目中的任何项目中的一个或多个项目。
本发明提供一种提高耐候钢冶炼洁净度的方法，通过在耐候钢上采用合金钙处理的新工艺，取消常规钙线钙处理的工序，降低钢水氧化，提供洁净度更高的钢水，为耐候钢市场提供更加优质的产品。
为达到上述目的，本发明技术方案为：铁水→转炉冶炼→LF精炼→连铸。
S1、铁水：
无特殊要求，也无需脱S预处理。
S2、转炉冶炼：
在转炉中对铁水进行初炼，氧气顶底复吹转炉。控制转炉终点温度≥1620℃，[O]：250-450ppm。
S3、LF精炼：
(1)转炉出钢过程不进行Si、Mn合金化，仅根据终点[C]进行Cr合金化。具体为：若出钢C：0.09％-0.10％，高碳铬铁加入量2.0-2.5kg/吨钢；若出钢C≤0.09％，高碳铬铁加入量3.5-4.4kg/吨钢。
(2)LF到站根据氩站成分配加硅锰，使Mn含量达到目标内控下限再减去0.02～0.07％；配加硅铁，使Si含量达到0.15～0.20％。搅拌2-3min后喂铝线配铝，使Als含量达到目标值。
(3)精炼炉造渣过程配Mn至目标值，不配Si。
(4)钢水温度加热至1590℃～1600℃后，在脱硫大搅结束前0.5min-1min加入硅铁，进行二次配Si至目标成分(0.35％-0.45％)，硅铁加入前确保硫脱到内控值≤0.010％，保证硅铁完全熔化，取样化验成分。
(5)钢包底部氩气软吹镇静采用一次软吹，软吹时间≥12min，不进行喂钙线钙处理。
获得钢水，进入后续连铸工序。
技术方案中未述及的部分为现有技术，按照现有技术的工艺和参数操作即可。
本发明“二次配Si法”：精炼炉到站首次配Si至0.15％～0.20％，在造渣完毕后采用二次配Si至目标成分0.35％-0.45％。硅铁冶炼的工艺是通过焦炭燃烧产生CO，在高温下还原硅石中的SiO2。由于硅石中伴生CaO，所以硅铁中含有一定量的金属Ca。通过控制加入时机和加入量，利用合金中的金属Ca实现钙处理，从而达到夹杂物变性的目的。但实际生产中，各批次Ca含量并不稳定一致，一般在1.0％-2.0％之间，而本发明的“二次配Si法”不仅保证合金熔化效果，还能保证中包Ca的稳定性。
现已钢种SPA-H的生产过程为例，钢水成分的质量百分比控制为：C：0.07％～0.10％，Si：0.35％～0.45％，Mn：0.43％～0.53％，P：0.075％～0.100％，S≤0.010％，Cr：0.30％-0.36％，Cu：0.25％-0.31％，Ni：0.05％-0.09％，Alt：0.015％-0.050％，余量为铁和微量的不可避免的杂质。
实施例1-4的LF精炼工序中：
(1)转炉出钢过程根据终点[C]进行Cr合金化；若出钢C：0.09％-0.10％，高碳铬铁加入量2.0-2.5kg/吨钢；若出钢C≤0.09％，高碳铬铁加入量3.5-4.4kg/吨钢。
(2)LF到站根据氩站成分配加硅锰至Mn到目标内控下限再减去0.05％～0.08％，实施例组为0.038％-0.041％、配加硅铁至Si达到0.15％～0.20％，搅拌2min～3min后喂铝线，配铝至Als达到0.010％～0.020％。
(3)精炼炉造渣过程配Mn至目标值(0.43％～0.53％)。
(4)钢水温度加热至1590℃～1600℃后，在脱硫大搅结束前1min加入硅铁，进行二次配Si至0.35％-0.45％，硅铁加入前确保硫脱到S≤0.010％，保证硅铁完全熔化，取样化验成分。
对比例1：为现有工艺。
(1)转炉出钢过程中配Mn至0.39％～0.41％、配Si至0.28％～0.31％、配Cr至目标值；
(2)LF到站根据氩站成分，脱硫前配加硅锰、硅铁及其它合金，精炼离站成分满足钢种要求。
(3)喂钙线钙处理，其中钙线使用量为50-60m/炉(开浇炉70-100m/炉)，并采用二次软吹(钙处理前软吹≥5min,钙处理后软吹时间≥7min)。
