專利名稱：含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，特別是在電爐上冶煉生產(chǎn)鋁含量≥0.020％的鋼種的精煉及連鑄工藝，涉及冶金行業(yè)金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
由于鋁是對(duì)鋼的終脫氧、晶粒度、夾雜物和鋼材韌性特別是低溫沖擊韌性等有重大影響的金屬元素，優(yōu)質(zhì)鋼和專用鋼對(duì)鋁含量大多有嚴(yán)格要求。如船用錨鏈鋼，全鋁含量要求不低于0.020％，管線鋼以及含鈦、含硼的鋼種，含鋁要求大于0.015％。多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明鋼中鋁含量大于0.006％時(shí)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(jié)晶器液面波動(dòng)等非正常操作，打亂了煉鋼廠的正常生產(chǎn)節(jié)奏，影響到鑄坯的表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量，同時(shí)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(fā)試驗(yàn)比較困難。
目前，小方坯連鑄是生產(chǎn)鋁含量較高的鋼種，國(guó)內(nèi)外還沒有成熟的工藝，由于小方坯連鑄水口內(nèi)徑較小，而懸浮于鋼水中的Al2O3顆粒與鋼水接觸時(shí)高的界面能使它粘附到耐材表面，相互燒結(jié)并形成網(wǎng)狀A(yù)l2O3，易于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(chǎn)和澆鑄的重要技術(shù)。
本發(fā)明針對(duì)Al2O3易在水口內(nèi)壁上沉積的原因，采取了以下技術(shù)方案來(lái)克服上述冶煉難點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
Al2O3附著在水口內(nèi)壁上存在兩種觀點(diǎn)1、由于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(zhì)點(diǎn)易附著在水口內(nèi)表面上。由于邊界層的渦流作用，細(xì)小的Al2O3粒子發(fā)生碰撞、燒結(jié)、長(zhǎng)大，逐漸堵塞了水口通道。2、澆注時(shí)，水口內(nèi)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(diǎn)Al2O3的沉積，堵塞了水口通道。
Al2O3沉積觀點(diǎn)水口耐火材料孔隙中吸附氧，或由于注流下落運(yùn)動(dòng)造成的負(fù)壓，把空氣吸入水口內(nèi)壁，與鋼液中鋁反應(yīng)生成；懸浮于鋼液中的脫氧產(chǎn)物，在鋼水流經(jīng)水口時(shí)，由于紊流作用，把Al2O3向水口表面輸送沉積下來(lái)；鋼液與水口表面潤(rùn)濕，借助于鋼液的脈動(dòng)，把鋁傳送給水口表面與SiO2發(fā)生反應(yīng)形成；鋼液經(jīng)過(guò)水口時(shí)，因溫度低，使Al-O平衡發(fā)生移動(dòng)，析出的氧與鋼中的鋁繼續(xù)反應(yīng)，生成Al2O3；鋼中Al2O3的顆粒較小，因其熔點(diǎn)高，較粘稠，不能從鋼液中很快浮出，流經(jīng)水口時(shí)，在鋼液中成軟化態(tài)的細(xì)小線條夾雜旋轉(zhuǎn)聚集，彼此接成鏈條，粘結(jié)在表面粗糙的水口內(nèi)壁上，使水口變細(xì)，最后結(jié)瘤。
技術(shù)方案根據(jù)以上分析，本發(fā)明利用電爐生產(chǎn)含鋁鋼種，尤其是鋁含量大于0.020％的鋼種的電爐生產(chǎn)工藝，其技術(shù)方案為一種含鋁鋼種的生產(chǎn)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(guò)程中，控制電爐終點(diǎn)碳≥0.02％，以便減少初煉鋼水的過(guò)氧化現(xiàn)象；采用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期采用四支爐壁氧槍同時(shí)供氧，在冶煉的熔化至熔清階段先關(guān)閉EBT偏心區(qū)氧槍，再關(guān)閉其中一支大流量氧槍，出鋼前3-5分鐘打開EBT槍，三個(gè)氧槍同時(shí)供氧；嚴(yán)禁出鋼下渣，電爐出鋼水時(shí)鋼渣不能隨鋼水流出，以減少鋁的燒損，最終達(dá)到減少脫氧產(chǎn)物產(chǎn)生的Al2O3夾雜物及延長(zhǎng)Al2O3夾雜的上浮時(shí)間的目的；2、精煉工序包括鋼水加鋁、補(bǔ)鋁、喂絲、吹氬、供電、造渣；3、利用設(shè)有擋渣墻的中間包分離鋼水和懸浮鋼渣，以促進(jìn)Al2O3夾雜上浮；4、連鑄工序采用全保護(hù)無(wú)氧化澆注，同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌。
所述的精煉工序，是指鋼包全程吹氬及脫氧產(chǎn)物變性處理，以促進(jìn)Al2O3夾雜上浮；精煉時(shí)，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(dá)到要求時(shí)進(jìn)行合適的喂絲處理，喂絲結(jié)束后保證足夠的軟吹氬時(shí)間；精煉位補(bǔ)鋁根據(jù)少補(bǔ)、早補(bǔ)的原則，電爐出鋼畢的鋼水到精煉烘烤位，迅速取第一個(gè)樣本，根據(jù)第一個(gè)樣本的分析結(jié)果，迅速補(bǔ)鋁；根據(jù)鋼中Si、Al的情況喂Si-Ca線，喂絲長(zhǎng)度為100-300米之間；在精煉過(guò)程中采取一直吹氬的方法，以使鋼水中成份和溫度充分均勻；喂絲結(jié)束后保證軟吹氬時(shí)間，如果軟吹氬時(shí)間不夠，連鑄水口則容易結(jié)瘤，如果軟吹氬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則增加能源消耗，鋼水溫度下降過(guò)大，容易造成連鑄粘死，影響生產(chǎn)節(jié)奏，故軟吹氬時(shí)間在5分鐘以上為最佳。
