一种低碳电池壳钢连铸板坯的生产方法与流程

本发明涉及一种电池壳钢的生产方法，特别涉及一种低碳电池壳钢连铸板坯的生产方法，属于铁基合金。

背景技术：

1、电池壳钢用于电池壳体的制造，主要包含低碳钢和超低碳钢两大类。现有低碳类的电池壳钢中al化学成分的重量百分比为0.010-0.060％，炼钢过程中，普遍使用铝进行脱氧，生成al2o3脱氧产物。若大颗粒的脱氧产物未能完全上浮，则会残留在连铸板坯中，连铸板坯经过热轧和冷轧加工处理，得到冷轧钢板供用户进行冲压使用，大颗粒的脱氧产物会引起电池壳纲的“砂眼”缺陷，而造成电池壳漏液的恶劣问题。

2、检测结果表明，每100mm2板坯中尺寸≥10微米的夹杂物数量为16.8个时，电池壳纲的“砂眼”缺陷发生率为1.05％。

3、随着电池壳需求量的增加，以及钢壳厚度的逐步减薄，对基板中大颗粒夹杂物的尺寸提出了更高的要求，要求其越少越好。这也就要求连铸板坯中的大颗粒夹杂物越少越好。

4、申请公布号cn113930664a的中国专利申请文件公开了“一种高纯净电池壳钢及其制造方法”，针对超低碳类的电池壳钢，炼钢在连铸的结晶器内喂入含有ce元素的稀土丝，ce含量为0.0010-0.00050％，对钢中的夹杂物进行细化，尺寸大于5微米的夹杂物面密度≤0.05个/mm2，有效减少“砂眼”缺陷发生的风险。采用连铸的结晶器内喂入稀土丝的方式，避免了稀土的烧损和堵塞水口的问题，有利于提高稀土的收得率和生产的稳定，但连铸的结晶器内喂入稀土丝进行夹杂物变性处理，由于反应时间短暂，容易造成反应不完全的情况，在连铸坯表层产生大颗粒夹杂物。

5、申请公布号cn111411197a的中国专利申请文件公开了“一种稀土处理细化超低碳if钢铸轧全过程al2o3夹杂物的方法”，在rh精炼工序处理末期加入稀土ce，ce含量为0.0015％，加入稀土合金后5分钟复压，然后软吹8分钟。通过ce元素的加入，减小了单颗粒al2o3聚集形成大尺寸的团簇夹杂物的能力。在钢包中加入稀土，ce含量达到0.0015％，al2o3夹杂物完全变性为cealo3，容易引起水口结瘤问题。

6、申请公布号cn113774274a的中国专利申请文件公开了“一种低成本良成型电池壳钢及其生产方法”，主要成分要求，c：0.008-0.02％，als：0.05-0.10％，ti：0.01-0.04％，t[o]≤0.002％，提高了钢的韧性和减少了钢的各向异性，使后续冲压成型的钢板具有良好的加工性能，未涉及钢中大颗粒夹杂物的控制方法。

7、现有技术中公开都通过降低全氧含量和稀土处理来控制电池壳钢中的大颗粒夹杂物。其中，稀土处理工艺时，稀土含量一般在0.0010％以上，若在钢包中加入，可以将完全变性为cealo3夹杂物，但不可避免的会生成大颗粒的ceal11o18夹杂物，引起连铸浇铸过程中水口堵塞，影响生产顺行。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低碳电池壳钢连铸板坯的生产方法，主要解决现有低碳电池壳钢连铸板坯中大颗粒脱氧产物数量多的技术问题；本发明的方法减少了低碳电池壳钢连铸板坯中大颗粒脱氧产物数量，降低了电池壳钢“砂眼”的发生率。

2、本发明的技术思路是，通过转炉冶炼、转炉出钢脱氧、rh炉精炼和连铸控制，在rh处理结束时，加入微量稀土合金，对钢水中的al2o3夹杂物进行改性，al2o3夹杂物改性比例超过50％时，团簇状al2o3夹杂物出现的概率为0，并控制了ceal11o18夹杂物的生成，避免浇铸过程水口堵塞问题。