对比例2：单纯去除钙处理步骤，改为一次软吹≥12min；其他工艺步骤参数与对比例1相同。
其他工序参数，实施例1-4和对比例相同。
实施例1-4和对比例的Si、Mn、Alt合金化情况如下表：
1、终产品钢成分对比如下表：
由上表可见，实施例1-4、对比例1所得钢水成分稳定，符合产品要求。而对比例2中Al2O3夹杂物无变性，在钢水中成絮状，上浮困难，易在水口内部聚集，造成连铸浇铸过程发生严重絮流，无法继续生产。
通过本发明工艺的实施，实施例1～4组所得钢水与喂无缝钙线进行钙处理的对比例1中包Ca含量相当，可浇性良好，连铸钢水浇铸过程无絮流发生。
各实施例组取消喂无缝钙线进行钙处理，中包氧较对比例1(现有技术)低5-15Ppm，避免了无喂钙线工艺产生钢水翻腾喷溅导致的钢水二次氧化，洁净度明显提高。
2、各组成本比较
铝耗t 电石t 钙线t 到站温度℃ 离站温度℃ 加热时间min 电耗kwh
实施例1 0.128 0.075 0.000 1565.0 1583.1 12.1 3527.7
实施例2 0.126 0.070 0.000 1558.0 1582.3 14.1 4227.7
实施例3 0.125 0.070 0.000 1560.0 1581.5 13.1 3927.7
实施例4 0.112 0.072 0.000 1567.0 1580.7 12.1 3427.7
对比例1 0.133 0.083 0.0229 1559.0 1581.9 16.7 4724.5
对比例2 0.130 0.076 0.000 1562.0 1580.2 13.9 4027.7
各实施例组无钙线成本，且降低了电石、铝制品消耗，且能够减少钢水翻腾产生的温降，对温度控制有一定的优势，因此电耗更低，较现有技术(对比例1)具有成本优势，洁净节能。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高纯净度SPA-H钢水生产方法，其特征在于：钢水成分的质量百分比控制为：C：0.07％～0.10％，Si：0.35％～0.45％，Mn：0.43％～0.53％，P：0.075％～0.100％，S≤0.010％，Cr：0.30％-0.36％，Cu：0.25％-0.31％，Ni：0.05％-0.09％，Alt：0.015％-0.050％，余量为铁和微量的不可避免的杂质；生产方法包括铁水→转炉冶炼→LF精炼：
S1、铁水：无需脱S预处理；
S2、转炉冶炼：氧气顶底复吹转炉；
S3、LF精炼：
(1)转炉出钢过程不进行Si、Mn合金化，仅根据终点[C]进行Cr合金化；
(2)LF到站根据氩站成分配加硅锰，使Mn含量达到目标内控下限再减去0.02～0.07％；配加硅铁，使Si含量达到0.15～0.20％；搅拌2-3min后喂铝线配铝，使Als含量达到目标值；
(3)精炼炉造渣过程配Mn至目标值，不配Si；
(4)钢水温度加热至1590℃～1600℃后，在脱硫大搅结束前0.5min-1min加入硅铁，进行二次配Si至目标成分；
(5)钢包底部氩气软吹镇静采用一次软吹，软吹时间≥12min，不进行喂钙线钙处理。
2.根据权利要求1所述的高纯净度SPA-H钢水生产方法，其特征在于：所述的转炉冶炼步骤中，控制转炉终点温度≥1620℃，[O]：250-450ppm。
3.根据权利要求1所述的高纯净度SPA-H钢水生产方法，其特征在于：转炉出钢Cr合金化中，若出钢C：0.09％-0.10％，高碳铬铁加入量2.0-2.5kg/吨钢；若出钢C≤0.09％，高碳铬铁加入量3.5-4.4kg/吨钢。
4.根据权利要求1所述的高纯净度SPA-H钢水生产方法，其特征在于：所述LF精炼中，二次配Si时，硅铁加入前确保硫脱到内控值≤0.010％。
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