一種生產高鋁鋼板坯的方法
2023-06-12 10:12:56
專利名稱：一種生產高鋁鋼板坯的方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵冶煉技術領域，具體地講，本發明涉及一種鋁含量超過1. 5wt%的高鋁鋼板坯的生產方法。
背景技術：
通常，將鋼中的[Al]含量大幅度提高到1. 5% 2. 5%，可保證鋼材具有很高的強塑指標和良好的加工性能。然而，轉爐-精煉-連鑄工藝生產這種高鋁鋼會面臨著許多技術難題，一是如何保證鋁與初煉鋼液和轉爐下渣發生的脫氧反應生成的大量Al2O3夾雜物的吸附脫除，從而保證鋼液的潔淨度；二是在精煉和澆注過程中，如何避免鋼水中的鋁與所接觸的爐渣(尤其是渣中的SiO2組份)或者耐火材料發生還原反應，從而避免生成大量Al2O3夾雜物汙染鋼液和改變爐渣的物理化學屬性，降低其冶金功能。經熱力學計算表明，在連鑄過程中，如果中間包覆蓋渣和結晶器保護渣中的SiO2含量大於2%，那麼就會發生Al還原SiO2 的反應，這將導致鋼水的Si成分超標和生成大量Al2O3夾雜物堵塞水口 ；更嚴重的是，結晶器保護渣一旦發生成分變化，其粘度、熔點、結晶化率等物理性能將發生改變，造成鑄坯裂紋、夾渣和粘結漏鋼等嚴重質量事故。關於高鋁鋼的生產，公布號為CN102069157A的發明專利申請公開了一種高鋁鋼的生產方法。該生產方法採用轉爐初煉-氬站-LF精煉-RH-連鑄工藝路線生產，連澆爐數可達到5-8爐。所述生產方法在轉爐出鋼後在精煉位置採取分二次餵入鋁的方式，可使鋁含量達到O. 7% 1. 1%，其中，第一次餵鋁量能使鋼水中的鋁含量超過O. 4%但小於O. 7%，第二次餵鋁後能使鋼水中鋁含量至小於1. 1%。公布號為CN102051439A的中國專利公布了一種高鋁鋼的生產方法。該生產方法採用電弧爐冶煉LF精煉-真空處理連鑄過程生產，在LF處理過程中要求先扒除90% 92%的鋼渣，再向鋼水中加入1% 1. 3%的鋁，再進一步處理。在該生產方法中，利用電弧爐作為初煉爐，生產效率低，成本較高，且精煉過程需扒渣處理，過程較為複雜。此外，公告號為CN102069157A的發明專利申請中描述的鋼中的鋁含量為O. 7wt% 1. lwt%，難以達到1. 5wt%以上，且該方法主要用於方坯生產，難以滿足生產難度較大的板坯連鑄生產的要求。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種鋁含量可達1. 5wt%以上的板坯連鑄用高鋁鋼的生產方法。根據本發明，提供了一種生產高鋁鋼板坯的方法，所述方法包括下述步驟採用轉爐執行初煉工序，在初煉過程中使用氬氣作為底吹氣體，控制終點碳含量不小於O. 06wt% ；出鋼過程中嚴格控制下渣量，並對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業，然後利用造渣材料進行造渣；出鋼後執行LF精煉工序，其中，將鋼水送至LF工位，進行一次餵入鋁線，一次餵鋁的量使得鋼水中的Al含量增加O. 25wt% O. 30wt%,並且在餵鋁線的同時進行氬氣弱攪拌；一次餵鋁後用氬氣攪拌，然後通電、補充渣料，進行調溫處理，過程中加入Al粒擴散脫氧，保證白渣操作，並進行二次餵鋁，二次餵鋁的量使鋼水中的Al含量增加1. lwt% 1.2wt% ;對二次餵鋁後的鋼水進行RH真空處理和成分微調，將鋼水中的Al含量調至1.5wt%以上的同時，將其它各種合金調至成分要求範圍；將RH真空處理後的鋼水注入中間包，並將鋼水從中間包澆注到板坯連鑄結晶器內，完成連鑄生產，從而得到高鋁鋼板坯。根據本發明的一方面，在初煉工序中，使用紅淨鋼包，並且鋼包中無殘鋼、殘渣，透氣磚的透氣效果良好。根據本發明的一方面，在初煉工序中，當鋼水出至1/4時開始進行合金化，並且在鋼水出至3/4時加完進行合金化的材料，其中，對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業的步驟包括加入重量為鋼水總量的O. 15%的Al進行合金化和脫氧，並且加入中錳進行合金化，同時加入增碳劑增碳。