含鋁鋼種的生產工藝的製作方法
2024-04-07 17:48:05
專利名稱：含鋁鋼種的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明是一種含鋁鋼種的生產工藝，特別是在電爐上冶煉生產鋁含量≥0.020％的鋼種的精煉及連鑄工藝，涉及冶金行業金屬冶煉技術領域。
由於鋁是對鋼的終脫氧、晶粒度、夾雜物和鋼材韌性特別是低溫衝擊韌性等有重大影響的金屬元素，優質鋼和專用鋼對鋁含量大多有嚴格要求。如船用錨鏈鋼，全鋁含量要求不低於0.020％，管線鋼以及含鈦、含硼的鋼種，含鋁要求大於0.015％。多年來的生產實踐表明鋼中鋁含量大於0.006％時可澆性差，造成鋼包水口和中間包水口堵塞(也稱縮頸、變流)、結晶器液面波動等非正常操作，打亂了煉鋼廠的正常生產節奏，影響到鑄坯的表面質量和內在質量，同時鋼水收得率降低，尤其是1302、1502等小斷面的鑄坯，含鋁鋼種的開發試驗比較困難。
目前，小方坯連鑄是生產鋁含量較高的鋼種，國內外還沒有成熟的工藝，由於小方坯連鑄水口內徑較小，而懸浮於鋼水中的Al2O3顆粒與鋼水接觸時高的界面能使它粘附到耐材表面，相互燒結並形成網狀Al2O3，易於沉積在水口附近而堵塞水口。如何降低鋼中氧含量，最大限度地減少難熔Al2O3夾雜，是控制小方坯連鑄含鋁鋼正常生產和澆鑄的重要技術。
本發明針對Al2O3易在水口內壁上沉積的原因，採取了以下技術方案來克服上述冶煉難點，從而實現本發明的目的。
Al2O3附著在水口內壁上存在兩種觀點1、由於鋼液與耐火材料接觸界面能的減少，使鋼液中接近水口的Al2O3質點易附著在水口內表面上。由於邊界層的渦流作用，細小的Al2O3粒子發生碰撞、燒結、長大，逐漸堵塞了水口通道。2、澆注時，水口內壁存在一層粘度較大的熔融玻璃(主要是SiO2.MnO.Al2O3)，而水口橫斷面鋼液流速呈拋物線分布，靠近水口附近流速很低，造成熔融玻璃體(主要是SiO2.MnO.Al2O3)吸附在鋼液中懸浮的固體Al2O3粒子----高熔點Al2O3的沉積，堵塞了水口通道。
Al2O3沉積觀點水口耐火材料孔隙中吸附氧，或由於注流下落運動造成的負壓，把空氣吸入水口內壁，與鋼液中鋁反應生成；懸浮於鋼液中的脫氧產物，在鋼水流經水口時，由於紊流作用，把Al2O3向水口表面輸送沉積下來；鋼液與水口表面潤溼，藉助於鋼液的脈動，把鋁傳送給水口表面與SiO2發生反應形成；鋼液經過水口時，因溫度低，使Al-O平衡發生移動，析出的氧與鋼中的鋁繼續反應，生成Al2O3；鋼中Al2O3的顆粒較小，因其熔點高，較粘稠，不能從鋼液中很快浮出，流經水口時，在鋼液中成軟化態的細小線條夾雜旋轉聚集，彼此接成鏈條，粘結在表面粗糙的水口內壁上，使水口變細，最後結瘤。
技術方案根據以上分析，本發明利用電爐生產含鋁鋼種，尤其是鋁含量大於0.020％的鋼種的電爐生產工藝，其技術方案為一種含鋁鋼種的生產工藝，具體的工藝步驟如下1、電爐EAF冶煉工序鐵水、廢鋼等冶煉原料倒入電爐，在電爐冶煉過程中，控制電爐終點碳≥0.02％，以便減少初煉鋼水的過氧化現象；採用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期採用四支爐壁氧槍同時供氧，在冶煉的熔化至熔清階段先關閉EBT偏心區氧槍，再關閉其中一支大流量氧槍，出鋼前3-5分鐘打開EBT槍，三個氧槍同時供氧；嚴禁出鋼下渣，電爐出鋼水時鋼渣不能隨鋼水流出，以減少鋁的燒損，最終達到減少脫氧產物產生的Al2O3夾雜物及延長Al2O3夾雜的上浮時間的目的；2、精煉工序包括鋼水加鋁、補鋁、餵絲、吹氬、供電、造渣；3、利用設有擋渣牆的中間包分離鋼水和懸浮鋼渣，以促進Al2O3夾雜上浮；4、連鑄工序採用全保護無氧化澆注，同時進行電磁攪拌。
所述的精煉工序，是指鋼包全程吹氬及脫氧產物變性處理，以促進Al2O3夾雜上浮；精煉時，以鋼水不裸露為原則，保證100～150l/min的吹氬流量；在鋼水溫度和成份達到要求時進行合適的餵絲處理，餵絲結束後保證足夠的軟吹氬時間；精煉位補鋁根據少補、早補的原則，電爐出鋼畢的鋼水到精煉烘烤位，迅速取第一個樣本，根據第一個樣本的分析結果，迅速補鋁；根據鋼中Si、Al的情況餵Si-Ca線，餵絲長度為100-300米之間；在精煉過程中採取一直吹氬的方法，以使鋼水中成份和溫度充分均勻；餵絲結束後保證軟吹氬時間，如果軟吹氬時間不夠，連鑄水口則容易結瘤，如果軟吹氬時間過長，則增加能源消耗，鋼水溫度下降過大，容易造成連鑄粘死，影響生產節奏，故軟吹氬時間在5分鐘以上為最佳。