3、本发明采用的技术方案是，一种低碳电池壳钢连铸板坯的生产方法，包括以下步骤：

4、1)通过转炉熔炼得到符合本发明钢化学成分要求的钢水，采用顶底复吹转炉冶炼，转炉冶炼终点时，取样检测转炉吹炼终点钢水中w[c]和钢水温度，检测到转炉吹炼终点钢水中w[c]为0.035％-0.055％、转炉吹炼终点钢水温度为1650-1670℃时，转炉吹炼结束；

5、2)转炉吹炼结束后立即出钢，转炉出钢过程钢包底吹氩气，氩气流量为40-50升/小时，当转炉出钢的钢水量达钢水总量的30％～40％时，向钢包内加入铝锰钙和锰铁合金，对钢水进行脱氧和合金化，控制钢水中游离氧含量≤0.0015％；

6、3)将钢包中的钢水运至rh炉进行精炼处理，rh炉的真空度≤270pa，环流管的载气流量为2800-3600l/min，向真空槽内先加入铝块和锰铁合金，间隔3-10分钟再向真空槽内加入稀土合金，稀土合金加入完成后5-8分钟结束rh炉钢水精炼，得到成品钢水；

7、4)将经rh炉精炼处理后钢水进行板坯连铸得到连铸板坯，连铸过程中的连铸板坯拉速为1.0-1.4m/min，连铸板坯化学成分的重量百分比为：c：0.025％-0.045％，si≤0.03％，mn：0.2％-0.3％，s≤0.0105％，p≤0.015％，al：0.010％-0.030％，n≤0.004％，la+ce：0.0005％-0.0010％，余量为fe及不可避免的杂质。

8、本发明步骤2)中，铝锰钙合金的加入量为2.0-3.2千克/吨钢，铝锰钙合金化学成分的重量百分比为al：50％-60％，mn：10％-15％，ca：3％-7％，余量为fe及不可避免的杂质。

9、本发明步骤3)中，稀土合金的加入量为0.015-0.035千克/吨钢，稀土合金化学成分的重量百分比为：la+ce：55-60％，余量为fe及不可避免的杂质。

10、本发明方法生产的电池壳钢连铸板坯，采用aspex夹杂物分析仪对连铸板坯中的夹杂物进行检测，连铸板坯任一100mm2范围内超过10微米的夹杂物的个数≤6.2，板坯经过热轧和冷轧加工处理，得到冷轧钢板经冲压加工成电池壳，电池壳“砂眼”缺陷发生率为≤0.38％。

11、本发明工艺控制参数确定的理由如下：

12、引起低碳电池壳钢“砂眼”缺陷的主要原因是大颗粒夹杂物，而研究发现，钢水和板坯中的大颗粒夹杂物主要为团簇状的al2o3夹杂物。因此，本发明的核心在于将团簇状的al2o3夹杂物改性，同时不影响钢水的可浇性。

13、1、转炉出钢脱氧工艺设定

14、出钢过程中一次加入足量的脱氧合金，利用出钢过程中搅拌强的特点，将钢水中的氧含量脱除至0.0015％以下；同时，使用铝锰钙合金进行脱氧，利用合金中的钙元素，有利于减少团簇状al2o3脱氧产物的生成。

15、2、rh钢水精炼工艺设定

16、利用rh循环，将大型单颗粒的al2o3夹杂物上浮去除，然后加入稀土合金，对团簇状al2o3夹杂物改性；rh处理结束时，钢水脱氧产物中al2o3夹杂物占比为0-50％，cealo3夹杂物占比为50-100％，ceal11o18夹杂物占比为0。夹杂物检测分析表明，当al2o3夹杂物改性比例超过50％时，团簇状al2o3夹杂物出现的概率为0。同时，控制ceal11o18夹杂物的生成，避免浇铸过程水口堵塞问题。

17、本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明转炉出钢过程中使用含钙的铝铁合金对钢水进行完全脱氧，有利于从源头减少团簇状al2o3脱氧产物的生成，以及rh精炼过程al2o3脱氧产物的生成。2、本发明rh精炼过程中在真空槽中加入稀土合金，控制钢中稀土含量为0.0005-0.0010％，将钢水中al2o3脱氧产物的改性比例≥50％，解决团簇状al2o3脱氧产物；并且不生成ceal11o18夹杂物，保证钢水浇铸稳定。