专利名称：含铝钢种的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明是一种含铝钢种的生产工艺，特别是在电炉上冶炼生产铝含量≥0.020％的钢种的精炼及连铸工艺，涉及冶金行业金属冶炼技术领域。
由于铝是对钢的终脱氧、晶粒度、夹杂物和钢材韧性特别是低温冲击韧性等有重大影响的金属元素，优质钢和专用钢对铝含量大多有严格要求。如船用锚链钢，全铝含量要求不低于0.020％，管线钢以及含钛、含硼的钢种，含铝要求大于0.015％。多年来的生产实践表明钢中铝含量大于0.006％时可浇性差，造成钢包水口和中间包水口堵塞(也称缩颈、变流)、结晶器液面波动等非正常操作，打乱了炼钢厂的正常生产节奏，影响到铸坯的表面质量和内在质量，同时钢水收得率降低，尤其是1302、1502等小断面的铸坯，含铝钢种的开发试验比较困难。
目前，小方坯连铸是生产铝含量较高的钢种，国内外还没有成熟的工艺，由于小方坯连铸水口内径较小，而悬浮于钢水中的Al2O3颗粒与钢水接触时高的界面能使它粘附到耐材表面，相互烧结并形成网状Al2O3，易于沉积在水口附近而堵塞水口。如何降低钢中氧含量，最大限度地减少难熔Al2O3夹杂，是控制小方坯连铸含铝钢正常生产和浇铸的重要技术。
本发明针对Al2O3易在水口内壁上沉积的原因，采取了以下技术方案来克服上述冶炼难点，从而实现本发明的目的。
Al2O3附着在水口内壁上存在两种观点1、由于钢液与耐火材料接触界面能的减少，使钢液中接近水口的Al2O3质点易附着在水口内表面上。由于边界层的涡流作用，细小的Al2O3粒子发生碰撞、烧结、长大，逐渐堵塞了水口通道。2、浇注时，水口内壁存在一层粘度较大的熔融玻璃(主要是SiO2.MnO.Al2O3)，而水口横断面钢液流速呈抛物线分布，靠近水口附近流速很低，造成熔融玻璃体(主要是SiO2.MnO.Al2O3)吸附在钢液中悬浮的固体Al2O3粒子----高熔点Al2O3的沉积，堵塞了水口通道。
Al2O3沉积观点水口耐火材料孔隙中吸附氧，或由于注流下落运动造成的负压，把空气吸入水口内壁，与钢液中铝反应生成；悬浮于钢液中的脱氧产物，在钢水流经水口时，由于紊流作用，把Al2O3向水口表面输送沉积下来；钢液与水口表面润湿，借助于钢液的脉动，把铝传送给水口表面与SiO2发生反应形成；钢液经过水口时，因温度低，使Al-O平衡发生移动，析出的氧与钢中的铝继续反应，生成Al2O3；钢中Al2O3的颗粒较小，因其熔点高，较粘稠，不能从钢液中很快浮出，流经水口时，在钢液中成软化态的细小线条夹杂旋转聚集，彼此接成链条，粘结在表面粗糙的水口内壁上，使水口变细，最后结瘤。
技术方案根据以上分析，本发明利用电炉生产含铝钢种，尤其是铝含量大于0.020％的钢种的电炉生产工艺，其技术方案为一种含铝钢种的生产工艺，具体的工艺步骤如下1、电炉EAF冶炼工序铁水、废钢等冶炼原料倒入电炉，在电炉冶炼过程中，控制电炉终点碳≥0.02％，以便减少初炼钢水的过氧化现象；采用的供氧制度为电炉冶炼穿井熔化期采用四支炉壁氧枪同时供氧，在冶炼的熔化至熔清阶段先关闭EBT偏心区氧枪，再关闭其中一支大流量氧枪，出钢前3-5分钟打开EBT枪，三个氧枪同时供氧；严禁出钢下渣，电炉出钢水时钢渣不能随钢水流出，以减少铝的烧损，最终达到减少脱氧产物产生的Al2O3夹杂物及延长Al2O3夹杂的上浮时间的目的；2、精炼工序包括钢水加铝、补铝、喂丝、吹氩、供电、造渣；3、利用设有挡渣墙的中间包分离钢水和悬浮钢渣，以促进Al2O3夹杂上浮；4、连铸工序采用全保护无氧化浇注，同时进行电磁搅拌。
所述的精炼工序，是指钢包全程吹氩及脱氧产物变性处理，以促进Al2O3夹杂上浮；精炼时，以钢水不裸露为原则，保证100～150l/min的吹氩流量；在钢水温度和成份达到要求时进行合适的喂丝处理，喂丝结束后保证足够的软吹氩时间；精炼位补铝根据少补、早补的原则，电炉出钢毕的钢水到精炼烘烤位，迅速取第一个样本，根据第一个样本的分析结果，迅速补铝；根据钢中Si、Al的情况喂Si-Ca线，喂丝长度为100-300米之间；在精炼过程中采取一直吹氩的方法，以使钢水中成份和温度充分均匀；喂丝结束后保证软吹氩时间，如果软吹氩时间不够，连铸水口则容易结瘤，如果软吹氩时间过长，则增加能源消耗，钢水温度下降过大，容易造成连铸粘死，影响生产节奏，故软吹氩时间在5分钟以上为最佳。