所述的采用中間包分離鋼水和鋼渣的方法是指采用設(shè)有擋渣墻的中間包，目的是改變鋼水在中間包內(nèi)的流動(dòng)方向，改善流動(dòng)軌跡，增加鋼液在中間包的停留時(shí)間，促進(jìn)夾雜物的聚集、長(zhǎng)大，促使Al2O3夾雜上浮。
所述的連鑄全保護(hù)無(wú)氧化澆注，包括從鋼包到結(jié)晶器全保護(hù)澆注；中間包鋼水過(guò)熱度控制在15～40℃之間，使用電磁攪拌；澆注時(shí)不露紅操作，也就是說(shuō)在澆注過(guò)程中，結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面不裸露于空氣中；從鋼包到中間包采用氬封長(zhǎng)水口保護(hù)，中間包到結(jié)晶器使用氬封浸入式水口保護(hù)；中間包液面正常澆注時(shí)保證足夠的高度，即中間包內(nèi)鋼水液面正常澆注時(shí)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(diǎn)碳應(yīng)大于或等于0.06％。
有益效果1、利用以上技術(shù)方案生產(chǎn)能夠生產(chǎn)出完全符合成份要求、性能強(qiáng)度的連鑄小方坯，成品鋼中含氧量小于20ppm，鋁含量≥0.020％。
2、本發(fā)明的含鋁鋼生產(chǎn)工藝生產(chǎn)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(jié)瘤，水口壽命由1-3爐提高到8-10爐，節(jié)約了耐火材料的消耗和生產(chǎn)成本。
3、生產(chǎn)節(jié)奏加快，提高鋼產(chǎn)量和鋼的冶煉質(zhì)量。鋼的內(nèi)在質(zhì)量提高，夾雜物減少，質(zhì)量異議大為降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，采用100噸超高功率交流電弧爐生產(chǎn)CM690鋼種，其生產(chǎn)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(guò)程中，采用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期采用四個(gè)爐壁氧槍同時(shí)供氧，即二支Module氧槍，一支EBT偏心區(qū)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(guān)閉EBT偏心區(qū)氧槍，再關(guān)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(shí)供氧；保證電爐出鋼時(shí)終點(diǎn)碳含量C≥0.08％，以減少鋼水的過(guò)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(shí)向鋼包中先加入硅錳鐵、錳鐵等合金材料，再加入3.5kg/t鋼的鋁鐵；嚴(yán)禁出鋼下渣，即電爐出鋼水時(shí)鋼渣隨鋼水流出，以減少鋁的燒損；電爐抬爐后，及時(shí)開走鋼包車；鋼包全程吹氬，禁止鋼水裸露；鋼包到達(dá)精煉位時(shí)立即取樣1并測(cè)溫，鋼水溫度在1560～1590℃為最佳，根據(jù)樣1分析結(jié)果，及時(shí)補(bǔ)鋁；精煉過(guò)程鋼水成份Si含量控制在0.19～0.20％為宜；Si-Ca處理，根據(jù)測(cè)得的鋼中Si、Al含量，喂入150～300米的Si-Ca線量；喂絲結(jié)束，保證5分鐘以上軟吹氬時(shí)間；連鑄使用設(shè)有擋渣墻的中間包，中間包鋼水液面保證足夠的高度正常澆注時(shí)在500mm以上，換鋼包期間在400mm以上；中間包鋼水過(guò)熱度控制在15～40℃左右，使用電磁攪拌；氬封全保護(hù)澆注，從鋼包到中間包氬封長(zhǎng)水口保護(hù)，從中間包到結(jié)晶器采用氬封浸入式水口保護(hù)。
實(shí)施例2，采用100噸超高功率交流電弧爐生產(chǎn)20CrMnTi鋼種，其生產(chǎn)工藝過(guò)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(guò)程中，采用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期采用四個(gè)爐壁氧槍同時(shí)供氧，即二支Module氧槍，一支EBT偏心區(qū)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(guān)閉EBT偏心區(qū)氧槍，再關(guān)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(shí)供氧；保證電爐出鋼時(shí)終點(diǎn)碳含量C＞0.06％，以減少鋼水的過(guò)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(shí)向鋼包中先加入硅錳鐵、錳鐵鉻鐵等合金材料，再加入2.8kg/t鋼的鋁鐵；嚴(yán)禁出鋼下渣，即電爐出鋼水時(shí)鋼渣隨鋼水流出，以減少鋁的燒損；電爐抬爐后，及時(shí)開走鋼包車；鋼包全程吹氬，禁止鋼水裸露；鋼包到達(dá