本发明涉及一种普碳钢的冶炼方法，尤其涉及一种利用紧凑式板坯生产线（CSP）冶炼Q235B钢的方法。
背景技术：
作为本发明的背景技术是：申请人（企业）有一套现有及完整的德国西马克产连铸工艺线（即CSP生产线），产品结构以Q235B、SPHC/D为主，其中Q235B年生产量达80万吨以上，与国内同类型生产线相同。用此生产线生产235B钢采用电炉或转炉初炼脱磷脱碳，出钢渣洗，调整硅、锰成分，再加铝脱氧，通过LF工位精炼加入预熔精炼渣和铝粒造渣脱硫，微调硅、锰成分和温度，钢水加钙处理后经连铸连轧得到热轧钢卷。采用该工艺能够对钢水快速脱硫，满足高节奏生产需求，产品晶粒度细，性能富余，但钢水中的酸溶铝[ Als]达0.025%以上。由于对钢水必需加钙处理，软吹时间≥6min，钙/铝比=0.08～0.10%，生产成本较高，钢水增氮严重，如出LF站时钢水中[N]=49ppm，中间包钢水中[N]=56ppm。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种对精炼钢水不加铝合金和含铝材料进行造渣脱硫、钢水经精炼后不向钢水中喂钙线进行钙处理从而节省生产成本并保证板卷表面质量和性能满足客户要求的CSP生产线冶炼Q235B钢的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的一种CSP生产线冶炼Q235B钢的方法为将铁水倒入氧气顶底复合吹炼转炉中，同时向炉内兑入占铁水重量10%的废钢，向炉内加入造渣料石灰，单渣操作，终渣二元碱度控制在2.7～3.3，转炉终点钢水目标为碳、磷、硫的质量百分含量为[C]=0.10～0.16、[P]≤0.04、[S]≤0.05及终点钢水温度T=1625℃～1680℃。
出钢前向钢包中加入碳粉和碳化硅，使钢水中的碳、硅质量百分含量为[C]=0.17～0.20、[Si]≤0.09的要求。出钢前期采用挡渣锥挡前期渣，出钢后期采用挡渣塞挡后期渣，控制下渣量≤3.0kt/t，红包出钢，出钢时间≥3.0min，在出钢过程中向钢包钢水中加入石灰3.0kg/t及钢包化渣剂0.5kg/t。
在转炉钢水出完三分之一时开始向钢包钢水中加入硅铁合金0.7kg/t及铝铁合金0.5kg/t，对钢水进行合金处理，当转炉钢水出完四分之三时加完硅铁合金和铝铁合金。
向合金化后的钢水中加电石：当转炉钢水终点碳的质量百分含量[C]≤0.06时加电石1.00kg/t、当钢水终点0.06＜[C]≤0.08时加电石0.80kg/t、当钢水终点0.08＜[C]＜0.10时加入电石0.60kg/t及钢水终点[C]≥0.10时加电石0.40kg/t，将合金化后的钢水送吹氩站进行吹氩处理。
把经吹氩处理后的钢水转运到LF工位，钢水入LF工位时先向钢包钢水中加电石0.30～0.50kg/t，送电加热，在送电加热过程中分批次向钢水中加入造渣料石灰，每批次造渣料石灰的加入量按≤1.5kg/t计。在钢水精炼脱硫过程中向钢水中加电石造渣，电石的加入量以加入0.40kg/t电石钢水增碳0.01%计算，进行钢水成分微调。
钢水在经LF工位精炼后出精炼站，第一炉钢水的出站温度控制在1575℃～1585℃，以后续浇钢水的出站温度为1560℃～1580℃。
将经LF工位精炼后的钢水连铸成铸坯，控制钢水过热度，连铸拉速4.0～4.5m/min，连铸结晶器冷却水量减水300～500L/min，窄边冷却水量减水10L/min，二冷水曲线采用7#或8#冷却曲线，二冷冷却水系数按1.05控制。
采用如上技术方案提供的一种CSP生产线冶炼Q235B钢的方法与现有技术相比，技术效果在于：