所述的采用中间包分离钢水和钢渣的方法是指采用设有挡渣墙的中间包，目的是改变钢水在中间包内的流动方向，改善流动轨迹，增加钢液在中间包的停留时间，促进夹杂物的聚集、长大，促使Al2O3夹杂上浮。
所述的连铸全保护无氧化浇注，包括从钢包到结晶器全保护浇注；中间包钢水过热度控制在15～40℃之间，使用电磁搅拌；浇注时不露红操作，也就是说在浇注过程中，结晶器内钢水表面不裸露于空气中；从钢包到中间包采用氩封长水口保护，中间包到结晶器使用氩封浸入式水口保护；中间包液面正常浇注时保证足够的高度，即中间包内钢水液面正常浇注时必须有500mm以上的高度，换钢包期间保证钢水有400mm以上的高度。
所述的控制电炉终点碳应大于或等于0.06％。
有益效果1、利用以上技术方案生产能够生产出完全符合成份要求、性能强度的连铸小方坯，成品钢中含氧量小于20ppm，铝含量≥0.020％。
2、本发明的含铝钢生产工艺生产的铝含量≥0.020％的钢种，其氧化物夹杂Al2O3量少且不易在水口周围结瘤，水口寿命由1-3炉提高到8-10炉，节约了耐火材料的消耗和生产成本。
3、生产节奏加快，提高钢产量和钢的冶炼质量。钢的内在质量提高，夹杂物减少，质量异议大为降低，经济效益显著提高。
具体实施例方式
实施例1，采用100吨超高功率交流电弧炉生产CM690钢种，其生产工艺如下铁水、废钢等炼钢原料约100吨分三批倒入电炉，开始冶炼。电炉在冶炼过程中，采用的供氧制度为电炉冶炼穿井熔化期采用四个炉壁氧枪同时供氧，即二支Module氧枪，一支EBT偏心区氧枪，一支4#小氧枪，氧流量分别为40m3/min、40m3/min、10m3/min、15m3/min；在冶炼的熔化至熔清阶段先关闭EBT偏心区氧枪，再关闭其中一支Module氧枪，出钢前3-5分钟打开EBT枪，三支氧枪同时供氧；保证电炉出钢时终点碳含量C≥0.08％，以减少钢水的过氧化；出钢温度控制在1630～1670℃，避免出高温钢，减少铝的烧损；电炉出钢至1/4时向钢包中先加入硅锰铁、锰铁等合金材料，再加入3.5kg/t钢的铝铁；严禁出钢下渣，即电炉出钢水时钢渣随钢水流出，以减少铝的烧损；电炉抬炉后，及时开走钢包车；钢包全程吹氩，禁止钢水裸露；钢包到达精炼位时立即取样1并测温，钢水温度在1560～1590℃为最佳，根据样1分析结果，及时补铝；精炼过程钢水成份Si含量控制在0.19～0.20％为宜；Si-Ca处理，根据测得的钢中Si、Al含量，喂入150～300米的Si-Ca线量；喂丝结束，保证5分钟以上软吹氩时间；连铸使用设有挡渣墙的中间包，中间包钢水液面保证足够的高度正常浇注时在500mm以上，换钢包期间在400mm以上；中间包钢水过热度控制在15～40℃左右，使用电磁搅拌；氩封全保护浇注，从钢包到中间包氩封长水口保护，从中间包到结晶器采用氩封浸入式水口保护。
实施例2，采用100吨超高功率交流电弧炉生产20CrMnTi钢种，其生产工艺过程如下铁水、废钢等炼钢原料约100吨分三批倒入电炉，开始冶炼。电炉在冶炼过程中，采用的供氧制度为电炉冶炼穿井熔化期采用四个炉壁氧枪同时供氧，即二支Module氧枪，一支EBT偏心区氧枪，一支4#小氧枪，氧流量分别为40m3/min、40m3/min、10m3/min、15m3/min；在冶炼的熔化至熔清阶段先关闭EBT偏心区氧枪，再关闭其中一支Module氧枪，出钢前3-5分钟打开EBT枪，三支氧枪同时供氧；保证电炉出钢时终点碳含量C＞0.06％，以减少钢水的过氧化；出钢温度控制在1630～1670℃，避免出高低温钢，减少铝的烧损；电炉出钢至1/4时向钢包中先加入硅锰铁、锰铁铬铁等合金材料，再加入2.8kg/t钢的铝铁；严禁出钢下渣，即电炉出钢水时钢渣随钢水流出，以减少铝的烧损；电炉抬炉后，及时开走钢包车；钢包全程吹氩，禁止钢水裸露；钢包到达精炼位时立即取样1并测温，钢水温度在1560～1590℃时为最佳，根据样1分析结果，立即补铝；精炼过程钢水成份中的Si含量控制在0.16～0.17％为宜，温度、成份符合要求后，加入2.2kg/t钢的钛铁后，钢包开出喂丝进行Si-Ca处理，根据测得的钢中Si、Al含量，喂入150～300米的Si-Ca线量；喂丝结束，保证5分钟以上的软吹氩时间；连铸使用设有挡渣墙的中间包，中间包钢水液面保证足够的高度正常浇注时500mm以上，换包期间在400mm以上；中间包钢水过热度控制在20～40℃左右，使用电磁搅拌；氩封全保护浇注，从钢包到中间包氩封长水口保护，从中间包到结晶器采用氩封浸入式水口保护。
