CN115094299A

CN115094299A - 一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺

Info

Publication number: CN115094299A
Application number: CN202210745816.1A
Authority: CN
Inventors: 黄乐; 龙海山; 张阳荣; 刘凯; 严明; 刘学佳
Original assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2022-09-23

Abstract

本发明提供了一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，涉及冶金炼钢技术领域，包括以下步骤：S1：在铁水转炉冶炼中，控制终点磷含量，转炉档渣塞档渣出钢，控制转炉下渣量；S2：转炉出钢前向钢水罐内加入精炼合成渣，控制精炼合成渣成分含量；S3：转炉出钢过程采用中碳锰铁、铝锰铁脱氧合金化，根据成分以及单炉出钢量调节加入量，控制进CAS站钢水锰元素含量和进CAS站钢水酸熔铝含量；S4：钢水进入CAS吹氩站后，根据进站酸熔铝含量确定加入铝线数量；本发明生产含铝冷镦钢成份稳定，由于出钢对铝锰铁用量进行调整，避免精炼工序酸熔铝的烧损，铝锰铁脱氧，可以稳定控制含铝冷镦钢中硅元素和酸熔铝含量，且避免使用电石，减少碳排放。

Description

一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺

技术领域

本发明涉及冶金炼钢技术领域，尤其涉及一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺。

背景技术

含铝冷镦钢冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载，广泛用于生产螺钉，销钉，螺母等标准件，冷镦工艺可节省原料，降成本，而且通过冷作硬化提高工件的抗拉强度，改善性能，冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能，钢中硫和磷等有害元素含量减少，对钢材的表面质量要求严格；

含铝冷镦钢的炼钢生产工艺是含铝冷镦钢生产的关键技术，含铝冷镦钢炼钢生产常用的脱氧剂包括：硅铝钡、铝锰铁、电石等；钢水中酸熔铝主要通过向钢水中喂铝线或加铝粒的方式获得；

现有技术中，多数钢厂采用：高炉铁水－转炉－LF炉精炼－连铸的炼钢工艺流程生产铝冷镦钢，转炉出钢使用含硅脱氧剂脱氧(主要包括硅铝钡脱氧合金)，导致钢水硅含量不能稳定控制在较低水平；转炉出钢过程用电石脱氧，精炼过程采用萤石化渣，不利于环保；且现有的含铝冷镦钢炼钢工艺，大多厂家转炉出钢脱氧不充分，在精炼过程需喂大量铝线脱氧，对进CAS站、出CAS站酸熔铝含量没有明确的控制范围要求，增加了LF炉快速造白渣和稳定酸熔铝含量控制的操作难度，不利于LF炉精炼高效脱S、脱O、快速造白渣操作；同时，精炼工序铝线用量大，污染钢水且连铸容易产生水口结瘤，难以实现多炉连浇，不利于含铝冷镦钢生产和质量稳定，造成生产成本增加，因此，本发明提出一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，该含铝冷镦钢的炼钢生产工艺可以稳定控制含铝冷镦钢中硅元素和酸熔铝含量，且减少碳排放。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，包括以下步骤：