①根据热力学原理，Ca和Al都有很强的脱氧能力，而Ca还有很强的脱硫能力，冶金反应生产化合物的自由焓变化，Ca元素脱氧能力大于Al。但由于Ca沸点低、蒸气压高、密度小，Ca单独加入钢水中容易蒸发是导致其有效利用率低的主要原因，因此要充分发挥Ca元素的强脱氧作用，必须将它与其它元素组成合金的形式，同时要求这种元素能够弥补Ca的上述缺点，C、Si能够提高Ca的溶解度。可采用CaC2结合硅铁合金脱氧脱硫，同时由于CaC2反应放出碳，有强烈的还原作用，且生成的CaS可完全溶解于CaC2中。在Ca和Al同时脱氧时，能形成熔点较低的球形12CaO·7Al2O3，有利于减少钢中杂物。同时Ca可还原Al2O3，改变夹杂物的组成。
②转炉及LF工位均采用电石、硅铁合金脱氧，渣中SiO2含量比原工艺高，虽然在转炉加入少量铝铁合金脱氧，但渣中Al2O3少。此方法所称的渣系与原工艺渣系有区别，本方法精炼渣成分控制结合CaO-SiO2-Al2O3相图可知，本方法渣系控制在椭圆区域，熔渣熔点在1900～2000℃之间，为控制高熔点2CaOSiO2产生，改善精炼渣流动性，故本方法采用含氟化渣剂化渣。
③本方法生产的成品材最初出现烂边现象。分析认为原工艺采用原合金化，钢水凝固过程形成AIN粒子，在奥氏体晶间及晶界析出，阻碍晶粒长大，起到细化晶粒的作用，提高铸坯塑性。而本方法成品钢水[Als]为痕迹，且钢水中没有其它钢水凝固过程阻碍晶粒长大的元素，因此本方法条件下铸坯晶粒粗大，铸坯塑性变差，烂边的机率增大。通过调整结晶器冷却水流量及冷却系数，提高铸坯二冷段及拉矫温度，有效改善了铸坯塑性，烂边问题得到解决。
④本方法中在钢水出LF工位及中间包钢水氮含量明显低于原工艺，主要原因是钢水中[Als]相对低（60～80ppm），与钢水中[N]形成AIN机率减少，在一起程度上可阻止钢水继续吸氮。材中氮含量更低，可能是钢水在凝固过程中氮析出，脱离钢水；而原工艺钢水中氮与Al结合，形成AIN保留在钢水中。
⑤本方法可减少铝消耗、增加硅铁合金、CaC2电石投入，不需进行钙处理，与原工艺相比每吨钢可降低成本7.23元。同时由于不需喂入钙线，可避免钙处理过程钢水温降，吨钢节约电耗2.7Kwh，每吨钢降低成本1.67元，吨钢综合降低成本8.9元。目前用该方法试生产约30万吨Q235B钢，节约成本267万元。按年产80万吨Q235B钢计算，可降低成本712万元/年。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
本发明所述的一种CSP生产线冶炼Q235B钢的方法是在从德国进口的CSP（Compact strip Production）工艺线上进行的，不需另加设备，节省了生产成本，其生产工艺路线为：混铁炉—转炉冶炼—吹氩站吹氩—LF工位精炼—连铸成坯。
将经脱硫预处理或不经脱硫预处理的高炉铁水先倒入混铁炉，使铁水温度或成分达到冶炼要求。将从混铁炉放出的铁水倒入（如公称容量为100吨）氧气顶底复合吹炼转炉内，同时向转炉内兑入占铁水重量10%的废钢（废钢中的残余元素满足标准要求且干净、干燥）。进行顶底复合吹炼，公知技术。
向转炉内加入造渣料（如石灰），采用单渣操作，终渣二元碱度（R=CaO/SiO2）控制在2.7～3.3。造好过程渣，充分脱磷。
转炉终点控制。使转炉终点钢水控制目标为碳、磷、硫的质量百分含量为[C]=0.10～0.16、[P]≤0.04、[S]≤0.05及钢水终点温度T=1625℃～1680℃。准备出钢。可知，转炉初炼与原工艺相同。
在出钢前，也就是在对转炉钢水进行合金化前，向钢包中加入碳粉和碳化硅对转炉钢水进行初脱氧。而碳粉和碳化硅的加入量根据实况而定，满足钢水中的碳、硅质量百分含量[C]=0.17～0.20、[Si] ≤0.09的要求。所述碳化硅的粒径可以为≥10mm。
出钢前期采用挡渣锥挡前期渣，出钢后期采用挡渣塞挡后期渣，严格控制下渣量≤3kg/t。红包出钢，出钢时间≥3.0min。
