一种含铝冷镦钢冶炼工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种含铝冷镦钢冶炼工艺，包括高炉铁水、转炉、精炼、连铸；铁水要求：P≤0.10%、0.30%≤Si≤0.50%、S≤0.030%；转炉精炼要求：石灰:CaO≥85％，活性度≥280；萤石中SiO2≤6％；转炉出钢过程中采用低Si预熔渣或精炼剂代替部分石灰和萤石，快速造渣，精炼炉脱氧剂采用电石＋铝粒搅拌后进行渣面脱氧，禁止使用含Si材料；连铸时，在中包冲击区及各流之间采用加纯Ca线，使中包内因二次氧化生成的Al2O3与Ca反应生成低熔点的钙铝酸盐得以上浮去除。采用该工艺能降低钢中Si含量，同时提高Al含量，并保证钢水可连续浇注。
【专利说明】一种含绍冷徵钢冶炼工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金领域，涉及一种钢材冶炼工艺，具体地说是一种含铝冷镦钢冶炼工艺。
【背景技术】
[0002]冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢，用来冷镦成型制造各种机械标准件和紧固件，如螺栓、螺母、螺钉、铆钉、自攻螺钉等。因冷镦工艺要求该钢具有高的洁净度，控制钢中的S1、Al的含量，采用控制轧制和控制冷却工艺，避免出现马氏体、贝氏体和魏氏体组织，使钢材具有细晶和碳化物球化组织，以提高钢材的塑性和冷顶锻性能。国家标准对其表面质量、内在质量、成分均匀性、冷加工性能及尺寸精度均有较高的要求，既要有足够的强度，又要有良好的韧性和塑性。
[0003]冶炼冷镦钢的关键是要提高钢水的纯净度，降低钢水的非金属夹杂物含量。同时为保证获得良好的力学性能和冷镦性能，还要控制好钢中各元素成分。目前主要难点是控制钢中Si含量在较低水平以保证钢的冷镦性能，同时为保证钢水的纯净度，冶炼过程中采用Al脱氧，并控制钢中Al在较高水平，这给连铸浇注带来很大难题，Al高容易引起连铸水口结瘤，导致结晶器液面波动钢水卷渣，从而降低钢的纯净度甚至超标报废。
[0004]目前，多数钢厂采用高炉铁水一转炉一精炼一连铸生产工艺生产冷镦钢，但钢中Si含量不能稳定控制在较低水平。同时因用Al脱氧，连铸容易产生结瘤，不能实现多炉连浇，钢水纯净度也低，间接的增加了生产成本。为保证连铸开浇，部分钢厂采用其它相近但钢中Al含量较低的钢种进行过渡，造成非计划钢种较多。
[0005]如何降低钢中Si含量同时提高Al含量，并保证钢水可浇性成为各钢厂技术攻关的主要难题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种含铝冷镦钢冶炼工艺，采用该工艺能降低钢中Si含量，同时提高Al含量，并保证钢水可连续浇注。
[0007]一种含铝冷镦钢冶炼工艺，其特征在于:该工艺包括高炉铁水、转炉、精炼、连铸，具体要求如下:
(1)铁水要求:P≤0.10%,0.30%≤Si≤0.50%、S≤0.030%、铁水温度≤1280°C ；
(2)转炉精炼用石灰、萤石要求:石灰:CaO≤85%，活性度≤280，周转时间不超过24小时；萤石中SiO2 ≤ 6% ；
(3)钢包要求，新包、中修包以及上炉冶炼Si大于0.30%以上的钢包不得用于冶炼冷镦钢；钢包包沿、包底不得有冷钢、渣。同时采用专用的加引流砂装置对钢包水口填引流砂操作，保证连铸时，水口 100%自开；