S1：在铁水转炉冶炼中，控制终点磷含量，转炉档渣塞档渣出钢，控制转炉下渣量；

S2：转炉出钢前向钢水罐内加入精炼合成渣，控制精炼合成渣成分含量；

S3：转炉出钢过程采用中碳锰铁、铝锰铁脱氧合金化，根据成分以及单炉出钢量调节加入量，控制进CAS站钢水锰元素含量和进CAS站钢水酸熔铝含量；

S4：钢水进入CAS吹氩站后，根据进站酸熔铝含量确定加入铝线数量，控制出CAS站钢水酸溶铝含量，喂铝线完毕后进行吹氩，再出站至吊运LF炉精炼；

S5：LF炉采取加铝粒造白渣操作，控制铝粒加入量和白渣时间，调整吹氩流量，以控制出LF炉钢水酸熔铝含量≥0.035％；

S6：出站前根据钢水中的酸熔铝含量进行钙化处理，按出站钢水钙铝比控制铁钙线加入量，喂完铁钙线后进行软吹氩，钢水出站时加入钢水覆盖剂；

S7：在连铸中包冲击区及各流之间加纯钙线，反应生成低熔点的12CaO·7Al₂O₃；

S8：钢水从钢水罐至连铸结晶器采用全保护浇注，钢水罐采用氩封保护，连铸中包使用挡渣墙及钢水复合保温剂，将连铸中包定氧降至最低。

进一步改进在于：所述S1中，转炉冶炼终点磷含量控制≤0.015％，转炉档渣塞档渣出钢，控制转炉下渣量≤50mm。

进一步改进在于：所述S2中，精炼合成渣的成分含量具体为：CaO含量45％-53％，Al₂O₃含量39％-44％，SiO₂含量≤6％，MgO含量≤5％。

进一步改进在于：所述S3中，转炉出钢过程采用中碳锰铁、铝锰铁脱氧合金化，根据成份以及单炉出钢量调节加入量，控制进CAS站钢水锰元素含量在0.25％-0.4％范围内，进CAS站钢水酸熔铝含量在0.02％-0.05％范围内，其中，碳锰铁中，锰元素含量≥70％、碳元素含量＜4％、硅元素含量≤2％的；铝锰铁中，铝元素含量≥42％、锰元素含量≥15％、碳元素含量≤1％、硅元素含量≤2％的。

进一步改进在于：所述S4中，钢水进入CAS吹氩站后，根据进站酸熔铝含量确定加入铝线数量，控制出CAS站钢水酸溶铝含量在0.055％-0.075％范围内，喂铝线完毕后控制吹氩时间大于2min，再出站至吊运LF炉精炼，其中，铝线中，铝元素含量≥99％的。

进一步改进在于：所述S5中，LF炉采取加铝粒造白渣操作，铝粒加入量控制为50-150kg，控制白渣时间大于20min，调整吹氩流量，以控制出LF炉钢水酸熔铝含量≥0.035％，其中，铝粒中，铝元素含量≥99％的。

进一步改进在于：所述S6中，出站前根据钢水中的酸熔铝含量进行钙化处理，按出站钢水钙铝比在0.10-0.15范围控制铁钙线加入量，喂完铁钙线后控制软吹氩气体时间≥10min，控制LF炉终渣碱度3-4.5，钢水出站加入钢水覆盖剂阻挡钢水与空气中氧反应，大罐采用钢包加盖，其中，喂入钙线中，钙元素含量≥40％的，钢水覆盖剂中，碳元素含量2％-15％、SiO₂化合物含量≥65％的。

进一步改进在于：所述S7中，在连铸中包冲击区及各流之间加纯钙线，使连铸中包内氧化生成的Al₂O₃与钢水中Ca反应生成低熔点的12CaO·7Al₂O₃，其中，加入纯钙线中，钙元素含量≥97％。

进一步改进在于：所述S8中，钢水从钢水罐至连铸结晶器采用全保护浇注，钢水罐长水口、中包下水口碗口处均采用氩封保护，连铸中包使用挡渣墙及钢水复合保温剂，将连铸中包定氧降到最低，正常连浇炉钢水过热度按≤35℃控制，拉速按≤3.6m/mim控制，其中，钢水复合保温剂中，CaO含量≥10％、Al₂O₃含量≥10％、SiO₂含量≥30％、碳元素含量≥7％。

本发明的有益效果为：

1、本发明生产含铝冷镦钢成份稳定，由于出钢对铝锰铁用量进行调整，避免精炼工序酸熔铝的烧损，铝锰铁脱氧，可以稳定控制含铝冷镦钢中硅元素和酸熔铝含量，且避免使用电石，减少碳排放。