在出钢过程中向钢包钢水中加入3.0kg/t石灰及0.5kg/t钢包化渣剂，钢包化渣剂为市场可买产品（如中国河南洛阳华源冶金材料有限公司），已有技术。加入钢包化渣剂的目的在于对钢包进行渣洗。
在转炉钢水出完三分之一时开始向钢包钢水中加入硅铁合金0.7kg/t及铝铁合金0.5kg/t，对钢水进行合金化处理，当转炉钢水出完四分之三时硅铁合金和铝铁合金加完。在出钢过程中可以向钢包钢水中（少量）补加碳化硅，但严禁在出钢后期或出完钢水后再向钢包钢水中加入碳化硅。
当转炉钢水合金化后，向合金化后的钢水中加入电石，电石的加入量根据合金化后的钢水终点碳含量（wt%）控制：当转炉钢水终点[C]≤0.06时加电石1.00kg/t、当转炉钢水终点0.06＜[C]≤0.08时加电石0.80kg/t、当转炉钢水终点0.08＜[C]＜0.10时加入电石0.60kg/t及转炉钢水终点[C]≥0.10时加入电石0.40kg/t。在转炉钢水出完1/3～3/4时间内向钢水中加入硅铁合金、铝铁合金和电石可对钢水脱氧合金化。
当转炉钢水出完后，取样分析Q235B钢水成分（wt%）：[C]=0.10～0.17、[Si]≤0.05、[P]≤0.040、[S]≤0.060及[Als]≥0.010。
由上可知，转炉钢水合金化处理采用电石、硅铁和铝铁合金替代原有工艺只采用量大的铝铁合金，即转炉初炼钢水采用廉价电石（部分）替代含铝合金和含铝材料，满足初炼钢水预脱氧要求。
将合金化后的钢水送吹氩站时进行吹氩处理，钢水进吹氩站时的成分（wt%）满足：[C]=0.10～0.16、[Si]=0.03～0.10、[Mn]≤0.35、[P]≤0.04及[S]≤0.05。在吹氩站对合金化后的钢水全程底吹氩（Ar），吹氩完及合金化后的钢水出吹氩站时关闭氩气。把经吹氩处理后的钢水转运到LF工位进行精炼，在LF工位平台预先准备好袋装电石、钢包化渣剂和增碳剂（如碳粉等），而LF工位合金斗内准备好硅铁合金、锰铁合金和石灰。
钢水入LF工位时先向钢包钢水中加入0.30～0.50kg/t电石，送电加热，在送电加热过程中分批次向钢水中加入造渣料（如石灰），每批次造渣料石灰的加入量≤1.5kg/t。在钢水精炼脱硫过程中根据渣况向钢水中加入电石造渣，电石（CaC2）的加入量以加入0.40kg/t电石使钢水增碳（以质量含量计）0.01%计算，进行成分微调。可知，钢水在LF工位精炼时采用电石、硅铁合金结合钢包化渣剂、石灰造渣脱硫，不使用含铝材料及含铝合金（即铝合金）造渣，同样满足钢水终点脱硫要求。微调钢水成分及钢水温度，取消成品钢水酸溶铝[Als]含量要求，不进行加钙处理（即不钙处理）。
钢水经LF工位精炼后，钢水成分（wt%）控制在：[C]=0.17～0.20，[Si]≤0.09、[Mn]=0.10～0.35、[P]≤0.040及[S]≤0.008。钢水出LF工位第一炉钢水的出站温度控制在1575℃～1585℃，以后续浇钢水的出站温度为1560℃～1585℃。
将经LF工位精炼后的钢水送CSP连铸机连铸成铸坯，控制钢水过热度，开浇前如果钢水过热度低于15℃或高于50℃，严禁开浇。
连铸拉速控制在4.0～4.5m/min，连铸结晶器冷却水量减水300～500L/min，窄边冷却水量减水10L/min，根据铸坯断面尺寸的不同，配套优化连铸冷却曲线，即二冷水曲线采用7#或8#，二冷冷却水系数按1.05控制（其中7#或8#冷却曲线为原CSP生产线具备的）。
连铸坯入均热炉均热，其后轧制成所需断面的钢板，加热工艺及轧制工艺与原有Q235B工艺技术规程相同，经同样热轧得到热轧钢卷，保证Q235B成品钢的化学成分（wt%）满足：C=0.17～0.20、Si≤0.09、Mn=0.10～0.35、P≤0.040及S≤0.008，符合Q235B钢标准要求。
所述t表示每吨钢水。