专利名称：一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法
技术领域：
本发明涉及一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，属于冶金行业炼钢技术领 域。
背景技术：
目前，钢铁企业在生产硅含量小于等于0.03%的低碳、铝镇静钢时，例如SPHC、 08A1等钢种，通常采用铁水炉外脱硫+转炉冶炼+LF精炼+连铸的生产工艺，这种生产工 艺最大的问题是钢中Si含量难以控制，由于钢中含有一定的Al，在LF炉精炼还原过程中 极易产生回Si现象，造成成品Si含量超标，采用背景技术工艺，钢坯成分合格率仅能达到 83%-90%左右。中国专利申请200610166553. X、名称为“低碳低硅铝镇静钢的生产工艺”，公 开了一种低碳低硅铝镇静钢的生产工艺，技术方案是以铁水为原料，进行转炉吹炼、转炉 出钢、吹氩站精炼、最后将钢水送入小方坯连铸机全程保护浇铸即得到低碳低硅铝镇静钢， 其中，所说转炉出钢过程中，向经脱氧合金化处理后的钢水中加入包含有预熔精炼渣的复 合造渣材料进行预造渣，控制熔渣碱度达到6. 0 8. 0 ；所说吹氩站精炼包括在吹氩站内进 行以下步骤(1)深度脱氧以喂铝线的方法对转炉出钢后的钢水进行脱氧，在脱氧时期 结束时控制钢水中自由氧含量在2 5PPM之间，酸溶铝在400 600PPM之间；(2)造渣精 炼加入萤石、铝粒及电石进行调渣操作，同时进行强底吹氩搅拌，造渣结束时控制熔渣中 的氧化铁和氧化锰的总含量不超过2%、三氧化二铝含量在20 30%之间；(3)软吹精炼采 用弱底吹氩搅拌进行软吹操作；(4)钙处理通过喂丝机加入硅钙包芯线，在钙处理结束后 控制钢水中残余全钙量达到30 40PPM。但是，上述工艺方法不适用于高炉含钒铁水生产 硅含量小于等于0. 03%的低碳、铝镇静钢。
发明内容
本发明目的是提供一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，在生产过程中抑制回 硅的热力学和动力学条件，提高硅成分合格率，降低生产成本，解决背景技术中存在的上述 问题。本发明的技术方案是
一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，高炉含钒铁水进入炼钢工序前，先经过提钒、 脱硅处理工序，炼钢工序采用半钢炼钢，钢水在挡渣出钢及脱氧、合金化过程中加入低硅预 熔型复合精炼渣预脱氧，钢水进入LF精炼工位以后，不采用常规下电极加热造白渣的方 式，而是采用扣盖保温、在吹氩搅拌的还原性气氛下用铝粉做脱氧剂迅速造白渣，随后转入 钙处理和软吹氩，在保证精炼质量的前提下抑制了钢水回硅的热力学和动力学条件，钢水 软吹氩结束后，进入连铸工序。含钒铁水在提钒、脱硅处理的过程中，得到的半钢Si含量< 0. 02%。低硅预熔型复合精炼渣为本领域公知、公用的，半钢经转炉冶炼后，在挡渣出钢过 程中随钢流均勻加入3-6kg/吨钢低硅预熔型复合精炼渣，进行预精炼，出钢结束后再向钢包内加入顶 渣lkg/吨钢。钢水出钢过程中采用挡渣措施，渣层厚度小于50mm，防止出钢大量下渣造成的精 炼回硅；出钢时间要求大于5分钟，出钢的同时随钢流均勻加入3-6 kg/吨钢低硅预熔型复 合精炼渣，利用出钢过程中良好的动力学条件，提前对钢水进行预精炼处理，低硅预熔型复 合精炼渣在出钢1/4时开始加入，出钢至3/4时加入完成，出钢结束后再向钢包内加入顶渣 lkg/吨钢；出钢后要求钢水定氧< lOppm。钢水在LF炉工位采用扣盖保温、吹氩搅拌、不下电极造白渣的精炼工艺即先使 用中等强度氩气搅拌3分钟，所说的中等强度是指吹氩强度控制在液面产生强烈蠕动但 不裸露钢液面；同时向钢包内加入铝粉l_2kg/吨钢迅速造白渣；白渣形成后，降低吹氩强 度使渣液面保持蠕动，继续加入铝粉保持白渣状态，白渣保持8-12分钟后对钢液进行钙 处理，要求Ca/Al ^0. 1%，钙处理后继续扣盖进行软吹氩操作，保持液面轻微蠕动，软吹氩 时间保持在12分钟以上。在冶金反应中，化学反应的进行程度不仅和热力学、动力学条件有关，也和反应物 的浓度关系密切，因此冶炼低碳、低硅铝镇静钢时，铁水要经过提钒处理，提钒处理后得到 硅含量<0. 