(4)转炉出钢时钢水中碳含量≤0.010%，并保证钢水至精炼炉温度1580°C以上，出钢过程采用挡渣操作，确保不下渣；(5)转炉出钢过程中采用低Si预熔渣或精炼剂代替部分石灰和萤石，快速造渣，使出钢过程中脱氧产生的夹杂物及时上浮去除，同时减少出钢过程辅料带入的Si量。精炼过程补加少量石灰及萤石造渣，终渣碱度控制在5.0-10，渣中Si02含量控制6% — 10% ;减少精炼过程的回硅量；
(6)出钢过程合金化保证各元素配加到位，精炼过程进行微调，以脱氧为主要任务；
(7)出钢采用Al块预脱氧，同时保证至精炼炉Al在0.06%- 0.07%左右，精炼炉视Al损失情况在冶炼10分钟后一次性调到位，后期不再进行调Al操作；
(8)精炼炉脱氧剂采用电石+铝粒搅拌后进行渣面脱氧，禁止使用含Si材料；
(9)精炼白渣保持25min以上，精炼结束喂纯钙线对钢水中夹杂物进行变形处理，使高熔点的A1203形成低熔点的12Ca0.7A1203。喂线后吹氩软搅拌(渣面微微波动)25分钟以上，保证夹杂物有足够的时间上浮；
(10)连铸时，因开浇过程中不可避免存在钢水二次氧化，因此在中包冲击区及各流之间采用加纯Ca线。使中包内因二次氧化生成的A1203与Ca反应生成低熔点的钙铝酸盐得以上浮去除，避免了开浇堵水口造成结瘤。因此开浇第一炉可以不采用其它无铝钢种过渡；
(11)钢包至结晶器钢水全程采用全保护浇注，钢包到中间包长水口采用氩封保护，中包使用挡渣墙及双层覆盖剂，开浇前向中包充氩气，确保中包中氧浓度降到最低；
(12)连铸拉速控制在1.7— 1.9m/min，过热度控制在20 — 35°C，二冷采用气雾冷却。
[0008]本发明精炼过程采用按一定比例将电石和铝粒搅拌后飘入渣面脱氧，类似于其它钢厂采用的复合脱氧剂脱氧，但优点在于该方式加入的脱氧剂无Si，同时可根据炉渣情况调整电石和铝粒的比例，有效控制钢水回Si的同时有效控制渣中的A1203含量在一定水平，保证了精炼炉渣的流动性及吸附夹渣的能力。
[0009]采用本发明的生产工艺，不采用其它钢种过渡(其它钢厂采用Q235B或HPB300等无铝钢做开浇第一第二炉进行过渡，中包拉浇约10小时)的条件下实现连铸浇注过程平稳，不出现水口结瘤或失控现象，中包拉浇时间达12 - 15小时，可实现15炉以上多炉连浇。
[0010]本发明出钢过程采用低硅预熔渣或低硅精炼剂代替石灰，可有效控制精炼过程回硅，确保了成品Si控制在较低水平。而国内其它钢厂出钢全部采用石灰加萤石造渣，因石灰和萤石中带入的Si量大，在精炼过程中因用Al强脱氧后，造成回Si。
[0011 ] 采用本发明，钢中Si可保证在0.06 %以内，平均Si含量0.04 %，国内其它钢厂平均Si含量0.06-0.08%,且为保证连铸不结瘤，Al (酸溶铝)控制在0.035 一 0.05%左右。
【具体实施方式】
[0012]以日本牌号SWRCH22A (相当于国内牌号ML22Mn)冷镦钢生产为例说明:
生产工艺:高炉铁水一 120吨转炉一 120吨钢包精炼炉(LF) — 8机8流连铸机(160mm X 160mm 方还 )。
[0013]转炉采用高炉铁水+废钢，铁水比例占90 - 95%，要求铁水S≤0.030%，减少精炼脱硫任务。转炉终点碳含量控制在0.10%以上，减少钢水过氧化，以控制钢中的氧含量在较低水平 。
[0014]转炉出钢加入700kg + 500kg低硅预熔渣或800kg + 300kg低硅精炼剂，出钢过程确保化渣良好，至精炼炉硅含量小于0.03%。精炼初期补加300 - 400kg石灰/炉，确保总渣量在1500kg/炉以上；