2、本发明在转炉出钢加入精炼合成渣，促进了LF炉精炼工序快速造白渣，确保钢坯以及钢材酸熔铝含量满足标准要求，在LF炉快速造白渣有利于钢水的脱S、脱O，整个过程避免使用萤石化渣，没有环境污染。

3、本发明生产含铝冷镦钢生产过程稳定，出LF炉采取喂钙线再软吹，控制钙铝比，避免钢水中高熔点铝氧化的产生，足够的软吹时间促进的高熔点铝氧化的上浮，配合钢包加盖、钢水复合保温剂、水口氩封等保护浇注措施，有效避免了钢水的二次氧化，避免产生水口结瘤，提高钢水的流动性和可浇注性，稳定了浇钢生产。

4、本发明生产含铝冷镦钢操作性强，转炉出钢使用碳锰铁合金化，用铝锰铁脱氧，明确进CAS站、出CAS站酸熔铝含量标准，为钢水在LF炉精炼操作时酸熔铝含量稳定控制奠定基础，避免钢水在精炼工序中后期喂铝线或者加铝粒操作对含铝冷镦钢质量和生产稳定的影响。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

根据图1所示，本实施例提出了一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，包括以下步骤：

实施例二

本实施例提出了一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，包括以下工艺流程：铁水→转炉冶炼→转炉档渣塞档渣出钢→CAS站喂线吹氩控制→LF炉造白渣→钢水全程保护浇注连铸。

转炉冶炼终点磷含量控制≤0.015％，转炉档渣塞档渣出钢，控制转炉下渣量≤50mm。钢水罐要求：大修、中修钢水罐、上炉冶炼Si大于0.30％以上钢种钢水罐不得用于冶炼冷镦钢；钢水罐罐沿、罐底无冷钢、冷渣，采用引流砂引流砂操作，钢水罐上水口100％自动引流。

转炉出钢前向钢水罐内加入精炼合成渣400kg，以利于后面LF炉工序快速造白渣。要求精炼合成渣CaO含量45％-53％，Al₂O₃含量39％-44％，SiO₂含量≤6％，MgO含量≤5％。

转炉出钢过程采用中碳锰铁、铝锰铁脱氧合金化，根据成份以及单炉出钢量出钢控制加入量，确保进CAS站钢水锰元素含量在0.25％-0.4％范围内，进CAS站钢水酸熔铝含量在0.02％-0.05％范围内。要求中碳锰铁中锰元素含量≥70％，碳元素含量＜4％，硅元素含量≤2％；要求铝锰铁铝元素含量≥42％，锰元素含量≥15％，碳元素含量≤1％，硅元素含量≤2％。

钢水进入CAS吹氩站后，根据进站酸熔铝含量确定加入铝线数量，确保出CAS站钢水酸溶铝含量在0.055％-0.075％范围内，喂铝线完毕后保证吹氩时间大于2分钟，再出站至吊运LF炉精炼。要求铝线铝元素含量≥99％。

LF炉采取加铝粒造白渣操作，铝粒加入量按50-150kg控制，保证白渣时间大于20分钟，调整吹氩流量，避免形成氩气柱剧烈搅拌造成钢水氧化，确保出LF炉钢水酸熔铝含量≥0.035％。要求铝粒铝元素含量≥99％。

出站前根据钢水中的酸熔铝含量进行钙化处理，按出站钢水钙铝比在0.10-0.15范围控制铁钙线加入量，喂完铁钙线后保证软吹氩气体时间不小于10分钟。LF炉终渣碱度按3-4.5范围控制。钢水出站加入钢水覆盖剂避免钢水与空气中氧反应，大罐采用钢包加盖。要求喂入钙线钙元素含量≥40％。要求钢水覆盖剂碳元素含量2％-15％，SiO₂化合物含量≥65％。

