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CN116445686A - 一种电极扁钢的生产方法 - Google Patents

一种电极扁钢的生产方法 Download PDF

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CN116445686A CN202310291944.8A CN202310291944A CN116445686A CN 116445686 A CN116445686 A CN 116445686A CN 202310291944 A CN202310291944 A CN 202310291944A CN 116445686 A CN116445686 A CN 116445686A
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雷辉
饶力维
蔡一锋
王家奇
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Abstract

本发明公开了一种电极扁钢的生产方法，所述方法包括：向转炉出钢过程的钢液中加入活性石灰和高碳锰铁，获得新的钢液；对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后的钢液；向所述处理后的钢液中加入精炼渣和铝粒进行精炼，获得精炼后的钢液；向所述精炼后的钢液中喂入钙铁包芯线进行钙处理，并经过连铸和轧制生产电极扁钢。该方法提高了转炉终点碳含量，降低了终点钢水氧含量，从源头上降低Al2O3夹杂的生成，提高钢水洁净度，同时，充分利用RH真空处理过程碳氧反应脱氧的优势，一方面进一步提高钢水洁净度，另一方面使用碳代替铝进行脱氧操作，大幅降低生产成本，最终实现低碳低硅电极扁钢的低成本、高质量生产。

Description

一种电极扁钢的生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种电极扁钢的生产方法。
背景技术
随着绿色概念的不断普及，全球对生态环境重视程度的日益提高，国家新宏观调控政策的出台，企业面临节能减排的压力越来越大。近年来，由于铝及其合金具备各方面良好的性能，在汽车工业、航空航天、轨道交通与日常生活等领域中已被广泛应用。电解铝行业电力成本约占电解铝企业总成本的45％。电极扁钢也叫阴极钢棒，是电解铝厂用于阴极导电棒的消耗性材料。电极扁钢作为阴极安装在电解槽中，可以起到均匀分布电流，改善铝液水平电流，降低电解铝生产过程的电耗，实现生产成本的大幅度降低。
现阶段常用的电极扁钢材料有Q195钢、SAE1006钢等，材料易于取得，生产成本较低，硬度符合要求。典型代表钢种SAE1006钢，其主要合金成分的重量配比为：C≤0.06％、Si≤0.07％、Mn0.25％～0.40％，其扁钢机械性能抗拉强度≥300MPa、屈服强度≥140MPa，属于低碳低硅钢种。
现有相关的低碳低硅电极扁钢相关专利文献检索情况如下：专利CN105603145A公开了一种矩形连铸生产低碳低硅电极扁钢的方法，其包括转炉冶炼、LF精炼和矩形坯连铸工序。所述转炉冶炼工序中，采用低碳锰铁进行锰合金化，转炉终点碳含量控制在0.04％及以下；出钢过程采用铝锭进行脱氧；所述LF精炼工序中，采用低碳锰铁进行锰成分调整，采用铝基脱氧剂脱氧，使用铝线进行铝成分调整，采用钙铁线进行钢水钙处理，出站前软吹时间不小于10分钟；所述矩形坯连铸工序中，大包采用氩封保护套管，采用整体式中间包进行保护浇注，连铸第一包开浇初期加入无碳覆盖剂，控制中间包钢水过热度为20～40℃。
上述方法采用转炉-LF精炼炉-连铸的生产工艺，为了控制成品C≤0.06％，采取了转炉冶炼深吹措施(转炉终点碳含量控制在0.04％及以下)，也带来了问题：转炉终点钢水氧含量太高(通常超过800ppm)，在出钢及LF精炼过程中需要使用大量的含铝脱氧材料(铝锭、铝基脱氧剂、铝线)，同时，锰的合金化只能使用低碳锰铁来进一步确保成品C≤0.06％。以上工艺的选择，一方面由于使用大量的含铝脱氧材料，生成大量的Al2O3夹杂，影响钢水洁净度，另一方面，由于使用价格昂贵的铝及低碳锰铁，致使生产成本过高。
发明内容
本发明目的在于提供一种电极扁钢的生产方法，用以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种电极扁钢的生产方法，所述方法包括：
向转炉出钢过程的钢液中加入活性石灰和高碳锰铁，获得新的钢液；
对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后的钢液；
向所述处理后的钢液中加入精炼渣和铝粒进行精炼，获得精炼后的钢液；
向所述精炼后的钢液中喂入钙铁包芯线进行钙处理，并经过连铸和轧制生产电极扁钢。
可选的，在转炉冶炼终点，钢液中的碳质量百分数为0.05％-0.08％，钢液氧活度为400-550ppm。
可选的，所述转炉出钢时，钢液的温度不小于1640℃。
可选的，所述活性石灰包括：质量百分比不小于85％的CaO。
可选的，所述高碳锰铁包括：质量百分比为6-7.5％的C和质量百分比为72-76％的Mn。