根據本發明的一方面，造渣材料具有小於30mm的粒度，造渣材料的加入時機為在放鋼1/2時開始加入，至3/4時加完。根據本發明，造渣材料為合成渣或者為活性石灰和 螢石，其中，石灰與螢石的重量比在7:3至9:1的範圍內，石灰中的Si02〈lwt%，螢石中的Si02<2. 5wt%。根據本發明的一方面，在LF精煉工序的整個冶煉過程不得裸露鋼水，處理終點不加覆蓋劑，其中，在LF精煉工序中的造渣採用鋁酸鈣渣系，並且將CaCVAl2O3控制在1. 2 1.5。根據本發明的一方面，在連鑄生產工序中，開澆時用氬氣充滿中間包後再開澆，中間包適當加入鈣塊；當中間包的液位上升至正常液位的2/3時開始拉坯，確保長水口插入液面。根據本發明的一方面，在連鑄生產工序中，當中間包的鋼液與穩流器齊平時，開始添加多層覆蓋劑，其中，添加到中間包的多層覆蓋劑含有CaO、SiO2, MgO、Al2O3和C，並且每噸鋼水中添加到中間包的覆蓋劑的量為O. 6kg 1kg。根據本發明的一方面，在連鑄生產工序中，用於結晶器的保護渣包括低於7wt%的Si02、25wt% 45wt% 的 Ca0、5wt% 10wt% 的 Al203、15wt% 2wt% 的 CaF2、15wt% 25wt%的B203、0 5wt%的Mg0、5wt% 10wt%的Na20、0 3wt%的Fe2O3以及餘量的不可避免的雜質。根據本發明的一方面，所述保護渣的熔點為900°C 1200°C，每噸鋼水加入的保護渣的量為O. 2kg O. 4kg。根據本發明的一方面，在連鑄生產工序中，澆注過程使用防堵水口，並且將浸入式水口板間IS封流量控制在6L/min 9L/min。因此，採用本發明所提出的冶煉高鋁鋼的方法冶煉高鋁鋼，工序過程相對簡單，易於控制，能夠在板坯連鑄機上實現多爐連澆，在連鑄機拉速控制在1.1 1. 3m/min時，連續三爐連澆後並沒有出現水口結瘤的現象。而且，根據本發明的方法能夠生產出鋁含量高達1.5wt%以上的鋼，並且鋼水成分、鑄坯質量均能滿足高鋁鋼鋼種的要求，鑄坯無凹陷和裂紋，用火焰清理後未發現皮下裂紋。
具體實施例方式在本說明書中，除非另外明確地指出，否則這裡描述的元素的含量均為重量百分比(wt%)o本發明提供了一種生產鋁含量超過1. 5wt%的高鋁鋼板坯的方法，該方法採用轉爐初煉-LF (Ladle furnace)精煉-RH真空處理-連鑄生產工藝路線。下面將詳細地描述根據本發明的生產鋁含量超過1. 5wt%的高鋁鋼板坯的方法。根據本發明的生產鋁含量超過1. 5wt%的高鋁鋼板坯的方法，使用轉爐作為初煉爐進行初煉，在初煉過程中底吹氣體使用氬氣，控制終點碳含量不小於O. 06wt% ;出鋼過程中嚴格控制下渣量，並對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業，加入粒度小於30mm的造渣材料進行造渣。然後，在出鋼後執行LF精煉工序。具體地講，將鋼水送至LF工位，進行一次餵入鋁線，一次餵鋁的量使得鋼水中的Al含量增加O. 25wt% O. 30wt%,並且在餵鋁線的同時進行氬氣弱攪拌；一次餵鋁後用氬氣攪拌，然後通電、補充渣料，進行調溫處理，過程中加Λ Al粒擴散脫氧，保證白渣操作，並進行二次餵鋁，二次餵鋁的量使鋼水中的Al含量增加1. lwt% 1. 2wt%0 接著，對二次餵鋁後的鋼水進行RH真空處理和成分微調，將鋼水中的Al含量調至1.5wt%以上的同時，將其它各種合金調至成分要求範圍。同時，為了避免鋼水被氧化，整個RH真空處理過程要求渣面不結殼。最後，將RH真空處理後的鋼水注入中間包，並將鋼水從中間包澆注到板坯連鑄結晶器內，完成連鑄生產，從而得到高鋁鋼板坯。具體地講，根據本發明的方法，在轉爐初煉工序中，底吹氣體應使用氬氣，禁止使用含氮氣體，並應仔細檢查確保無氮氣洩露，避免鋼水增氮。這裡，轉爐吹煉的條件和方法可以為本領域技術人員公知的各種方法，例如，入爐原料先進行鐵水預處理脫硫，脫硫完畢扒淨鐵水表面的渣，採用一次拉碳，終點壓槍時間不低於60s。