)精煉位時(shí)立即取樣1并測(cè)溫，鋼水溫度在1560～1590℃時(shí)為最佳，根據(jù)樣1分析結(jié)果，立即補(bǔ)鋁；精煉過(guò)程鋼水成份中的Si含量控制在0.16～0.17％為宜，溫度、成份符合要求后，加入2.2kg/t鋼的鈦鐵后，鋼包開出喂絲進(jìn)行Si-Ca處理，根據(jù)測(cè)得的鋼中Si、Al含量，喂入150～300米的Si-Ca線量；喂絲結(jié)束，保證5分鐘以上的軟吹氬時(shí)間；連鑄使用設(shè)有擋渣墻的中間包，中間包鋼水液面保證足夠的高度正常澆注時(shí)500mm以上，換包期間在400mm以上；中間包鋼水過(guò)熱度控制在20～40℃左右，使用電磁攪拌；氬封全保護(hù)澆注，從鋼包到中間包氬封長(zhǎng)水口保護(hù)，從中間包到結(jié)晶器采用氬封浸入式水口保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種含鋁鋼種的生產(chǎn)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(guò)程中，控制電爐終點(diǎn)碳≥0.02％；采用的供氧制度為電爐冶煉穿井熔化期采用四支爐壁氧槍同時(shí)供氧，在冶煉的熔化至熔清階段先關(guān)閉EBT偏心區(qū)氧槍，再關(guān)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(shí)供氧；(2)LF爐精煉工序包括鋼水加鋁、補(bǔ)鋁、喂絲、吹氬、供電、造渣；(3)利用設(shè)有擋渣墻的中間包，分離鋼水和懸浮鋼渣；(4)連鑄工序采用全保護(hù)無(wú)氧化澆注，同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的精煉工序，是指鋼包全程吹氬及脫氧產(chǎn)物變性處理，以促進(jìn)Al2O3夾雜上浮；精煉時(shí)，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(dá)到要求時(shí)進(jìn)行合適的喂絲處理，喂絲結(jié)束后保證足夠的軟吹氬時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的連鑄全保護(hù)無(wú)氧化澆注，是指從鋼包到中間包、中間包到結(jié)晶器采用全保護(hù)無(wú)氧化澆注；中間包鋼水過(guò)熱度控制在15～40℃之間，并使用電磁攪拌；澆注時(shí)鋼水不露紅操作；從鋼包到中間包采用氬封長(zhǎng)水口保護(hù)、中間包到結(jié)晶器采用氬封浸入式水口保護(hù)；連鑄時(shí)采用設(shè)有擋渣墻的中間包，正常澆注時(shí)中間包鋼水液面保證足夠的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的軟吹氬時(shí)間必須保證在5分鐘以上；合適的喂絲處理是指根據(jù)鋼水中硅、鋁的含量進(jìn)行喂硅鈣線處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的中間包液面保證足夠的高度是指中間包內(nèi)鋼水液面在正常澆注時(shí)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的硅鈣線喂絲在100-300米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的硅鈣線喂絲在100-300米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于四個(gè)爐壁氧槍的氧流量分別為40m3/min、40m3/min、15m3/min、10m3/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于精煉位補(bǔ)鋁根據(jù)少補(bǔ)、早補(bǔ)的原則，電爐出鋼畢的鋼水到精煉烘烤位，迅速取第一個(gè)樣本，根據(jù)第一個(gè)樣本的分析結(jié)果，迅速補(bǔ)鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，其特征在于控制電爐終點(diǎn)碳≥0.06％。
全文摘要
本發(fā)明是含鋁鋼種的生產(chǎn)工藝，特別是在電爐上冶煉生產(chǎn)鋁含量≥0.020％的鋼種的精煉及連鑄工藝，涉及冶金行業(yè)金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)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，采用嚴(yán)格控制冶煉時(shí)間和鋼水溫度、電爐終點(diǎn)碳、出鋼下渣、合理的供氧制度、鋼水加鋁、補(bǔ)鋁、喂絲、吹氬、供電、造渣、連鑄工序采用全保護(hù)無(wú)氧化澆注、同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌的方法達(dá)到精確冶煉含鋁鋼種的目的。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝具有生產(chǎn)成本低，氧化物夾雜量少且不易在水口結(jié)瘤，水口壽命延長(zhǎng)的特點(diǎn)，并具有大幅度提高含鋁鋼的質(zhì)量和產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21C7/00GK1443866SQ0311329
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者林國(guó)強(qiáng), 朱守欣, 吳惠榮, 孫華 申請(qǐng)人:南京鋼鐵集團(tuán)有限公司