可选的，对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后钢液，包括：
利用碳氧反应对所述新的钢液进行脱碳处理；
对脱碳处理后的钢液使用铝粒进行脱氧。
可选的，所述碳氧反应的条件包括：真空度不大于3mbar、脱碳时间为8mi n-12min。
可选的，所述精炼渣包括：质量百分比不小于80％的CaO和质量百分比不小于8％的CaF2。
可选的，所述钙铁包芯线包括：质量不小于160g/m的芯粉，其中，所述芯粉包括质量百分比为20％-25％的Ca和质量百分比不小于70％的MFe。
可选的，在所述钙处理后还包括吹氩5-8mi n。
本发明的技术效果和优点：
本发明提供一种电极扁钢的生产方法，所述方法包括：向转炉出钢过程的钢液中加入活性石灰和高碳锰铁，获得新的钢液；对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后的钢液；向所述处理后的钢液中加入精炼渣和铝粒进行精炼，获得精炼后的钢液；向所述精炼后的钢液中喂入钙铁包芯线进行钙处理，并经过连铸和轧制生产电极扁钢。
本方法通过转炉冶炼-RH真空处理-LF精炼-连铸工艺技术组合，提高了转炉终点碳含量，降低终点钢水氧含量，从源头上降低Al2O3夹杂的生成，提高钢水洁净度，同时，充分利用RH真空处理过程碳氧反应脱氧的优势，一方面进一步提高钢水洁净度，另一方面使用碳代替铝进行脱氧操作，大幅降低生产成本，最终实现低碳低硅电极扁钢的低成本、高质量生产，同时，也为在电解铝的生产过程中能够极大节约电能，大幅度降低电解铝生产成本提供了重要支撑。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为电极扁钢的生产方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为解决现有技术的不足，本发明公开了一种电极扁钢的生产方法，如图1所示，该方法包括：向转炉出钢过程的钢液中加入活性石灰和高碳锰铁，获得新的钢液；对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后的钢液；向所述处理后的钢液中加入精炼渣和铝粒进行精炼，获得精炼后的钢液；向所述精炼后的钢液中喂入钙铁包芯线进行钙处理，并经过连铸和轧制生产电极扁钢。
本方法通过转炉冶炼-RH真空处理-LF精炼-连铸工艺技术组合，提高转炉终点碳含量，降低终点钢水氧含量，从源头上降低Al2O3夹杂的生成，提高钢水洁净度，同时，充分利用RH真空处理过程碳氧反应脱氧的优势，一方面进一步提高钢水洁净度，另一方面使用碳代替铝进行脱氧操作，大幅降低生产成本，最终实现低碳低硅电极扁钢的低成本、高质量生产，同时，也为在电解铝的生产过程中能够极大节约电能，大幅度降低电解铝生产成本提供了重要支撑。
为了更好地理解本方法，以下对电极扁钢的生产方法进行详细介绍：
为解决低碳低硅电极扁钢生产存在的问题，本发明所采取的技术方案包括：转炉炼钢、真空循环脱碳处理(RH真空处理)、精炼(LF精炼)、连铸浇铸，具体如下：
(1)转炉炼钢：按常规炼钢工艺进行冶炼，控制转炉终点钢液碳含量0.05％-0.08％，氧活度400-550ppm，温度≥1640℃时出钢。转炉出钢过程加入4-5kg/t钢的活性石灰和3.8-4.2kg/t钢的高碳锰铁。
(2)RH真空处理：按常规工艺进行处理，保证真空度≤3mbar的脱碳时间控制在8min-12min，目标碳控制范围0.01％-0.03％，脱碳结束后定氧，根据氧活度加入铝粒进行脱氧，钢水中[Als]含量控制为0.01-0.03％(Als指的是钢液中酸溶铝的质量百分含量)，钢液氧活度为100-230ppm。
(3)LF精炼：加入4.5-6.0kg/t钢的高碱度精炼渣和铝粒进行精炼，控制钢水中[Als]含量为0.01-0.03％，精炼结束后喂入钙铁包芯线2-3.5m/t钢，喂完钙铁包芯线后吹氩5-8min。
(4)连铸工序：采用矩形坯连铸机进行浇铸，浇铸断面优选为320mm×410mm，全程采用保护浇铸，按常规低碳钢工艺进行控制。
(5)轧制工序：按常规低碳低硅电极扁钢轧制工艺进行控制。
需要说明的是，以上所用活性石灰主要成分为CaO，其质量百分比CaO≥85％；高碳锰铁主要成分(质量百分比)为C 6-7.5％、Mn 72-76％；铝粒主要成分为金属Al，其质量百分比Al≥98％；高碱度精炼渣主要成分(质量百分比)为CaO≥80％，CaF2≥8％；钙铁包芯线芯粉质量≥160g/m，芯粉主要成分(质量百分比)为Ca20％-25％、MFe≥70％。
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步说明。本发明实施例采用转炉冶炼-RH真空处理-LF精炼-连铸的工艺路线，比较例采用转炉冶炼-LF精炼-连铸的工艺路线。
1.转炉炼钢：以下表1为转炉炼钢工序中实施例和比较例的参数的区别。
表1转炉炼钢工序中实施例与比较例的参数的含量表
2.RH真空处理：以下表2为RH真空处理工序中实施例和比较例的参数的区别。
表2RH真空处理工序中实施例与比较例的参数的含量表
3.LF精炼：以下表3为LF精炼工序中实施例和比较例的参数的区别。
表3LF精炼工序中实施例与比较例的参数的含量表