连铸因开浇炉钢水罐钢水不可避免存在二次氧化，因此在连铸中包冲击区及各流之间采用加纯钙线共计20米，使连铸中包内氧化生成的Al₂O₃与钢水中Ca反应生成低熔点的12CaO·7Al₂O₃，避免开浇堵水口结瘤，也避免开浇第一炉采用其它无铝钢种过渡。要求加入纯钙线钙元素含量≥97％。

钢水从钢水罐至连铸结晶器采用全保护浇注，钢水罐长水口、中包下水口碗口处均采用氩封保护，连铸中包使用挡渣墙及钢水复合保温剂，确保连铸中包定氧降到最低。钢水复合保温剂要求CaO含量≥10％，Al₂O₃含量≥10％，SiO₂含量≥30％，碳元素含量≥7％。

正常连浇炉钢水过热度按≤35℃控制，拉速按≤3.6m/mim控制。

验证例：

以SWRCH6A炼钢生产举例如下：

铁水条件：铁水温度1323℃，铁水成份，C：4.13％；Si：0.46％；Mn：0.26％；P：0.162％；S；0.021％。

装入量条件：铁水107.4t，废钢17.2t，共计124.6t。

转炉终点钢水成份、温度：采用投弹副枪配合冶炼终点确定，采用一倒出钢，出钢钢水温度：1603℃，出钢钢水成份，C：0.038％；Si：0.0016％；Mn：0.073％；P：0.0112％；S；0.018％，终点钢水定氧822ppm。

出钢加入合金情况：出钢量117.6t，出钢加入铝锰铁540kg，中碳锰铁300kg，合成渣400kg，出钢下渣＜50mm。

进CAS站成份、温度情况：进CAS站温度1578℃，进CAS站成份，C：0.042％；Si：0.017％；Mn：0.36％；P：0.013％；S；0.019％，进CAS站酸熔铝含量0.038％，符合0.02％-0.04％的标准。

在CAS加料情况与在站时间控制：在CAS站喂入铝线160米，在CAS站时间10分钟。

出CAS站成份、温度情况：出CAS站温度1558℃，进CAS站成份，C：0.052％；Si：0.046％；Mn：0.37％；P：0.014％；S；0.018％，出CAS站酸熔铝含量0.058％，符合0.055％-0.075％的标准。

LF炉加料、送电操作：钢水进站温度1549℃，第一次加料石灰800kg,合成渣100kg，送电化渣时间5分钟，送电过程中加入铝粒80kg；第二次加料石灰300kg,合成渣100kg，送电8分钟，第三次加料石灰100kg，送电6分钟，三次送电共计19分钟，第三次送电完毕测温后，喂入铁钙线500米，然后软吹，控制氩气流程，避免钢液翻滚或钢水液面暴露在空气中，避免二次氧化，软吹12分钟后测温取样出站，出站前加入钢水复合保温剂5-10包(10kg/包)，钢水出站温度1577℃。

LF炉在站过程取样以及出站样成份结果：将三次送电以及喂入钙线软吹后取样编号分别为L1、L2、L3、L4，其成份、温度结果如下：

LF炉渣样结果：将第一次送电后渣样编号为渣样一，出站前取渣样编号为渣样二，其结果如下：

保护浇注情况：采用钢水罐加盖设备、钢水罐吹氩气长水口、连铸中包吹氩下水口，吹氩正常。

采用5机5流155mm方坯连铸，钢水罐开浇后，连铸中包温度与各流拉速情况如下：

连铸坯成份、低倍结果：连铸坯取切样钻粉后成份化验结果如下：C：0.059％；Si：0.053％；Mn：0.38％；P：0.011％；S；0.004％，酸熔铝含量0.033％，符合≥0.03％的内控标准。连铸中间包取拍样做针孔氧氮检测，化验结果如下：O含量25ppm，N含量46ppm。在浇注过程中，在浇注前期和中后期各取一组低倍，共计10块，其结果如下：低倍符合要求

