專利名稱：一種中低碳鋼的生產方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶金和連鑄技術領域，更具體地講，涉及一種能夠提高中低碳鋼連澆爐數的方法。
背景技術：
在現有技術中，采用連鑄工藝澆注中低碳鋼的工藝過程中，由于鋼水中的高熔點的氧化鋁(Al2O3)系夾雜物以及硅酸鈣(CaSiO3)等夾雜物容易粘附在結晶器浸入式水口內壁上，使其發生堵塞，所以造成一個中間包次的連澆爐數較低(例如，小于6爐)，生產成本增加，生產組織受到極大影響。尤其是澆鑄斷面較小(例如，斷面不大于40000mm2) 的連鑄坯時，由于結晶器浸入式水口內徑較小，堵塞更嚴重。為了克服上述問題，現有技術中采用鈣處理等方式對高熔點的Al2O3系夾雜物進行變性處理，使其轉變為低熔點的Al2O3系夾雜物，從而達到改善鋼水可澆性的目的。例如在公開號為CN102634638A的中國發明專利中公開了一種棒線材合金鋼的鈣處理方法，該發明采用“轉爐冶煉一LF精煉一RH精煉一方坯連鑄”生產工藝，在LF精煉結束時，向鋼液喂入鐵鈣線、硅鈣線或實心鈣線，喂線速度50 250m/min，控制鋼液中的鈣鋁質量百分比為(O. 08 O. 16)，再經軟吹后再進行RH處理，RH處理結束后再進行輕鈣處理，向鋼液喂入鐵鈣線、硅鈣線或實心鈣線，喂線速度50 250m/min，控制鋼液中的鈣鋁質量百分比為(O. 04 O. 08)，然后進行軟吹，澆注。該發明的鈣處理方法生產高品質鋼，夾雜物級別不會惡化，鋼水可澆性好，連澆爐數增加，鋼水的鈣含量較低而不影響澆注性能，同時使夾雜物塑性化，改善鋼的力學性能。此專利在改善鋼水可澆性方面采取了鈣處理工藝，但此方法會造成煉鋼成本的增加。

發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種中低碳鋼的生產方法，所述方法能夠改善鋁重量百分含量小于0.01%的中低碳鋼鋼水可澆性。更具體地講，所述方法尤其適合于在采用中小斷面(例如，鑄坯橫斷面面積不超過40000mm2)的方坯連鑄工藝澆鑄酸溶鋁百分含量小于O. 01%的中低碳鋼時，改善鋼水可澆性。本發明提供了一種中低碳鋼的生產方法，所述方法包括以下步驟鐵水中的硫含量控制在0.015wt%以下；對鐵水進行初煉以形成鋼水，將鋼水出鋼到鋼包中；在出鋼20界七％ 3(^丨％的過程中，根據初煉終點時鋼水中的氧含量向鋼包中加入含鋁量不大于
2.0界七％的脫氧劑I. 5 4. 5Kg/噸鋼；在出鋼80wt% 90wt%的過程中，向鋼包中加入I. O 3. 5Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑以控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和不超過10被％，優選控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和為4 8wt%;對鋼水進行吹氬精煉；采用連鑄工藝進行鋼水澆注并獲得鑄坯。根據本發明的中低碳鋼生產方法的一個實施例，所述對鋼水進行吹氬精煉的步驟還可以包括向鋼水中喂入不大于1.2Kg/噸鋼的鋁線，以調節鋼水中的氧含量范圍為O. 002 O. 006wt%。根據本發明的中低碳鋼生產方法的一個實施例，所述脫氧劑可以為硅鈣鋇合金，所述娃I丐鋇合金可以由IOwt% 20wt%的I丐、60wt% 70wt%的娃、10wt% 20wt%的鋇和O 2. Owt %的鋁組成。根據本發明的中低碳鋼生產方法的一個實施例，所述鋼包渣改性劑的成分可含有CaO彡55wt%, Al2O3彡5wt%, MgO 5 12wt%、CaF2彡3wt%，且所述鋼包渣改性劑的發氣量彡90L/Kg。根據本發明的中低碳鋼生產方法的一個實施例，所述對鋼水進行吹氬精煉的步驟的吹IS強度可為O. 8 I. 5NL/(噸鋼·分鐘)，且吹IS時間可為5 15分鐘。