一種含鋁冷鐓鋼冶煉工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種含鋁冷鐓鋼冶煉工藝，包括高爐鐵水、轉爐、精煉、連鑄；鐵水要求：P≤0.10%、0.30%≤Si≤0.50%、S≤0.030%；轉爐精煉要求：石灰:CaO≥85％，活性度≥280；螢石中SiO2≤6％；轉爐出鋼過程中采用低Si預熔渣或精煉劑代替部分石灰和螢石，快速造渣，精煉爐脫氧劑采用電石＋鋁粒攪拌后進行渣面脫氧，禁止使用含Si材料；連鑄時，在中包沖擊區及各流之間采用加純Ca線，使中包內因二次氧化生成的Al2O3與Ca反應生成低熔點的鈣鋁酸鹽得以上浮去除。采用該工藝能降低鋼中Si含量，同時提高Al含量，并保證鋼水可連續澆注。
【專利說明】一種含紹冷徵鋼冶煉工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金領域，涉及一種鋼材冶煉工藝，具體地說是一種含鋁冷鐓鋼冶煉工藝。
【背景技術】
[0002]冷鐓鋼盤條一般為低、中碳優質碳素結構鋼和優質合金結構鋼，用來冷鐓成型制造各種機械標準件和緊固件，如螺栓、螺母、螺釘、鉚釘、自攻螺釘等。因冷鐓工藝要求該鋼具有高的潔凈度，控制鋼中的S1、Al的含量，采用控制軋制和控制冷卻工藝，避免出現馬氏體、貝氏體和魏氏體組織，使鋼材具有細晶和碳化物球化組織，以提高鋼材的塑性和冷頂鍛性能。國家標準對其表面質量、內在質量、成分均勻性、冷加工性能及尺寸精度均有較高的要求，既要有足夠的強度，又要有良好的韌性和塑性。
[0003]冶煉冷鐓鋼的關鍵是要提高鋼水的純凈度，降低鋼水的非金屬夾雜物含量。同時為保證獲得良好的力學性能和冷鐓性能，還要控制好鋼中各元素成分。目前主要難點是控制鋼中Si含量在較低水平以保證鋼的冷鐓性能，同時為保證鋼水的純凈度，冶煉過程中采用Al脫氧，并控制鋼中Al在較高水平，這給連鑄澆注帶來很大難題，Al高容易引起連鑄水口結瘤，導致結晶器液面波動鋼水卷渣，從而降低鋼的純凈度甚至超標報廢。
[0004]目前，多數鋼廠采用高爐鐵水一轉爐一精煉一連鑄生產工藝生產冷鐓鋼，但鋼中Si含量不能穩定控制在較低水平。同時因用Al脫氧，連鑄容易產生結瘤，不能實現多爐連澆，鋼水純凈度也低，間接的增加了生產成本。為保證連鑄開澆，部分鋼廠采用其它相近但鋼中Al含量較低的鋼種進行過渡，造成非計劃鋼種較多。
[0005]如何降低鋼中Si含量同時提高Al含量，并保證鋼水可澆性成為各鋼廠技術攻關的主要難題。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種含鋁冷鐓鋼冶煉工藝，采用該工藝能降低鋼中Si含量，同時提高Al含量，并保證鋼水可連續澆注。
[0007]一種含鋁冷鐓鋼冶煉工藝，其特征在于:該工藝包括高爐鐵水、轉爐、精煉、連鑄，具體要求如下:
(1)鐵水要求:P≤0.10%,0.30%≤Si≤0.50%、S≤0.030%、鐵水溫度≤1280°C ；
(2)轉爐精煉用石灰、螢石要求:石灰:CaO≤85%，活性度≤280，周轉時間不超過24小時；螢石中SiO2 ≤ 6% ；
(3)鋼包要求，新包、中修包以及上爐冶煉Si大于0.30%以上的鋼包不得用于冶煉冷鐓鋼；鋼包包沿、包底不得有冷鋼、渣。同時采用專用的加引流砂裝置對鋼包水口填引流砂操作，保證連鑄時，水口 100%自開；
