本發明屬于鋼鐵冶煉技術領域，具體涉及一種節能型變壓器鐵芯用高si純鐵及其生產方法。

背景技術：

節能型變壓器屬于替代硅鋼變壓器用途的節能型產品，鐵芯作為變壓器的主要組成部分之一，其性能的好壞將直接影響到變壓器能否經濟可靠地運行。磁感應強度高、鐵損低是其重要的特性，磁感應強度代表材料的磁化能力，鐵芯的磁感應強度越高，激磁電流（即空載電流）越低，銅損和鐵損都降低，可節省電能。同時高磁感鐵芯的磁致伸縮低，可以大大降低變壓器的噪音，減少環境污染。

一般變壓器的鐵芯生產中需要以純鐵為原料。為保證變壓器的性能、提高電力轉換效率，下游廠家對原料純鐵成分提出較高的要求，s、p元素要少，氧元素低，夾雜物要少等等。而加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導率，降低矯頑力、鐵芯損耗（鐵損）和磁時效，因此后續冶煉過程中，需要在原料純鐵中繼續加入大量的si元素，但會給高si的鐵芯帶來雜質元素升高的問題。

因此亟需國內鋼廠開發新型材料滿足其需要，我們根據用戶的需要，對后續用戶的熔煉工藝進行了分析，并從成分、夾雜物控制、工藝工序配合等方面對鋼種生產進行了設計優化。純鐵鋼種工藝一般采用轉爐-rh爐-連鑄的工藝，邢鋼依據現有設備合理的組織工藝路線，采用了轉爐-lf爐-rh爐-連鑄大方坯的工藝路線，開發的高si原料純鐵大方坯，避免用戶后續加入太多的si元素而導致電磁性能下降，滿足了下游企業的使用要求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種節能型變壓器鐵芯用高si純鐵及其生產方法，該方法生產超低碳高si純鐵，滿足用戶對降低節能型變壓器鐵芯熔煉雜質含量的需求。

為解決上述技術問題，本發明提供一種節能型變壓器鐵芯用高si純鐵，所述高si純鐵的化學成分及質量百分含量如下：c≤0.006%，si：1.80～2.20%，mn≤0.060%，p≤0.010%，s：0.006%，alt≤0.004%，ti≤0.003%，o≤0.006%，n≤0.005%，ni≤0.020%，cr≤0.030%，cu≤0.020%，其余為fe與不可避免的雜質。

本發明還提供一種上述節能型變壓器鐵芯用高si純鐵的生產方法，所述生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序；所述連鑄工序，連鑄大方坯化學成分及重量百分含量為：c≤0.006%，si：1.80～2.20%，mn≤0.060%，p≤0.010%，s：0.006%，alt≤0.004%，ti≤0.003%，o≤0.006%，n≤0.005%，ni≤0.020%，cr≤0.030%，cu≤0.020%，其余為fe與不可避免的雜質。

本發明所述鐵水預處理工序，預處理脫硫，控制鋼水中s≤0.006%。

本發明所述轉爐冶煉工序，轉爐冶煉前期采用倒渣工藝，倒掉含高p、mn的氧化渣；后期采用高拉補吹工藝，控制鋼水c≤0.06%、鋼水溫度≤1620℃。

本發明所述轉爐冶煉工序，出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，出鋼氧含量控制在≤800ppm，采用鋁塊進行預脫氧，鋁塊加入量為0.5-1.0kg/噸鋼。

本發明所述lf爐精煉工序，控制進站后鋼水氧含量≤500ppm，升溫至1640～1660℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌。

本發明所述lf爐精煉工序，加熱完畢進行定氧操作，關閉鋼包底吹氣，向渣面上加入精煉鋼包渣改質劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應過后，蘸渣樣觀察爐渣顏色，終渣綠玻璃渣或透明色，渣中feo≤5.0%；精煉鋼包渣改質劑的化學成分及質量百分含量為：cao：20～28%，al2o3：23～30%，sio2：2～8%，s：0～0.15%，p：0～0.05%，al：37～43%。

本發明所述rh爐脫碳合金化工序，lf爐出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制≤100pa；ob結束后，控制脫碳環流時間≥8min，脫碳結束后定氧。