根據本發明的中低碳鋼生產方法的一個實施例，根據上述方法澆注形成的鑄坯的橫斷面面積不大于40000mm2。當燒鑄形成的鑄還的橫斷面面積不大于40000mm2時,本發明的方法能夠將中間包連澆爐數提高至10爐以上。 與現有技術相比，本發明通過采用合適的脫氧工藝及過程控鋁模式、鋼包渣改性等方法，使得鋼水可澆性得到有效改善、連鑄水口堵塞現象得以緩解，而且使得低鋁含量中低碳鋼連鑄過程中的中間包連澆爐數10爐以上，達到了經濟生產的目的。此外，本發明的方法不經過精煉爐精煉，不需要鈣處理就能提高單個中間包連澆爐數至10爐以上。另外，本發明的方法尤其適合于解決鑄坯橫斷面面積不大于40000mm2的連鑄工藝過程中的水口堵塞問題。
具體實施例方式以下，將結合示例性實施例來詳細說明本發明。需注意的是，在本說明書中，所涉及百分比均指重量百分比，下文中將不再贅述。根據本發明的中低碳鋼的生產方法包括以下步驟鐵水中的硫含量控制在
O.015%以下；對鐵水進行初煉以形成鋼水，將鋼水出鋼到鋼包中；在出鋼20% 30%的過程中，根據初煉終點時鋼水中的氧含量向鋼包中加入含鋁量不大于2. 0%的脫氧劑I. 5 4. 5Kg/噸鋼；在出鋼80% 90%的過程中，向鋼包中加入I. O 3. 5Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑以控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和不超過IOwt % ;對鋼水進行吹氬精煉；采用連鑄工藝進行鋼水澆注并獲得鑄坯。其中，在出鋼80% 90%的過程中，向鋼包中加入I. O 3. 5Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑是為了保證加入的鋼包渣改性劑熔化良好，以對鋼包渣進行有效改性。若鋼包渣改性劑加入過早，其與鋼水過量反應而失去對鋼包渣的改性作用；若加入過晚，鋼包渣改性劑熔化不好，起不到對鋼包渣的改性作用。鋼包渣改性劑的加入量應根據終點鋼水的氧化性進行控制，若終點鋼水氧化性高，需要加大鋼包渣改性劑加入量；終點鋼水氧化性低時，減少鋼包洛改性劑加入量；具體地控制目標是鋼包洛氧化性(FeO與MnO含量之和)不超過IOwt % ο在本發明的一個示例性實施例中，所述鋼包渣改性劑的成分含有CaO ^ 55%,Al2O3 ( 5%,MgO 5 12%、CaF2彡3%，且所述鋼包渣改性劑的發氣量彡90L/Kg。本發明的鋼包渣改性劑在對鋼包渣進行改性的同時還應避免過度發泡。具體地，鋼包渣改性劑成分可以根據具體的生產條件進行適當調整，本領域技術人員應該理解，對于不同的冶煉條件和技術水平，初煉終點鋼水的氧含量控制不同，出鋼過程下渣量的控制也不同，所以鋼包渣改性劑的成分可以根據具體的生產條件進行適當調整，其基本原則是控制鋼包渣氧化性在合理的范圍，如果鋼包渣氧化性過高，鋼水在澆注過程中會繼續發生氧化；鋼包渣氧化性過低，鋼水中鋁含量會控制過高而影響鋼水的可澆性，因此，需要控制鋼包渣氧化性在合理的范圍，即保證鋼包渣中FeO與MnO含量之和不超過IOwt %，優選控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和為4 8wt%。在本發明的一個示例性實施例中，所述對鋼水進行吹氬精煉的步驟還可以包括向鋼水中喂入不大于I. 2Kg/噸鋼的鋁線，以調節鋼水中的氧含量范圍為O. 002 O. 006%。若鋁的加入量大于I. 2Kg/噸鋼時，鋼水中鋁含量過高從而會造成鋼水可澆性劣化。在本發明的一個示例中，所述鋁線采用O. 2 O. 25Kg/m的鋁實心線。在本發明的一個示例性實施例中，所述脫氧劑可以為硅鈣鋇合金，所述硅鈣鋇合金可以由10% 20%的鈣、60% 70%的硅、10% 20%的鋇和O 2. 0%的鋁組成。本發明的脫氧劑不限于此，本領域技術人員應該理解，對于不同鋼種的冶煉工藝所要求的初 煉終點的氧含量范圍也不同，所以脫氧劑的加入量和種類也可以進行相應地選擇。