(4)轉爐出鋼時鋼水中碳含量≤0.010%，并保證鋼水至精煉爐溫度1580°C以上，出鋼過程采用擋渣操作，確保不下渣；(5)轉爐出鋼過程中采用低Si預熔渣或精煉劑代替部分石灰和螢石，快速造渣，使出鋼過程中脫氧產生的夾雜物及時上浮去除，同時減少出鋼過程輔料帶入的Si量。精煉過程補加少量石灰及螢石造渣，終渣堿度控制在5.0-10，渣中Si02含量控制6% — 10% ;減少精煉過程的回硅量；
(6)出鋼過程合金化保證各元素配加到位，精煉過程進行微調，以脫氧為主要任務；
(7)出鋼采用Al塊預脫氧，同時保證至精煉爐Al在0.06%- 0.07%左右，精煉爐視Al損失情況在冶煉10分鐘后一次性調到位，后期不再進行調Al操作；
(8)精煉爐脫氧劑采用電石+鋁粒攪拌后進行渣面脫氧，禁止使用含Si材料；
(9)精煉白渣保持25min以上，精煉結束喂純鈣線對鋼水中夾雜物進行變形處理，使高熔點的A1203形成低熔點的12Ca0.7A1203。喂線后吹氬軟攪拌(渣面微微波動)25分鐘以上，保證夾雜物有足夠的時間上浮；
(10)連鑄時，因開澆過程中不可避免存在鋼水二次氧化，因此在中包沖擊區及各流之間采用加純Ca線。使中包內因二次氧化生成的A1203與Ca反應生成低熔點的鈣鋁酸鹽得以上浮去除，避免了開澆堵水口造成結瘤。因此開澆第一爐可以不采用其它無鋁鋼種過渡；
(11)鋼包至結晶器鋼水全程采用全保護澆注，鋼包到中間包長水口采用氬封保護，中包使用擋渣墻及雙層覆蓋劑，開澆前向中包充氬氣，確保中包中氧濃度降到最低；
(12)連鑄拉速控制在1.7— 1.9m/min，過熱度控制在20 — 35°C，二冷采用氣霧冷卻。
[0008]本發明精煉過程采用按一定比例將電石和鋁粒攪拌后飄入渣面脫氧，類似于其它鋼廠采用的復合脫氧劑脫氧，但優點在于該方式加入的脫氧劑無Si，同時可根據爐渣情況調整電石和鋁粒的比例，有效控制鋼水回Si的同時有效控制渣中的A1203含量在一定水平，保證了精煉爐渣的流動性及吸附夾渣的能力。
[0009]采用本發明的生產工藝，不采用其它鋼種過渡(其它鋼廠采用Q235B或HPB300等無鋁鋼做開澆第一第二爐進行過渡，中包拉澆約10小時)的條件下實現連鑄澆注過程平穩，不出現水口結瘤或失控現象，中包拉澆時間達12 - 15小時，可實現15爐以上多爐連澆。
[0010]本發明出鋼過程采用低硅預熔渣或低硅精煉劑代替石灰，可有效控制精煉過程回硅，確保了成品Si控制在較低水平。而國內其它鋼廠出鋼全部采用石灰加螢石造渣，因石灰和螢石中帶入的Si量大，在精煉過程中因用Al強脫氧后，造成回Si。
[0011 ] 采用本發明，鋼中Si可保證在0.06 %以內，平均Si含量0.04 %，國內其它鋼廠平均Si含量0.06-0.08%,且為保證連鑄不結瘤，Al (酸溶鋁)控制在0.035 一 0.05%左右。
【具體實施方式】
[0012]以日本牌號SWRCH22A (相當于國內牌號ML22Mn)冷鐓鋼生產為例說明:
生產工藝:高爐鐵水一 120噸轉爐一 120噸鋼包精煉爐(LF) — 8機8流連鑄機(160mm X 160mm 方還 )。
[0013]轉爐采用高爐鐵水+廢鋼，鐵水比例占90 - 95%，要求鐵水S≤0.030%，減少精煉脫硫任務。轉爐終點碳含量控制在0.10%以上，減少鋼水過氧化，以控制鋼中的氧含量在較低水平 。
[0014]轉爐出鋼加入700kg + 500kg低硅預熔渣或800kg + 300kg低硅精煉劑，出鋼過程確保化渣良好，至精煉爐硅含量小于0.03%。精煉初期補加300 - 400kg石灰/爐，確保總渣量在1500kg/爐以上；