02%的半钢，这样就大幅降低了钢渣中的二氧化硅含量，同时也减轻了挡渣出 钢的难度和压力。本发明的原理如下精炼回硅的原理精炼回硅的热力学原理精炼过程温度处 在1560°C 1600°C之间，由氧势图可知在还原性气氛下由Si02形成的不稳态化合物很容 易被Al置换还原出来；其化学反应式为4[Al]+3(Si02) — 3 [Si]+2 (A1203)；精炼回硅的 动力学条件LF精炼在底吹氩强烈搅拌作用下，增硅反应的界面面积大大增加，为增硅反 应提供了良好的动力学条件，加快了(Si02)与[Al]的反应速度，促进了增硅。本发明通过 抑制精炼回硅的热力学和动力学条件，可以达到减少精炼回硅的目的，提高低硅含量低碳 铝镇静钢的硅成分合格率。本发明的有益效果本发明针对常规LF电加热精炼工艺生产低碳、低硅铝镇静钢 因硅高造成的成分合格率低的问题进行了创新和改进，其原理是在生产过程中采用特殊工 艺抑制钢水回硅的热力学和动力学条件，使得低硅、低碳铝镇静钢Si元素成分合格率达到 了 98%以上，由于省去了精炼电极加热过程，具有低能耗、环保、生产成本低的特点。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明作进一步说明。在实施例中，本发明具体方法，包括如下步骤
1、铁水进行提钒、脱硅处理
含钒铁水经过提钒处理，提钒的过程也去除了铁水中的绝大部分硅元素，得到含硅量 (0. 02%的半钢；
2、钢水出钢挡渣和加入低硅预熔型复合精炼渣
钢水出钢过程中采用挡渣措施，要求渣层厚度小于50mm，防止出钢大量下渣造成的精 炼回硅；出钢时间要求大于5分钟，出钢的同时随钢流均勻加入3-6 kg/吨钢低硅预熔型复 合精炼渣，利用出钢过程中良好的动力学条件，提前对钢水进行预精炼处理，复合精炼渣在 出钢1/4时开始加入，出钢至3/4时加入完成，出钢结束后再向钢包内加入顶渣lkg/吨钢；出钢后要求钢水定氧< IOppm ；
3、精炼采用不下电极和扣盖、软吹氩精炼方法
钢水进入精炼站后喂铝线调整钢中酸溶铝含量，然后扣盖保温并进行吹氩搅拌；先 使用中等强度氩气搅拌3分钟，吹氩强度控制在液面产生较大蠕动但不裸露钢液面，同 时向钢包内加入铝粉l_2kg/吨钢迅速造白渣；白渣形成后，降低吹氩强度使渣液面保持 蠕动，继续加入铝粉保持白渣状态；白渣保持10分钟左右后对钢液进行钙处理，要求Ca/ Al ^ 0. 1%，钙处理后继续扣盖进行软吹氩操作，保持液面微微蠕动，软吹氩时间保持在12 分钟以上；
4、钢水的保护浇注
钢水精炼后进入连铸工序，进行正常的保护浇注。采用本发明方法生产SPHC、SPHT、出口低硅SS400等低硅、低碳铝镇静钢，按照 [Si] ( 0.03%的要求成分合格率超过98%，且质量、性能与采用常规LF电加热精炼方式生 产的钢种相同。实施例1
生产钢种SPHC，铁水[C] 4.50%、[Si] 0.60%，铁水温度1230°C ；提钒后半钢[C] 4.00%、[Si] 0.003%，铁水温度1330°C ；半钢经过转炉冶炼出钢后，钢水[C] 0.02%、[Si] 0. 008%，Als 0. 02%，温度1613°C ；钢水进入精炼站喂铝线后，钢水[C] 0. 02%、[Si] 0. 01%, Als 0.05%，温度 1606°C ；精炼结束后，钢水[C] 0. 04%、[Si] 0. 02%, Als 0. 045%，温度 15760C ；钢坯成品化学成分[C] 0.04%、[Si] 0. 020%, Als 0.040%。实施例2:
生产钢种出口低硅SPHT1，铁水[C] 4. 41%、[Si] 0. 50%，铁水温度1220°C ；提 钒后半钢[C] 3.98%、[Si] 0.01%，铁水温度1336°C ；半钢经过转炉冶炼出钢后，钢水[C] 0. 02%、[Si] 0. 005%, Als 0. 02%，温度1608°C ；钢水进入精炼站喂铝线后，钢水[C] 0. 02%、 [Si] 0. 009%, Als 0. 05%，温度 1600°C ；精炼结束后，钢水[C] 0. 05%、[Si] 0. 01%, Als 0. 045%，温度 15700C ；钢坯成品化学成分[C] 0. 05%、[Si] 0. 010%, Als 0. 040%。实施例3:
生产钢种出口低硅SS400，铁水[C] 4. 96%、[Si] 0. 65%，铁水温度1218°C ；提 钒后半钢[C] 4.25%、[Si] 0.006%，铁水温度1310°C ；半钢经过转炉冶炼出钢后，钢水[C] 0. 04%、[Si] 0. 008%，Als 0. 03%，温度1612°C ；钢水进入精炼站喂铝线后，钢水[C] 0. 04%、 [Si] 0.015%，Als 0. 035%，温度 1604°C ；精炼结束后，钢水[C] 0. 10%、[Si] 0. 03%, Als 0. 030%，温度 15780C ；钢坯成品化学成分[C] 0. 11%、[Si] 0. 03%, Als 0. 030%。
权利要求
1.一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，其特征在于高炉含钒铁水进入炼钢工序 前，先经过提钒、脱硅处理工序，炼钢工序采用半钢炼钢，钢水在挡渣出钢及脱氧、合金化过 程中加入低硅预熔型复合精炼渣预脱氧，钢水进入LF精炼工位以后，不采用常规下电极加 热造白渣的方式，而是采用扣盖保温、在吹氩搅拌的还原性气氛下用铝粉做脱氧剂迅速造 白渣，随后转入钙处理和软吹氩，在保证精炼质量的前提下抑制了钢水回硅的热力学和动 力学条件，钢水软吹氩结束后，进入连铸工序。
2.根据权利要求1所述之低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，其特征在于半钢经转炉 冶炼后，在挡渣出钢过程中随钢流均勻加入3-6kg/吨钢低硅预熔型复合精炼渣，进行预精 炼，出钢结束后再向钢包内加入顶渣Ikg/吨钢。
3.根据权利要求2所述之低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，其特征在于钢水出钢过 程中采用挡渣措施，渣层厚度小于50mm，防止出钢大量下渣造成的精炼回硅；出钢时间要 求大于5分钟，出钢的同时随钢流均勻加入3-6 kg/吨钢低硅预熔型复合精炼渣，利用出钢 过程中良好的动力学条件，提前对钢水进行预精炼处理，低硅预熔型复合精炼渣在出钢1/4 时开始加入，出钢至3/4时加入完成，出钢结束后再向钢包内加入顶渣Ikg/吨钢；出钢后要 求钢水定氧< lOppm。
4.根据权利要求1或2所述之低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，其特征在于所说 的钢水在LF炉工位采用扣盖保温、吹氩搅拌、不下电极造白渣的精炼工艺即先使用中等 强度氩气搅拌3分钟，所说的中等强度是指吹氩强度控制在液面产生强烈蠕动但不裸露 钢液面；同时向钢包内加入铝粉Ikg/吨钢迅速造白渣；白渣形成后，降低吹氩强度使渣液 面保持蠕动，继续加入铝粉保持白渣状态，白渣保持8-12分钟后对钢液进行钙处理，要求 Ca/Al ^ 0. 1%，钙处理后继续扣盖进行软吹氩操作，保持液面轻微蠕动，软吹氩时间保持在 12分钟以上。
全文摘要
本发明涉及一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法，属于冶金行业炼钢技术领域。技术方案是高炉含钒铁水进入炼钢工序前，先经过提钒、脱硅处理工序，炼钢工序采用半钢炼钢，钢水在挡渣出钢及脱氧、合金化过程中加入低硅预熔型复合精炼渣预脱氧，钢水进入LF精炼工序以后，不采用常规下电极加热造白渣的方式，而是采用扣盖保温、在吹氩搅拌的还原性气氛下用铝粉做脱氧剂迅速造白渣，随后转入钙处理和软吹氩，在保证精炼质量的前提下抑制了钢水回硅的热力学和动力学条件，钢水软吹氩结束后，进入连铸工序。本发明使得低硅、低碳铝镇静钢Si元素成分合格率达到了98%以上，由于省去了精炼电极加热过程，具有低能耗、环保、生产成本低的特点。
文档编号C21C7/00GK102134628SQ20111005187
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者张兴利, 徐立山, 梁新维, 王保华, 白瑞国, 赵彻, 高海 申请人:河北钢铁股份有限公司承德分公司