根據本發明，在轉爐初煉工序中，為了降低鋼水出鋼過程中的溫降和減少鋼水被汙染的機會，必須使用紅淨鋼包，並且保證鋼包中無殘鋼、殘渣，為了方便後面的精煉操作，要求透氣磚透氣效果良好。另外，在根據本發明的轉爐初煉工序中，為了減少鋼液的回矽，出鋼過程要嚴格控制下渣量，必要時採取留鋼操作。具體地講，當鋼水出至1/4時開始合金化，鋼水出至3/4時加完；不加入矽鐵或矽錳合金而是加入中錳(即，中碳錳鐵)進行合金化；同時為了減少鋼液增氮，出鋼過程採用優質低氮增碳劑。此外，根據本發明，在初煉工藝的出鋼過程中，對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業的步驟包括加入鋁的含量為鋼水總重的O. 15%的鋁錠進行合金化和脫氧，並且加入中錳進行合金化，同時加入增碳劑增碳，加入合成渣或者活性石灰和螢石進行造渣，其中，石灰與螢石的重量比為70% 90% 30% 10%,其中，石灰中的Si02〈lwt%,螢石中的Si0220min。
在根據本發明的LF精煉工序中，為了增加鋁的收得率，整個冶煉過程不得裸露鋼水；為了避免鋼水回矽，處理終點不加覆蓋劑。另外，LF精煉造渣採用鋁酸鈣渣系，CaOAl2O3控制在1. 2 1. 5，對於低碳鋼而言，將Ca0/Al203控制在1. 6 1.8。在根據本發明的生產高鋁鋼板坯的方法中，在RH真空處理工序中，在RH爐達到預定的真空度後進行鋁合金化，將鋼水中的鋁含量調至1. 5wt%以上，其中，鋁合金化過程為了準確控制RH終點鋁含量，採用分批添加，禁止一批次同時加入。將鋼水中的合金元素調整至合格(即，達到鋼水成分的要求範圍)後，保證RH循環時間大於8min，處理終點不加覆蓋劑。
在根據本發明的生產高鋁鋼板坯的方法中，在連鑄生產工序中，開澆時要用氬氣充滿中間包後再開澆，中間包適當加入鈣塊；當中間包的液位上升至正常液位的2/3時開始拉坯,確保長水口插入液面。此外，根據本發明，在連鑄生產工序中，中間包的鋼液與穩流器齊平時開始添加高鋁鋼專用多層覆蓋劑，為了避免鋼水中[Al]氧化要求而加入的覆蓋劑中所含有的碳化稻殼不允許和鋼水發生接觸，和鋼水接觸的覆蓋劑中的SiO2含量低於5wt%。優選地，加入中間包的用於本發明的高鋁鋼板坯的覆蓋劑可以含有CaO、SiO2, MgO、Al2O3和C，中間包的覆蓋劑加入量可以為O. 6 lkg/t鋼。根據本發明的方法，在連鑄生產工序中，採用高鋁鋼專用連鑄結晶器保護渣，為了減少[Al]被氧化，控制保護渣中的SiO2含量低於7wt%，並且引入Fe2O3組份，使其比(SiO2)優先與[Al]反應，而引入的替代組份因參與反應發生成分變化，但對保護渣的性能影響相對較小。保護渣具有良好的玻璃化性能在鹼度、Al2O3及其它成分變化時，熔渣樣斷口均應為玻璃態或析出少量晶體，粘度隨溫度降低變化平緩，粘度-溫度曲線轉折點溫度不宜過高。根據本發明，優選地，保護渣可以含有Si02、Fe203、Na20、CaF2、Mg0、Ca0、Al203、B203，以所述結晶器保護渣的總重量為基準，SiO2的含量為O 7wt%，CaO的含量為25wt% 45wt%, Al2O3的含量為5wt% 10wt%，CaF2的含量為15wt% 2wt%，B203的含量為15wt% 25wt%, MgO的含量為O 5wt%，Na2O的含量為5wt% 10wt%，Fe2O3的含量為O 3wt%，其餘為不可避免的雜質。此外，根據本發明，用於高鋁鋼結晶器的保護渣的熔點優選地為900°C 1200°C。結晶器保護渣的用量可調節範圍較寬，優選地，所述結晶器保護渣的用量可以為O. 2 O. 4kg/t 鋼水。另外，根據本發明，在連鑄生產工序中，澆注過程使用防堵水口，並且為了防止保護渣液面翻騰塞棒和結晶器內不吹氬氣，將浸入式水口板間氬封流量控制在6L/min 9L/min0下面將結合具體的實施例來進一步詳細地描述根據本發明的生產高鋁鋼板坯的方法。實施例1本實施例用於說明根據本發明的方法對TRIP600高鋁鋼板坯的製備。(I)轉爐初煉在120噸轉爐內加入120噸鐵水和10噸廢鋼進行吹煉(這裡，120噸轉爐指的是轉爐的出鋼量為120噸)，加入優質低硫活性石灰和優質造渣材料，渣料於終點前3min加完，採用單渣工藝冶煉，終渣鹼度控制在3. 