出鋼時，加入電石和Al塊預脫氧，出鋼結束取樣，確保各成分在工藝內控范圍內，且Al含量控制在0.06 - 0.07%左右，成品Al (酸溶鋁)含量控制在0.035-0.05%范圍內。
[0015]因前道工序對成分等基本控制到位，精煉過程采用造泡沫渣埋伏操作，以脫氧為主要任務進行精煉，保證鋼中氧控制在較低水平，避免了澆注過程中鋼中氧與Al反應生成A1203引起結瘤。同時，為確保鋼水增硅，導致硅高超標，精煉過程采用Al粒和電石脫氧，不使用含硅材料，確保了精煉過程增硅，同時采用電石脫氧，脫氧生成的CO確保了爐內的還原氣氛，生成的CaO提高了爐渣堿度，有利于進一步脫氧脫硫。而采用Al粒脫氧生成的A1203都在渣中，抑制了鋼渣界面Al與氧的結合，減少鋼中Al的損失。
[0016]精煉爐采用的精煉渣組分如下表2所示
【權利要求】
1.一種含鋁冷鐓鋼冶煉工藝，其特征在于:該工藝包括高爐鐵水、轉爐、精煉、連鑄，具體要求如下: (1)鐵水要求:P≤0.10%,0.30%≤Si≤0.50%、S≤.030%、鐵水溫度≤1280°C ； (2)轉爐精煉用石灰、螢石要求:石灰:CaO≤85%，活性度≤280，周轉時間不超過24小時；螢石中SiO2 ( 6% ； (3)鋼包要求:新包、中修包以及上爐冶煉Si大于0.30%以上的鋼包不得用于冶煉冷鐓鋼；鋼包包沿、包底不得有冷鋼、渣；同時保證連鑄時，水口 100%自開； (4)轉爐出鋼時鋼水中碳含量≤0.010%，并保證鋼水至精煉爐溫度1580°C以上，出鋼過程采用擋渣操作，確保不下渣； (5)轉爐出鋼過程中采用低Si預熔渣或精煉劑代替石灰和螢石，快速造渣，使出鋼過程中脫氧產生的夾雜物及時上浮去除，同時減少出鋼過程輔料帶入的Si量；精煉過程補加石灰及螢石造渣，終渣堿度控制在5.0-10，渣中Si02含量控制6% — 10% ;減少精煉過程的回娃量； (6)出鋼過程合金化保證各元素配加到位，精煉過程進行微調，以脫氧為主要任務； (7)出鋼采用Al塊預脫氧，同時保證至精煉爐Al在0.06%- 0.07%左右，精煉爐視Al損失情況在冶煉10分鐘后一次性調到位，后期不再進行調Al操作； (8)精煉爐脫氧劑采用電石+鋁粒攪拌后進行渣面脫氧，禁止使用含Si材料； (9)精煉白渣保持25min以上，精煉結束喂純鈣線對鋼水中夾雜物進行變形處理，使高熔點的A1203形成低熔點的12Ca0.7A1203 ;喂線后吹氬軟攪拌25分鐘以上，保證夾雜物有足夠的時間上浮；鋼中Si 保 證在0.06%以內，平均Si含量0.04%，鋼中酸溶鋁控制在0.035 - 0.05% ； (10)連鑄時，因開澆過程中不可避免存在鋼水二次氧化，因此在中包沖擊區及各流之間采用加純Ca線；使中包內因二次氧化生成的A1203與Ca反應生成低熔點的鈣鋁酸鹽得以上浮去除，避免了開澆堵水口造成結瘤； (11)鋼包至結晶器鋼水全程采用全保護澆注，鋼包到中間包長水口采用氬封保護，中包使用擋渣墻及雙層覆蓋劑，開澆前向中包充氬氣，確保中包中氧濃度降到最低； (12)連鑄拉速控制在1.7 — 1.9m/min，過熱度控制在20 — 35°C，二冷采用氣霧冷卻。
2.根據權利要求1所述的含鋁冷鐓鋼冶煉工藝，其特征在于:步驟(3)中，采用加引流砂裝置對鋼包水口填引流砂操作，保證連鑄時，水口 100%自開。
【文檔編號】C21C5/36GK103469050SQ201310431036
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優先權日:2013年9月22日
【發明者】莫秉干, 冷永磊 申請人:中天鋼鐵集團有限公司