4.连铸工序：采用320mm×410mm矩形坯连铸机进行浇铸，全程采用保护浇铸，按常规低碳钢工艺进行控制，浇铸过程顺利。从成品成分控制情况看，实施例碳、硅控制均低于比较例，这有利于降低电极扁钢的电阻率，降低使用过程中的电耗，如表4所示。
表4连铸工序中实施例与比较例的成品成分含量表
成品碳/％ 成品硅/％ 成品锰/％ 成品[Als]/％
实施例1 0.017 0.021 0.29 0.013
实施例2 0.019 0.034 0.31 0.017
实施例3 0.025 0.019 0.29 0.026
实施例4 0.038 0.023 0.30 0.021
实施例5 0.037 0.011 0.32 0.019
比较例1 0.061 0.021 0.31 0.025
比较例2 0.057 0.036 0.29 0.021
比较例3 0.043 0.045 0.30 0.014
5.轧制工序：按常规低碳低硅电极扁钢轧制工艺进行控制。从检测结果看，电极扁钢抗拉强度、屈服强度满足使用要求，实施例T.[O]低于比较例，钢材洁净度高于比较例，实施例电阻率控制低于比较例，这有利于电极扁钢使用过程中电耗的降低，如表5所示。
表5轧制工序中实施例与比较例的检测结果对比表
T.[O]/ppm 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 电阻率/10-7Ω·m
实施例1 17 308 168 1.19
实施例2 12 324 173 1.24
实施例3 10 331 156 1.30
实施例4 9 355 228 1.09
实施例5 13 347 213 1.16
比较例1 14 356 197 1.32
比较例2 21 341 203 1.25
比较例3 26 305 174 1.29
6.脱氧合金化成本对比。采取同期市场价格进行对比，高碳锰铁6358元/t，低碳锰铁9557元/t，铝粒19662元/t。从合金化成本对比情况看，实施例较比较例低50元/t钢以上，即使考虑增加了RH真空处理工序(制造成本增加20-30元/t钢)，降本效果仍然显著，如表6所示。
表6实施例和对比例中脱氧合金化成本对比表
综上分析，本方法通过转炉冶炼-RH真空处理-LF精炼-连铸工艺技术组合，提高转炉终点碳含量，降低终点钢水氧含量，从源头上降低Al2O3夹杂的生成，提高钢水洁净度，同时，充分利用RH真空处理过程碳氧反应脱氧的优势，一方面进一步提高钢水洁净度，另一方面使用碳代替铝进行脱氧操作，大幅降低生产成本，最终实现低碳低硅电极扁钢的低成本、高质量生产，同时，也为在电解铝的生产过程中能够极大节约电能，大幅度降低电解铝生产成本提供了重要支撑。
本最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
向转炉出钢过程的钢液中加入活性石灰和高碳锰铁，获得新的钢液；
对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后的钢液；
向所述处理后的钢液中加入精炼渣和铝粒进行精炼，获得精炼后的钢液；
向所述精炼后的钢液中喂入钙铁包芯线进行钙处理，并经过连铸和轧制生产电极扁钢。
2.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，在转炉冶炼终点，钢液中的碳质量百分数为0.05％-0.08％，钢液氧活度为400-550ppm。
3.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述转炉出钢时，钢液的温度不小于1640℃。
4.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述活性石灰包括：质量百分比不小于85％的CaO。
5.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述高碳锰铁包括：质量百分比为6-7.5％的C和质量百分比为72-76％的Mn。
6.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，对所述新的钢液进行真空循环脱碳处理，获得处理后钢液，包括：
利用碳氧反应对所述新的钢液进行脱碳处理；
对脱碳处理后的钢液使用铝粒进行脱氧。
7.根据权利要求6所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述碳氧反应的条件包括：真空度不大于3mbar、脱碳时间为8min-12min。
8.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述精炼渣包括：质量百分比不小于80％的CaO和质量百分比不小于8％的CaF2。
9.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，所述钙铁包芯线包括：质量不小于160g/m的芯粉，其中，所述芯粉包括质量百分比为20％-25％的Ca和质量百分比不小于70％的MFe。
10.根据权利要求1所述的电极扁钢的生产方法，其特征在于，在所述钙处理后还包括吹氩5-8min。
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