例如，本發明的不含鋁的脫氧劑或基本不含鋁(例如，鋁含量按重量百分比計不大于2%)的脫氧劑可以為硅鋇合金、硅鐵合金等。在本發明的一個示例性實施例中，所述對鋼水進行吹氬精煉的步驟的吹氬強度可以為O. 8 I. 5NL/(噸鋼·分鐘)，且吹氬時間為5 15分鐘。這里，吹氬量太小，對鋼水內夾雜物上浮不利，吹氬量過大，容易導致鋼水被氧化。吹氬時間不夠，鋼水里脫氧產物的去除率較小，吹氬時間太長，容易導致鋼水溫度損失嚴重。在本發明的一個示例性實施例中，本發明的方法澆鑄形成的鑄坯的橫斷面面積不大于40000mm2。當澆鑄形成的鑄坯的橫斷面面積不大于40000mm2時，本發明的方法能夠將中間包連澆爐數提高至10爐以上。具體來講，本發明的方法可以采用如下工藝步驟來實施(I)鐵水預處理通過鐵水預處理等方式將鐵水硫含量控制在< O. 015%。(2)轉爐初煉在轉爐中對鐵水進行初煉，然后將初煉后的鋼水出鋼到鋼包中。在出鋼至20 30%過程中根據轉爐終點鋼水氧化性向鋼包中加入適量的不含鋁或者基本不含鋁的脫氧齊U。這里，除了向鋼中加入脫氧劑外，還可以根據鋼種對鋼液成分的要求和/或為了優化工藝條件而在加入脫氧劑同時加入合金和增碳劑。這里，加入合金和增碳劑的目的是為了將鋼液成分調節至鋼種要求的范圍。然而，本發明不限于此，例如，對本領域技術人員來說，針對不同的鋼種，加入合金的量和種類可以不同；此外，也可以在鋼包精煉過程中加入鋼種成分所需要的合金重量來調節鋼液中的合金成分。加入增碳劑能夠一定程度地調節鋼液成分并一定程度地優化后續工藝過程。所述基本不含鋁的脫氧劑優選為硅鈣鋇合金，所述硅鈣鋇合金可以由10 % 20 %的鈣，60 % 70 %的硅，10 % 20 %的鋇和O 2. O %的鋁組成。加完脫氧劑和合金后，在出鋼至80% 90%過程中向鋼包中加入I. O 3. 5Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑。所述鋼包渣改性劑的成分可含有CaO彡55%,Al2O3 ( 5%,MgO 5 12%, CaF2彡3%，且所述鋼包渣改性劑的發氣量彡90L/Kg。
(3)出鋼后吹氬出完鋼后在吹氬站進行吹氬精煉，使脫氧產物得到充分上浮，提高鋼水純凈度。鋼水吹氬精煉5 IOmin時定氧，根據定氧數據喂入O I. 2Kg/噸鋼的鋁線，控制氧含量在O. 002 O. 006%范圍。總的鋼水吹氬精煉時間為5 15min。(4)連鑄連鑄時采用眾所周知的保護澆鑄方式對鋼水進行保護，包括鋼包下水口套保護管，鋼包下水口與保護管間吹氫，中間包內鋼水良好覆蓋，采用結晶器浸入式水口，使用結晶器保護渣。優選地，還在鋼包下水口與保護管之間使用密封墊圈密封。
下面結合示例對本發明的示例性實施例進行進一步說明。示例 I采用120t轉爐冶煉、出鋼后吹氬、200X 200mm方坯連鑄流程生產Q195鋼，通常該鋼種成品中招含量[Al]低于O. 01 *%，成品[C]含量為O. 07% O. 11%,米用娃韓鎖脫氧。兌入轉爐的鐵水硫含量為O. 011%，轉爐冶煉終點[C]含量為O. 05%，在出鋼至約25%時加入4. IKg/噸鋼的硅鈣鋇作為脫氧劑對鋼水進行脫氧，并加入6. 3Kg/噸鋼的錳鐵和O. 8Kg/噸鋼的硅鐵進行鋼水合金化，在出鋼至約85%時向鋼包中加入3. OKg/噸鋼的鋼包洛改性劑。出完鋼后進行吹IS精煉，吹IS強度I. 3NL/(噸鋼·分鐘),吹気至8min時定氧，氧活度O. 0083%,喂鋁線O. 33Kg/噸鋼，繼續吹氬至IOmin時定氧，氧活度O. 0051 %。總的鋼水吹IS精煉時間為13min,吹気結束后鋼水溫度為1598°C。通過吹IS精煉，使脫氧產物得到充分上浮，提高鋼水純凈度，從而獲得脫氧合金化的鋼水，其成分為C:0. 09%, Si