SWRCH6A低倍结果：

对比例：

不同于专利号分别为CN103469050A和CN113215498A的两个专利，本专利特征为转炉出钢不使用Fe-Si辅料和低Si预熔渣，稳定将钢水硅控制在较低水平。

不同于专利号分别为CN103469050A和CN113215498A的两个专利，本专利特征为转炉出钢以及精炼工序不使用电石做脱氧剂，LF精炼炉不使用萤石做化渣剂，满足低碳环保要求。

不同于专利号为CN103469050A和CN113215498A的两个专利。本专利明确转炉出钢中用碳锰铁合金化，用铝锰铁脱氧，控制铝锰铁加入量，明确进CAS站钢水酸熔铝含量标准在0.02％-0.05％范围内，此操作既能保证转炉出钢脱氧效果，又能减轻LF精炼工序控制酸熔铝负担，利于LF炉精炼过程和LF炉精炼终点酸熔铝含量控制。

不同于专利号为CN103469050A、CN113215498A、CN113718159A几个专利工艺流程，本专利明确规定转炉出钢不直接进LF炉，采取铁水→转炉冶炼→转炉档渣塞档渣出钢→CAS站喂线吹氩控制→LF炉造白渣→钢水全程保护浇注连铸的工艺流程，本专利工艺流程不同于专利CN112251661A，本专利可无需进VD真空精炼炉，且通过CAS喂铝线吹氩搅拌，延长钢水中高熔点铝氧化物的上浮时间，减少钢水中夹杂物，且本操作延长了钢水搅拌时间，确保冷镦钢酸熔铝含量均匀，提高了钢水的浇注性。

不同于专利号分别为CN103469050A和CN113215498A的两个专利，本专利有CAS喂铝线吹氩操作，且明确出CAS站酸熔铝含量控制标准为0.055％-0.075％，为LF炉快速造白渣和稳定控制酸熔铝含量操作奠定基础。并明确出LF精炼炉酸溶铝含量控制标准为≥0.035％，与以上两个专利控制标准也不一致。

不同于专利号分别为CN103469050A和CN113215498A的两个专利，本专利出LF精炼炉前对钢水进行钙化处理，且根据钢水酸熔铝含量灵活控制铁钙线喂入量，明确出LF精炼炉钢水钙铝比在0.10-0.15之间，使钢水中酸熔铝氧化产生的AL₂O₃尽量生成低熔点的12CaO·7Al₂O₃，提高钢水流动性。

不同于专利号分别为CN103469050A和CN113215498A的两个专利，本专利明确要求使用钢水罐加盖，减少钢水罐吊运以及浇注过程中钢水的二次氧化引发水口结瘤。钢水罐开浇后向在连铸中包冲击区及各流之间加入纯钙线，改善钢水流动性，连铸中包采用钢水复合保温剂保温并避免钢水二次氧化。

不同于专利号分别为CN103469050A和CN113215498A的两个专利，本专利明确连铸浇铸时，钢水罐长水口与中包下水口碗口处吹氩密封，实现保护浇注。

不同于专利号为CN103469050A、CN113215498A、CN113718159A、CN112251661A几个专利，本专利正常连浇炉钢水过热度按≤35℃控制，拉速上限可以达到3.6m/min。

本发明生产含铝冷镦钢成份稳定，由于出钢对铝锰铁用量进行调整，避免精炼工序酸熔铝的烧损，铝锰铁脱氧，可以稳定控制含铝冷镦钢中硅元素和酸熔铝含量，避免使用电石，减少碳排放；且转炉出钢加入精炼合成渣，促进了LF炉精炼工序快速造白渣，确保钢坯以及钢材酸熔铝含量满足标准要求，在LF炉快速造白渣有利于钢水的脱S、脱O，避免使用萤石化渣，避免环境污染。