本發明所述rh爐脫碳合金化工序，脫碳結束后，加入微鋁硅鐵進行脫氧合金化，加入量為30kg/噸，鋼水溶解氧含量控制≤30ppm，環流3-5min復壓，保持軟吹4-6min。

本發明所述連鑄工序，鋼水rh離站后，上連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度控制在1540-1560℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在50～80nl/h。

本發明的設計思路：

1.為了使用戶節省后期熔煉過程中加入金屬硅，避免了更多的雜質元素進入鋼中，提高了節能型變壓器鐵芯的電磁性能，本發明在原料純鐵鋼中增加了si含量，含si量可達到1.80-2.20%，達到了下游企業生產節能型變壓器鐵芯的成本降低、質量提升的目的。

2.為了降低鋼中雜質元素采用了鐵水預處理、轉爐倒渣、滑板擋渣、鋼水終脫氧采用微鋁硅鐵，較高的鋼中溶解氧等工藝措施，目的是利用上述工藝生產出純凈的高si純鐵方坯，滿足用戶降低節能型變壓器鐵芯熔煉雜質含量的需求。

3.在rh爐后期加入大量的微鋁硅鐵，進行合金化處理，得到了高si的鋼水，同時其他元素沒有明顯的變化。

4.為降低鋼中al元素，采用鋼水中含有富余氧的半沸騰鋼的工藝進行連鑄，為此在lf、rh進行了頂渣改制，避免了方坯澆鑄帯氧鋼水產生的絮流和氣泡現象。

5.為了保證鋼中al、ti元素的極低水平，因此采用了不完全的脫氧方式，鋼中存在部分溶解氧，平衡了鋼種al、ti含量，同時在鋼水終脫氧過程中不使用含al、ti的微鋁硅鐵，避免了鋼中al、ti含量的升高。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：1、本發明提供了節能型變壓器鐵芯用高si純鐵的生產方法，采用鐵水預處理脫硫、轉爐脫碳、lf脫硫升溫、rh深脫碳及合金化，得到了碳含量極低，s、p、al、ti、o、c、mn等元素均處于較低的含量范圍，si成分較高的純鐵產品。2、避免了用戶后期熔煉加入金屬硅，減少了更多的雜質元素進入鋼中，提高了節能型變壓器鐵芯的電磁性能，滿足了用戶對成本降低、質量提升的需求。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

高si純鐵化學成分及重量百分含量為：c：0.006%，si：2.20%，mn：0.060%，p：0.010%，s：0.006%，alt：0.004%，ti：0.003%，o：0.006%，n：0.005%，ni：0.020%，cr：0.030%，cu：0.020%，其余為fe與不可避免的雜質。

本實施例高si純鐵方坯的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序，具體步驟如下：

1）鐵水預處理：鐵水預處理脫硫，入爐鐵水s：0.006%。

2）轉爐冶煉：轉爐爐容80噸，在轉爐冶煉前期采用倒渣工藝，渣料化好后倒出1/2熔渣，繼續冶煉；后期采用高拉補吹工藝，鋼水出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，鋼水氧含量800ppm，加入鋁塊0.5kg/噸鋼進行預脫氧，鋼水出鋼溫度1620℃，終點成分：c：0.060%，si：0.002%，mn：0.04%，s：0.006%，p：0.009%。

3）lf爐精煉：lf進站后，鋼水氧含量500ppm，升溫至1660℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌；加熱完畢進行定氧操作，并關閉鋼包底吹氣，向渣面撒入精煉鋼包渣改質劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應過后，蘸渣樣終渣為綠玻璃渣，渣中feo為5.0%。精煉鋼包渣改質劑的化學成分及質量百分含量為：cao：28%，al2o3：30%，sio2：8%，s：0.15%，p：0.05%，al：43%。

4）rh脫碳合金化：lf爐的出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制100pa；ob結束后，脫碳環流時間8min，脫碳結束定氧；脫碳結束后，加入2400kg微鋁硅鐵進行脫氧合金化，測量鋼水溶解氧30ppm；環流3min后復壓，軟吹時間5min。

5)連鑄：鋼水rh離站后，上大方坯連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度1560℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在80nl/h，得連鑄大方坯；連鑄大方坯化學成分及重量百分含量為：c：0.006%，si：2.20%，mn：0.060%，p：0.010%，s：0.006%，alt：0.004%，ti：0.003%，o：0.006%，n：0.005%，ni：0.020%，cr：0.030%，cu：0.020%，其余為fe與不可避免的雜質。