0.18%, Mn 0. 48%, P :0. 011%, S :0. 011%, Al :0. 004%，余量為 Fe 和微量雜質。吹氬處理后鋼水送往連鑄進行澆鋼，連鑄采用保護澆注，鑄坯橫截面尺寸為200 X 200mm方坯，該鋼水可澆性良好，中間包連澆爐數為10爐。示例2采用120t轉爐冶煉、出鋼后吹氬、Φ 200mm圓坯連鑄的工藝流程生產B鋼，通常該鋼種成品中招含量[Al]低于O. 01 *%，成品[C]含量為O. 17% O. 22%，米用娃韓鎖脫氧。兌入轉爐的鐵水硫含量為O. 012%，轉爐冶煉終點[C]含量為O. 06%，在出鋼至約30%時加入3. 2Kg/噸鋼的硅鈣鋇合金作為脫氧劑對鋼水進行脫氧，并加入7. 2Kg/噸鋼的錳鐵、I. IKg/噸鋼的硅鐵和I. 4Kg/噸鋼的增碳劑進行鋼水合金化和增碳，在出鋼至約80%時向鋼包中加入2. 2Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑。出完鋼后進行吹氬精煉，吹氬強度
1.INL/(噸鋼·分鐘)，吹氬至5min時定氧，氧活度O. 0068%，喂鋁線O. 16Kg/噸鋼，繼續吹氬至9min時定氧，氧活度O. 0047%。總的鋼水吹氬精煉時間為llmin，吹氬結束后鋼水溫度為1583°C。通過吹氬精煉，使脫氧產物得到充分上浮，提高鋼水純凈度，從而獲得脫氧合金化的鋼水，其成分為C 0. 19%, Si 0. 24%, Mn :0. 56%, P :0. 008%, S :0. 010%, Al O. 007%，余量為Fe和微量雜質。吹氬處理完后鋼水送往連鑄進行澆鋼，連鑄采用保護澆注，鑄坯橫截面尺寸為Φ200mm圓坯，該鋼水可澆性良好，中間包連澆爐數為12爐。示例 3采用120t轉爐冶煉、出鋼后吹氬、200X200mm方坯連鑄的工藝流程生產45鋼，通常該鋼種成品鋁含量[Al]低于O. 01%，成品[C]含量為O. 42% O. 50%，采用硅鈣鋇脫氧。兌入轉爐的鐵水硫含量為O. 009%，轉爐冶煉終點[C]含量為O. 10%，在出鋼至約30%時加入2. 3Kg/噸鋼的硅鈣鋇作為脫氧劑對鋼水進行脫氧，并加入2. 8Kg/噸鋼的硅鐵、7. 3Kg/噸鋼的錳鐵和4. IKg/噸鋼的增碳劑進行鋼水合金化和增碳，在出鋼約85%時向鋼包中加入I. 2Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑。出完鋼后進行吹氬精煉，吹氬強度I. ONL/(噸鋼 分鐘)，吹氬至6min時定氧，氧活度O. 0038%。總的鋼水吹氬精煉時間為lOmin，吹氬結束后鋼水溫度為1563°C。通過吹氬精煉，使脫氧產物得到充分上浮，提高鋼水純凈度，從而獲得脫氧合金化的鋼水，其成分為C 0. 45%, Si 0. 26%, Mn :0. 57%, P :0. 013%, S :0. 010%,Al 0. 005%，余量為Fe和微量雜質。吹氬處理后鋼水送往連鑄進行澆鋼，連鑄采用保護澆注，鑄坯橫截面尺寸為200X 200_方坯，該鋼水可澆性良好，中間包連澆爐數為11爐。 對于燒鑄鑄還橫斷面面積不大于40000mm2的中低碳鋼,控制鋼水中[Al]含量是關鍵。鋼水中[Al]含量過高，在澆注過程中易產生Al2O3造成水口堵塞；鋼水中[Al]含量過低，會導致鋼水脫氧不良，影響鋼質量。本發明的方法通過在出鋼過程中加入鋼包渣改性劑對鋼包渣進行改質，使鋼包渣能夠充分吸附脫氧過程中產生的Al2O3夾雜，潔凈鋼水。同時，通過控制鋼水氧含量在O. 002 O. 006%范圍，既確保了鋼水脫氧良好，也避免了因鋼水中[Al]含量過高而導致的澆注過程中再氧化，從而減少了水口堵塞，實現了經濟生產。綜上所述，本發明通過采用合適的脫氧工藝及過程控[Al]模式、鋼包渣改性等方法，不需要經過LF鋼包爐精煉，不需要進行鈣處理，并只需要進行一次吹氬處理就使得鋼水可澆性得到有效改善，水口堵塞現象得以緩解，低鋁含量中低碳鋼連鑄過程中的中間包連澆爐數10爐以上，達到了經濟生產的目的。盡管上面已經通過結合示例性實施例描述了本發明，但是本領域技術人員應該清楚，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發明的示例性實施例進行各種修改和改變。
權利要求