5左右；採用一次拉碳，終點壓槍時間不低於60s。22min後結束吹煉，終點[C]為O. 10wt%，終點溫度為1680°C ;轉爐出鋼採用滑板擋渣出鋼，擋渣使得進入鋼包中的渣量為5kg/t_H，鋼水出至1/4時開始加入中錳進行合金化，鋼水出至3/4時加完；在出鋼過程中，加入優質低氮增碳劑增碳，加入200kg鋁錠進行鋁合金化和脫氧，同時加入20kg/t·的鋁錳鐵進行合金化；出鋼過程加入粒度小於30mm的活性石灰720kg和螢石80kg，加入時機在放鋼1/2時開始，至3/4時加完。(2) LF 精煉鋼水到位後，首先進行餵鋁操作，用餵絲機餵入350kg鋁線，餵入時間在6min完成，餵線同時以保證鋼水不裸露為基準進行氬氣弱攪拌；送電調渣前進行小氬氣攪拌2min,然後補充650kg活性石灰，白洛冶煉20min,過程中加入Al粒脫氧,一次取樣分析後，繼續進行餵鋁線造作，將鋼中鋁調整至1. 5wt%以上。(3) RH真空處理 RH精煉採用下述處理模式待RH爐到達66. 7Pa的真空度後，根據取樣分析結果進行成分微調，合金元素調整合格後，循環操作lOmin，RH出站溫度為1550°C 1580°C。(4)連鑄RH真空處理合格後的鋼水到達連鑄平臺進行澆注，鑄坯板坯的斷面為250mmX 1800mm，拉速為1. 2m/min 1. 3m/min ;通過鋼包長水口將鋼液注入中間包，鋼包長水口與鋼包下水口連接處採用密封墊密封，並通過氬氣保護，中間包鋼液與穩流器齊平時，開始添加高鋁鋼專用多層覆蓋劑，加入量為O. 9kg/t·;中間包溫度為1525 1535°C;結晶器和中間包之間的浸入式水口使用防堵水口，塞棒和結晶器內不吹氬，浸入式水口板間氬封流量控制在8L/min ;結晶器採用非正弦振動模式。採用該實施例的方法生產出Al含量超過1. 5wt%的TRIP600高鋁鋼，鋼種成分標準及生產檢測數據如表I所示。實施例2本實例用於說明根據本發明的方法對TRIP600高鋁鋼板坯的製備。除了在該實施例中在轉爐初煉結束後的出鋼過程中加入800kg的合成渣之外，按照與實施例1的方法基本相同的方法製備TRIP600高鋁鋼板坯。採用該實施例的方法生產出Al含量超過1. 5wt%的TRIP600高鋁鋼，鋼種成分標準及生產檢測數據如表I所示。實施例3本實例用於說明根據本發明的方法對TRIP600高鋁鋼板坯的製備。除了在該實施例的連鑄生產工序中，中間包覆蓋劑的加入量為O. 6kg/t 之外，按照與實施例1的方法基本相同的方法製備TRIP600高鋁鋼板坯。採用該實施例的方法生產出Al含量超過1. 5wt%的TRIP600高鋁鋼，鋼種成分標準及生產檢測數據如表I所示。表I實施例1至3的鋼種成分(單位wt% )及其性能
權利要求
1.一種生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於所述方法包括下述步驟採用轉爐執行初煉工序，在初煉過程中使用氬氣作為底吹氣體，控制終點碳含量不小於O. 06wt% ;出鋼過程中嚴格控制下渣量，並對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業，然後利用造渣材料進行造渣；出鋼後執行LF精煉工序，其中，將鋼水送至LF工位，進行一次餵入鋁線，一次餵鋁的量使得鋼水中的Al含量增加O. 25wt% O. 30wt%,並且在餵鋁線的同時進行氬氣弱攪拌；一次餵鋁後用氬氣攪拌，然後通電、補充渣料，進行調溫處理，過程中加入Al粒擴散脫氧，保證白渣操作，並進行二次餵鋁，二次餵鋁的量使鋼水中的Al含量增加1. lwt% 1. 2wt% ；對二次餵鋁後的鋼水進行RH真空處理和成分微調，將鋼水中的Al含量調至1. 5wt%以上的同時，將其它各種合金調至成分要求範圍；將RH真空處理後的鋼水注入中間包，並將鋼水從中間包澆注到板坯連鑄結晶器內，完成連鑄生產，從而得到高鋁鋼板坯。
2.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在初煉工序中，使用紅淨鋼包，並且鋼包中無殘鋼、殘渣，透氣磚的透氣效果良好。