出钢时，加入电石和Al块预脱氧，出钢结束取样，确保各成分在工艺内控范围内，且Al含量控制在0.06 - 0.07%左右，成品Al (酸溶铝)含量控制在0.035-0.05%范围内。
[0015]因前道工序对成分等基本控制到位，精炼过程采用造泡沫渣埋伏操作，以脱氧为主要任务进行精炼，保证钢中氧控制在较低水平，避免了浇注过程中钢中氧与Al反应生成A1203引起结瘤。同时，为确保钢水增硅，导致硅高超标，精炼过程采用Al粒和电石脱氧，不使用含硅材料，确保了精炼过程增硅，同时采用电石脱氧，脱氧生成的CO确保了炉内的还原气氛，生成的CaO提高了炉渣碱度，有利于进一步脱氧脱硫。而采用Al粒脱氧生成的A1203都在渣中，抑制了钢渣界面Al与氧的结合，减少钢中Al的损失。
[0016]精炼炉采用的精炼渣组分如下表2所示
【权利要求】
1.一种含铝冷镦钢冶炼工艺，其特征在于:该工艺包括高炉铁水、转炉、精炼、连铸，具体要求如下: (1)铁水要求:P≤0.10%,0.30%≤Si≤0.50%、S≤.030%、铁水温度≤1280°C ； (2)转炉精炼用石灰、萤石要求:石灰:CaO≤85%，活性度≤280，周转时间不超过24小时；萤石中SiO2 ( 6% ； (3)钢包要求:新包、中修包以及上炉冶炼Si大于0.30%以上的钢包不得用于冶炼冷镦钢；钢包包沿、包底不得有冷钢、渣；同时保证连铸时，水口 100%自开； (4)转炉出钢时钢水中碳含量≤0.010%，并保证钢水至精炼炉温度1580°C以上，出钢过程采用挡渣操作，确保不下渣； (5)转炉出钢过程中采用低Si预熔渣或精炼剂代替石灰和萤石，快速造渣，使出钢过程中脱氧产生的夹杂物及时上浮去除，同时减少出钢过程辅料带入的Si量；精炼过程补加石灰及萤石造渣，终渣碱度控制在5.0-10，渣中Si02含量控制6% — 10% ;减少精炼过程的回娃量； (6)出钢过程合金化保证各元素配加到位，精炼过程进行微调，以脱氧为主要任务； (7)出钢采用Al块预脱氧，同时保证至精炼炉Al在0.06%- 0.07%左右，精炼炉视Al损失情况在冶炼10分钟后一次性调到位，后期不再进行调Al操作； (8)精炼炉脱氧剂采用电石+铝粒搅拌后进行渣面脱氧，禁止使用含Si材料； (9)精炼白渣保持25min以上，精炼结束喂纯钙线对钢水中夹杂物进行变形处理，使高熔点的A1203形成低熔点的12Ca0.7A1203 ;喂线后吹氩软搅拌25分钟以上，保证夹杂物有足够的时间上浮；钢中Si 保 证在0.06%以内，平均Si含量0.04%，钢中酸溶铝控制在0.035 - 0.05% ； (10)连铸时，因开浇过程中不可避免存在钢水二次氧化，因此在中包冲击区及各流之间采用加纯Ca线；使中包内因二次氧化生成的A1203与Ca反应生成低熔点的钙铝酸盐得以上浮去除，避免了开浇堵水口造成结瘤； (11)钢包至结晶器钢水全程采用全保护浇注，钢包到中间包长水口采用氩封保护，中包使用挡渣墙及双层覆盖剂，开浇前向中包充氩气，确保中包中氧浓度降到最低； (12)连铸拉速控制在1.7 — 1.9m/min，过热度控制在20 — 35°C，二冷采用气雾冷却。
2.根据权利要求1所述的含铝冷镦钢冶炼工艺，其特征在于:步骤(3)中，采用加引流砂装置对钢包水口填引流砂操作，保证连铸时，水口 100%自开。
【文档编号】C21C5/36GK103469050SQ201310431036
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】莫秉干, 冷永磊 申请人:中天钢铁集团有限公司