所述的採用中間包分離鋼水和鋼渣的方法是指採用設有擋渣牆的中間包，目的是改變鋼水在中間包內的流動方向，改善流動軌跡，增加鋼液在中間包的停留時間，促進夾雜物的聚集、長大，促使Al2O3夾雜上浮。
所述的連鑄全保護無氧化澆注，包括從鋼包到結晶器全保護澆注；中間包鋼水過熱度控制在15～40℃之間，使用電磁攪拌；澆注時不露紅操作，也就是說在澆注過程中，結晶器內鋼水表面不裸露於空氣中；從鋼包到中間包採用氬封長水口保護，中間包到結晶器使用氬封浸入式水口保護；中間包液面正常澆注時保證足夠的高度，即中間包內鋼水液面正常澆注時必須有500mm以上的高度，換鋼包期間保證鋼水有400mm以上的高度。
所述的控制電爐終點碳應大於或等於0.06％。
有益效果1、利用以上技術方案生產能夠生產出完全符合成份要求、性能強度的連鑄小方坯，成品鋼中含氧量小於20ppm，鋁含量≥0.020％。
2、本發明的含鋁鋼生產工藝生產的鋁含量≥0.020％的鋼種，其氧化物夾雜Al2O3量少且不易在水口周圍結瘤，水口壽命由1-3爐提高到8-10爐，節約了耐火材料的消耗和生產成本。
3、生產節奏加快，提高鋼產量和鋼的冶煉質量。鋼的內在質量提高，夾雜物減少，質量異議大為降低，經濟效益顯著提高。
具體實施例方式
實施例1，採用100噸超高功率交流電弧爐生產CM690鋼種，其生產工藝如下鐵水、廢鋼等煉鋼原料約100噸分三批倒入電爐，開始冶煉。電爐在冶煉過程中，採用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期採用四個爐壁氧槍同時供氧，即二支Module氧槍，一支EBT偏心區氧槍，一支4#小氧槍，氧流量分別為40m3/min、40m3/min、10m3/min、15m3/min；在冶煉的熔化至熔清階段先關閉EBT偏心區氧槍，再關閉其中一支Module氧槍，出鋼前3-5分鐘打開EBT槍，三支氧槍同時供氧；保證電爐出鋼時終點碳含量C≥0.08％，以減少鋼水的過氧化；出鋼溫度控制在1630～1670℃，避免出高溫鋼，減少鋁的燒損；電爐出鋼至1/4時向鋼包中先加入矽錳鐵、錳鐵等合金材料，再加入3.5kg/t鋼的鋁鐵；嚴禁出鋼下渣，即電爐出鋼水時鋼渣隨鋼水流出，以減少鋁的燒損；電爐抬爐後，及時開走鋼包車；鋼包全程吹氬，禁止鋼水裸露；鋼包到達精煉位時立即取樣1並測溫，鋼水溫度在1560～1590℃為最佳，根據樣1分析結果，及時補鋁；精煉過程鋼水成份Si含量控制在0.19～0.20％為宜；Si-Ca處理，根據測得的鋼中Si、Al含量，餵入150～300米的Si-Ca線量；餵絲結束，保證5分鐘以上軟吹氬時間；連鑄使用設有擋渣牆的中間包，中間包鋼水液面保證足夠的高度正常澆注時在500mm以上，換鋼包期間在400mm以上；中間包鋼水過熱度控制在15～40℃左右，使用電磁攪拌；氬封全保護澆注，從鋼包到中間包氬封長水口保護，從中間包到結晶器採用氬封浸入式水口保護。
實施例2，採用100噸超高功率交流電弧爐生產20CrMnTi鋼種，其生產工藝過程如下鐵水、廢鋼等煉鋼原料約100噸分三批倒入電爐，開始冶煉。電爐在冶煉過程中，採用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期採用四個爐壁氧槍同時供氧，即二支Module氧槍，一支EBT偏心區氧槍，一支4#小氧槍，氧流量分別為40m3/min、40m3/min、10m3/min、15m3/min；在冶煉的熔化至熔清階段先關閉EBT偏心區氧槍，再關閉其中一支Module氧槍，出鋼前3-5分鐘打開EBT槍，三支氧槍同時供氧；保證電爐出鋼時終點碳含量C＞0.06％，以減少鋼水的過氧化；出鋼溫度控制在1630～1670℃，避免出高低溫鋼，減少鋁的燒損；電爐出鋼至1/4時向鋼包中先加入矽錳鐵、錳鐵鉻鐵等合金材料，再加入2.8kg/t鋼的鋁鐵；嚴禁出鋼下渣，即電爐出鋼水時鋼渣隨鋼水流出，以減少鋁的燒損；電爐抬爐後，及時開走鋼包車；鋼包全程吹氬，禁止鋼水裸露；鋼包到達精煉位時立即取樣1並測溫，鋼水溫度在1560～1590℃時為最佳，根據樣1分析結果，立即補鋁；精煉過程鋼水成份中的Si含量控制在0.16～0.17％為宜，溫度、成份符合要求後，加入2.2kg/t鋼的鈦鐵後，鋼包開出餵絲進行Si-Ca處理，根據測得的鋼中Si、Al含量，餵入150～300米的Si-Ca線量；餵絲結束，保證5分鐘以上的軟吹氬時間；連鑄使用設有擋渣牆的中間包，中間包鋼水液面保證足夠的高度正常澆注時500mm以上，換包期間在400mm以上；中間包鋼水過熱度控制在20～40℃左右，使用電磁攪拌；氬封全保護澆注，從鋼包到中間包氬封長水口保護，從中間包到結晶器採用氬封浸入式水口保護。