實施例2

高si純鐵化學成分及重量百分含量為：c：0.005%，si：1.80%，mn：0.050%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.003%，o：0.005%，n：0.004%，ni：0.015%，cr：0.018%，cu：0.017%，其余為fe與不可避免的雜質。

本實施例高si純鐵方坯的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序，具體步驟如下：

1）鐵水預處理：鐵水預處理脫硫，入爐鐵水s：0.005%。

2）轉爐冶煉：轉爐爐容80噸，在轉爐冶煉前期采用倒渣工藝，渣料化好后倒出1/2熔渣，繼續冶煉；后期采用高拉補吹工藝，鋼水出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，鋼水氧含量700ppm，加入鋁塊0.6kg/噸鋼進行預脫氧，鋼水出鋼溫度1618℃，終點成分：c：0.045%，si：0.003%，mn：0.05%，s：0.005%，p：0.008%。

3）lf爐精煉：lf進站后，鋼水氧含量450ppm，升溫至1640℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌；加熱完畢進行定氧操作，并關閉鋼包底吹氣，向渣面撒入精煉鋼包渣改質劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應過后，蘸渣樣終渣為綠玻璃渣，渣中feo為4.0%。精煉鋼包渣改質劑的化學成分及質量百分含量為：cao：20%，al2o3：23%，sio2：2%，s：0%，p：0%，al：37%。

4）rh脫碳合金化：lf爐的出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制90pa；ob結束后，脫碳環流時間10min，脫碳結束定氧；脫碳結束后，加入2400kg微鋁硅鐵進行脫氧合金化，測量鋼水溶解氧25ppm；環流5min后復壓，軟吹時間6min。

5)連鑄：鋼水rh離站后，上大方坯連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度1540℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在50nl/h，得連鑄大方坯；連鑄大方坯化學成分及重量百分含量為：c：0.005%，si：1.80%，mn：0.050%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.003%，o：0.005%，n：0.004%，ni：0.015%，cr：0.018%，cu：0.017%，其余為fe與不可避免的雜質。

實施例3

高si純鐵化學成分及重量百分含量為：c：0.004%，si：2.00%，mn：0.035%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.002%，o：0.004%，n：0.004%，ni：0.010%，cr：0.015%，cu：0.010%，其余為fe與不可避免的雜質。

本實施例高si純鐵方坯的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序，具體步驟如下：

1）鐵水預處理：鐵水預處理脫硫，入爐鐵水s：0.005%。

2）轉爐冶煉：轉爐爐容80噸，在轉爐冶煉前期采用倒渣工藝，渣料化好后倒出1/2熔渣，繼續冶煉；后期采用高拉補吹工藝，鋼水出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，鋼水氧含量800ppm，加入鋁塊1.0kg/噸鋼進行預脫氧，鋼水出鋼溫度1610℃，終點成分：c：0.040%，si：0.003%，mn：0.05%，s：0.005%，p：0.007%。

3）lf爐精煉：lf進站后，鋼水氧含量480ppm，升溫至1650℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌；加熱完畢進行定氧操作，并關閉鋼包底吹氣，向渣面撒入精煉鋼包渣改質劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應過后，蘸渣樣終渣為綠玻璃渣，渣中feo為2.0%。精煉鋼包渣改質劑的化學成分及質量百分含量為：cao：23%，al2o3：25%，sio2：4%，s：0.07%，p：0.02%，al：38%。

4）rh脫碳合金化：lf爐的出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制80pa；ob結束后，脫碳環流時間11min，脫碳結束定氧；脫碳結束后，加入2400kg微鋁硅鐵進行脫氧合金化，測量鋼水溶解氧18ppm；環流4min后復壓，軟吹時間4min。

5)連鑄：鋼水rh離站后，上大方坯連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度1550℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在65nl/h，得連鑄大方坯；連鑄大方坯化學成分及重量百分含量為：c：0.004%，si：2.00%，mn：0.035%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.002%，o：0.004%，n：0.004%，ni：0.010%，cr：0.015%，cu：0.010%，其余為fe與不可避免的雜質。

以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。