本发明生产含铝冷镦钢生产过程稳定，出LF炉采取喂钙线再软吹，控制钙铝比在0.10-0.15之间，避免钢水中高熔点铝氧化的产生，足够的软吹时间促进的高熔点铝氧化的上浮，配合钢包加盖、钢水复合保温剂、水口氩封等保护浇注措施，有效避免了钢水的二次氧化，避免产生水口结瘤，提高钢水的流动性和可浇注性，稳定了浇钢生产。

本发明生产含铝冷镦钢操作性强，转炉出钢使用碳锰铁合金化，用铝锰铁脱氧，在出钢操作时就对酸熔铝含量进行控制，明确进CAS站、出CAS站酸熔铝含量标准，进CAS站含有较高的酸熔铝含量(0.02％-0.05％)，为钢水在LF炉精炼操作时酸熔铝含量稳定控制奠定基础，避免钢水在精炼工序中后期喂铝线或者加铝粒操作对含铝冷镦钢质量和生产稳定的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S1中，转炉冶炼终点磷含量控制≤0.015％，转炉档渣塞档渣出钢，控制转炉下渣量≤50mm。

3.根据权利要求2所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S2中，精炼合成渣的成分含量具体为：CaO含量45％-53％，Al₂O₃含量39％-44％，SiO₂含量≤6％，MgO含量≤5％。

4.根据权利要求3所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S3中，转炉出钢过程采用中碳锰铁、铝锰铁脱氧合金化，根据成份以及单炉出钢量调节加入量，控制进CAS站钢水锰元素含量在0.25％-0.4％范围内，进CAS站钢水酸熔铝含量在0.02％-0.05％范围内，其中，碳锰铁中，锰元素含量≥70％、碳元素含量＜4％、硅元素含量≤2％的；铝锰铁中，铝元素含量≥42％、锰元素含量≥15％、碳元素含量≤1％、硅元素含量≤2％的。

5.根据权利要求4所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S4中，钢水进入CAS吹氩站后，根据进站酸熔铝含量确定加入铝线数量，控制出CAS站钢水酸溶铝含量在0.055％-0.075％范围内，喂铝线完毕后控制吹氩时间大于2min，再出站至吊运LF炉精炼，其中，铝线中，铝元素含量≥99％的。

6.根据权利要求5所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S5中，LF炉采取加铝粒造白渣操作，铝粒加入量控制为50-150kg，控制白渣时间大于20min，调整吹氩流量，以控制出LF炉钢水酸熔铝含量≥0.035％，其中，铝粒中，铝元素含量≥99％的。

7.根据权利要求6所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S6中，出站前根据钢水中的酸熔铝含量进行钙化处理，按出站钢水钙铝比在0.10-0.15范围控制铁钙线加入量，喂完铁钙线后控制软吹氩气体时间≥10min，控制LF炉终渣碱度3-4.5，钢水出站加入钢水覆盖剂阻挡钢水与空气中氧反应，大罐采用钢包加盖，其中，喂入钙线中，钙元素含量≥40％的，钢水覆盖剂中，碳元素含量2％-15％、SiO₂化合物含量≥65％的。

8.根据权利要求7所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S7中，在连铸中包冲击区及各流之间加纯钙线，使连铸中包内氧化生成的Al₂O₃与钢水中Ca反应生成低熔点的12CaO·7Al₂O₃，其中，加入纯钙线中，钙元素含量≥97％。

9.根据权利要求8所述的一种含铝冷镦钢的炼钢生产工艺，其特征在于：所述S8中，钢水从钢水罐至连铸结晶器采用全保护浇注，钢水罐长水口、中包下水口碗口处均采用氩封保护，连铸中包使用挡渣墙及钢水复合保温剂，将连铸中包定氧降到最低，正常连浇炉钢水过热度按≤35℃控制，拉速按≤3.6m/mim控制，其中，钢水复合保温剂中，CaO含量≥10％、Al₂O₃含量≥10％、SiO₂含量≥30％、碳元素含量≥7％。