3.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在初煉工序中，當鋼水出至1/4時開始進行合金化，並且在鋼水出至3/4時加完進行合金化的材料，其中，對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業的步驟包括加入重量為鋼水總量的O.15%的Al進行合金化和脫氧，並且加入中錳進行合金化，同時加入增碳劑增碳。
4.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於造渣材料具有小於30mm 的粒度，造渣材料的加入時機為在放鋼1/2時開始加入，至3/4時加完，其中，造渣材料為合成渣或者為活性石灰和螢石，其中，石灰與螢石的重量比在7:3至 9:1的範圍內，石灰中的Si02〈lwt%,螢石中的Si02<2. 5wt%。
5.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在LF精煉工序的整個冶煉過程不得裸露鋼水，處理終點不加覆蓋劑，其中，在LF精煉工序中的造渣採用鋁酸鈣渣系，並且將Ca0/Al203控制在1. 2 1. 5。
6.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在連鑄生產工序中，開澆時用氬氣充滿中間包後再開澆，中間包適當加入鈣塊；當中間包的液位上升至正常液位的2/3時開始拉還,確保長水口插入液面。
7.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在連鑄生產工序中，當中間包的鋼液與穩流器齊平時，開始添加多層覆蓋劑，其中，添加到中間包的多層覆蓋劑含有Ca0、Si02、Mg0、Al2O3和C，並且每噸鋼水中添加到中間包的覆蓋劑的量為O. 6kg 1kg。
8.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在連鑄生產工序中，用於結晶器的保護渣包括低於7wt%的Si02、25wt% 45wt%的Ca0、5wt% 10wt%的Al2O3' 15wt% 2wt% 的 CaF2 > 15wt% 25wt% 的 B203、0 5wt% 的 Mg0、5wt% 10wt% 的 Na20、0 3wt%的Fe2O3以及餘量的不可避免的雜質。
9.根據權利要求8所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於所述保護渣的熔點為 900°C 1200°C，每噸鋼水加入的保護渣的量為O. 2kg O. 4kg。
10.根據權利要求1所述的生產高鋁鋼板坯的方法，其特徵在於在連鑄生產工序中，澆注過程使用防堵水口，並且將浸入式水口板間IS封流量控制在6L/min 9L/min。·
全文摘要
本發明提供了一種生產高鋁鋼板坯的方法，該方法包括採用轉爐進行初煉，過程中使用氬氣作為底吹氣體，控制終點碳含量不小於0.06wt%；出鋼過程中嚴格控制下渣量，並對鋼水進行脫氧合金化以及增碳作業，然後進行造渣；然後，執行LF精煉，其中，將鋼水送至LF工位，進行一次餵入鋁線，並且在餵鋁線的同時進行氬氣弱攪拌；一次餵鋁後用氬氣攪拌，然後通電、補充渣料，進行調溫處理，過程中加入Al粒擴散脫氧，保證白渣操作，並進行二次餵鋁；對二次餵鋁後的鋼水進行RH真空處理和成分微調，將鋼水中的Al含量調至1.5wt%以上，同時將其它合金成分調至要求範圍；然後，將鋼水注入中間包，並將鋼水從中間包澆注到板坯連鑄結晶器內，完成連鑄生產，得到高鋁鋼板坯。
文檔編號B22D11/18GK103014221SQ20121054874
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者王博, 楊州, 張冠鋒, 劉美, 劉洪銀, 馬琳 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司