1.一種中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 將鐵水中的硫含量控制在0. 015wt%以下； 對鐵水進行初煉以形成鋼水，將鋼水出鋼到鋼包中； 在出鋼20wt% 30 七％的過程中，根據初煉終點時鋼水中的氧含量向鋼包中加入含鋁量不大于2. Owt%的脫氧劑I. 5 4. 5Kg/噸鋼； 在出鋼80wt% 90wt%的過程中，向鋼包中加入I. 0 3. 5Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑以控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和不超過IOwt % ； 對鋼水進行吹IS精煉； 采用連鑄工藝進行鋼水澆注并獲得鑄坯。
2.根據權利要求I所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，在出鋼80wt% 90wt%的過程中，向鋼包中加入鋼包渣改性劑以控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和為4 8wt%。
3.根據權利要求I所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述鋼包渣改性劑的成分含有CaO≥55wt%, Al2O3≤5wt%,Mg0 5 12wt%, CaF2≥3wt%，且所述鋼包渣改性劑的發氣量≥90L/Kg。
4.根據權利要求I所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述對鋼水進行吹氬精煉的步驟還包括向鋼水中喂入不大于I. 2Kg/噸鋼的鋁線，以調節鋼水中的氧含量范圍為0.002 0. 006wt%。
5.根據權利要求I所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述脫氧劑為硅鈣鋇合金，所述娃I丐鋇合金由IOwt % 20wt*%的70wt*%的娃、10wt*% 20wt*%的鋇和0 2. Owt %的鋁組成。
6.根據權利要求I所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述對鋼水進行吹氬精煉的步驟的吹IS強度為0. 8 I. 5NL/(噸鋼 分鐘)，且吹Il時間為5 15分鐘。
7.根據權利要求I至6中任意一項所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述鑄坯的橫斷面面積不大于40000mm2。
8.根據權利要求7所述的中低碳鋼的生產方法，其特征在于，所述生產方法能夠將中間包連澆爐數提高至10爐以上。
全文摘要
本發明提供了一種中低碳鋼的生產方法。所述方法包括將鐵水中的硫含量控制在0.015wt％以下；對鐵水進行初煉以形成鋼水，將鋼水出鋼到鋼包中；在出鋼20wt％～30wt％的過程中，根據初煉終點時鋼水中的氧含量向鋼包中加入含鋁量不大于2.0wt％的脫氧劑1.5～4.5Kg/噸鋼；在出鋼80wt％～90wt％的過程中，向鋼包中加入1.0～3.5Kg/噸鋼的鋼包渣改性劑以控制鋼包渣中FeO與MnO含量之和不超過10wt％；對鋼水進行吹氬精煉；采用連鑄工藝進行鋼水澆注并獲得鑄坯。本發明的方法不需要經過LF鋼包爐精煉，不需要進行鈣處理，就使得鋼水可澆性得到有效改善，水口堵塞現象得以緩解，低鋁含量中低碳鋼連鑄過程中的中間包連澆爐數10爐以上，達到了經濟生產的目的。
文檔編號B22D11/117GK102962411SQ20121047280
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者楊森祥, 梁新騰, 黃德勝, 郭奠榮, 陳亮, 曾建華, 陳天明, 李盛 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司