权利要求
1.一种含铝钢种的生产工艺，具体的工艺步骤如下(1)电炉EAF冶炼工序铁水、废钢等冶炼原料倒入电炉，在电炉冶炼过程中，控制电炉终点碳≥0.02％；采用的供氧制度为电炉冶炼穿井熔化期采用四支炉壁氧枪同时供氧，在冶炼的熔化至熔清阶段先关闭EBT偏心区氧枪，再关闭其中一支大流量氧枪，出钢前3-5分钟打开EBT枪，三支氧枪同时供氧；(2)LF炉精炼工序包括钢水加铝、补铝、喂丝、吹氩、供电、造渣；(3)利用设有挡渣墙的中间包，分离钢水和悬浮钢渣；(4)连铸工序采用全保护无氧化浇注，同时进行电磁搅拌。
2.根据权利要求1所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于所述的精炼工序，是指钢包全程吹氩及脱氧产物变性处理，以促进Al2O3夹杂上浮；精炼时，以钢水不裸露为原则，保证100～150l/min的吹氩流量；在钢水温度和成份达到要求时进行合适的喂丝处理，喂丝结束后保证足够的软吹氩时间。
3.根据权利要求1所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于所述的连铸全保护无氧化浇注，是指从钢包到中间包、中间包到结晶器采用全保护无氧化浇注；中间包钢水过热度控制在15～40℃之间，并使用电磁搅拌；浇注时钢水不露红操作；从钢包到中间包采用氩封长水口保护、中间包到结晶器采用氩封浸入式水口保护；连铸时采用设有挡渣墙的中间包，正常浇注时中间包钢水液面保证足够的高度。
4.根据权利要求1或2所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于所述的软吹氩时间必须保证在5分钟以上；合适的喂丝处理是指根据钢水中硅、铝的含量进行喂硅钙线处理。
5.根据权利要求3所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于所述的中间包液面保证足够的高度是指中间包内钢水液面在正常浇注时必须有500mm以上的高度，换钢包期间保证钢水有400mm以上的高度。
6.根据权利要求1或2所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于所述的硅钙线喂丝在100-300米之间。
7.根据权利要求4所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于所述的硅钙线喂丝在100-300米之间。
8.根据权利要求1所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于四个炉壁氧枪的氧流量分别为40m3/min、40m3/min、15m3/min、10m3/min。
9.根据权利要求1或2所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于精炼位补铝根据少补、早补的原则，电炉出钢毕的钢水到精炼烘烤位，迅速取第一个样本，根据第一个样本的分析结果，迅速补铝。
10.根据权利要求1所述的含铝钢种的生产工艺，其特征在于控制电炉终点碳≥0.06％。
全文摘要
本发明是含铝钢种的生产工艺，特别是在电炉上冶炼生产铝含量≥0.020％的钢种的精炼及连铸工艺，涉及冶金行业金属冶炼技术领域。本发明主要包括电炉EAF冶炼、LF炉精炼、脱氧、连铸等具体工艺步骤，采用严格控制冶炼时间和钢水温度、电炉终点碳、出钢下渣、合理的供氧制度、钢水加铝、补铝、喂丝、吹氩、供电、造渣、连铸工序采用全保护无氧化浇注、同时进行电磁搅拌的方法达到精确冶炼含铝钢种的目的。本发明的生产工艺具有生产成本低，氧化物夹杂量少且不易在水口结瘤，水口寿命延长的特点，并具有大幅度提高含铝钢的质量和产量的优点。
文档编号C21C7/00GK1443866SQ0311329
公开日2003年9月24日 申请日期2003年4月25日 优先权日2003年4月25日
发明者林国强, 朱守欣, 吴惠荣, 孙华 申请人:南京钢铁集团有限公司