權利要求
1.一種含鋁鋼種的生產工藝，具體的工藝步驟如下(1)電爐EAF冶煉工序鐵水、廢鋼等冶煉原料倒入電爐，在電爐冶煉過程中，控制電爐終點碳≥0.02％；採用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期採用四支爐壁氧槍同時供氧，在冶煉的熔化至熔清階段先關閉EBT偏心區氧槍，再關閉其中一支大流量氧槍，出鋼前3-5分鐘打開EBT槍，三支氧槍同時供氧；(2)LF爐精煉工序包括鋼水加鋁、補鋁、餵絲、吹氬、供電、造渣；(3)利用設有擋渣牆的中間包，分離鋼水和懸浮鋼渣；(4)連鑄工序採用全保護無氧化澆注，同時進行電磁攪拌。
2.根據權利要求1所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於所述的精煉工序，是指鋼包全程吹氬及脫氧產物變性處理，以促進Al2O3夾雜上浮；精煉時，以鋼水不裸露為原則，保證100～150l/min的吹氬流量；在鋼水溫度和成份達到要求時進行合適的餵絲處理，餵絲結束後保證足夠的軟吹氬時間。
3.根據權利要求1所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於所述的連鑄全保護無氧化澆注，是指從鋼包到中間包、中間包到結晶器採用全保護無氧化澆注；中間包鋼水過熱度控制在15～40℃之間，並使用電磁攪拌；澆注時鋼水不露紅操作；從鋼包到中間包採用氬封長水口保護、中間包到結晶器採用氬封浸入式水口保護；連鑄時採用設有擋渣牆的中間包，正常澆注時中間包鋼水液面保證足夠的高度。
4.根據權利要求1或2所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於所述的軟吹氬時間必須保證在5分鐘以上；合適的餵絲處理是指根據鋼水中矽、鋁的含量進行餵矽鈣線處理。
5.根據權利要求3所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於所述的中間包液面保證足夠的高度是指中間包內鋼水液面在正常澆注時必須有500mm以上的高度，換鋼包期間保證鋼水有400mm以上的高度。
6.根據權利要求1或2所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於所述的矽鈣線餵絲在100-300米之間。
7.根據權利要求4所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於所述的矽鈣線餵絲在100-300米之間。
8.根據權利要求1所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於四個爐壁氧槍的氧流量分別為40m3/min、40m3/min、15m3/min、10m3/min。
9.根據權利要求1或2所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於精煉位補鋁根據少補、早補的原則，電爐出鋼畢的鋼水到精煉烘烤位，迅速取第一個樣本，根據第一個樣本的分析結果，迅速補鋁。
10.根據權利要求1所述的含鋁鋼種的生產工藝，其特徵在於控制電爐終點碳≥0.06％。
全文摘要
本發明是含鋁鋼種的生產工藝，特別是在電爐上冶煉生產鋁含量≥0.020％的鋼種的精煉及連鑄工藝，涉及冶金行業金屬冶煉技術領域。本發明主要包括電爐EAF冶煉、LF爐精煉、脫氧、連鑄等具體工藝步驟，採用嚴格控制冶煉時間和鋼水溫度、電爐終點碳、出鋼下渣、合理的供氧制度、鋼水加鋁、補鋁、餵絲、吹氬、供電、造渣、連鑄工序採用全保護無氧化澆注、同時進行電磁攪拌的方法達到精確冶煉含鋁鋼種的目的。本發明的生產工藝具有生產成本低，氧化物夾雜量少且不易在水口結瘤，水口壽命延長的特點，並具有大幅度提高含鋁鋼的質量和產量的優點。
文檔編號C21C7/00GK1443866SQ0311329
公開日2003年9月24日 申請日期2003年4月25日 優先權日2003年4月25日
發明者林國強, 朱守欣, 吳惠榮, 孫華 申請人:南京鋼鐵集團有限公司