超洁净焊接用钢双渣精炼法

摘要

本发明超洁净焊接用钢双渣精炼法，依次包括如下步骤：1)首先在初炼电炉中兑铁水、加入废钢，吹氧熔炼；2)钢水温度升至1500℃开始换渣，提高脱P效果，吹氧升温，当钢水温度达到1600－1620℃、C元素达到0.02－0.05％、P元素达到0.003％以下，开始出钢；3)钢包中加入合金脱氧剂，进入LF精炼，采用活性石灰为主要造渣材料，进行初脱S；4)精炼20－30分钟后，S含量降至0.015％以下后开始换渣，精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，加入Ca线加强脱S效果，将钢中硫含量降至0.003％以下。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超洁净焊接用钢的双渣精炼法，属于钢铁生产技术领域。

背景技术

超洁净焊接用钢P、S含量极低，且C、Si含量都很低，对冶炼工艺提出了很高的要求。目前生产中去除钢中P、S含量的工艺包括：转炉(或电炉)双渣法脱P、铁水预处理及调整精炼渣等方法脱硫等。如首钢通过优化复吹转炉双渣工艺制度，提高转炉前期脱磷效果，钢材磷含量在0.010％以下，主要通过优化转炉双渣前期工艺，合理控制炉渣的碱度(2.0～2.5)、温度(1340～1400℃)和渣中TFe(14％～20％)含量，可以获得较高的脱磷率，脱磷效果较理想。若要稳定得到[P]≤0.010％的钢水，出钢时需要控制[P]≤0.007％，且控制好前期脱磷和后期回磷；在无预处理脱磷设备条件下，可以生产钢材磷含量在0.010％以下的低磷钢，满足钢种对钢质洁净度的特殊要求。鞍钢100t氧气顶吹转炉单渣法和双渣法脱磷工艺，在脱磷反应热力学和动力学分析的基础上，进行了有针对性的试验。分析了工艺参数对脱磷反应的影响，总结出转炉出钢磷含量、脱磷率等与各主要工艺参数的定量关系，提出了优化顶吹转炉脱磷工艺的操作方法。武钢采用铁水预处理可将铁水中S含量降低到0.010％以下，再经转炉双渣脱P，LF、RH等精炼工艺脱S、去夹杂、去气，获得高洁净度的钢。

但要生产P、S含量极低，且C、Si含量都较低的超洁净焊接用钢，采用上述洁净钢生产工艺还存在不足，超洁净焊接用钢P、S分别要求小于0.005％和0.003％，C、Si分别要求小于0.10％和0.04％，采用上述技术无法在保证C、Si成分达到要求的同时，将P、S降低到要求范围，对于无铁水预处理设备的钢厂，该问题显得更加突出。

发明内容

本发明的目的就是给出通过精炼二次造渣，利用不同渣系的复合作用，在不增或少增C、不回或极少回Si的前提下实现强化脱S效果，再配合初炼炉的多次造渣强化脱P的超洁净焊接用钢双渣精炼法。

为实现上述目的，要保证超洁净焊接用钢的C、Si成分，且P、S含量都降低到要求范围，必须采取新的措施在不增或少增C、不回或极少回Si的前提下去除钢中的P、S，尤其是要解决精炼中的深脱S问题。

本发明的技术方案：本发明通过在精炼过程的换渣，利用不同渣系的特性强化脱S效果，提高焊接用钢的纯净度，其具体工艺依次包括如下步骤：

1)首先在初炼电炉中兑铁水、加入废钢，吹氧熔炼；

2)钢水温度升至1500℃开始换渣，提高脱P效果，吹氧升温，当钢水温度达到1600-1620℃、C元素达到0.02-0.05％、P元素达到0.003％以下，开始出钢；

3)钢包中加入合金脱氧剂，进入LF精炼，采用活性石灰为主要造渣材料，进行初脱S；

4)精炼20-30分钟后，S含量降至0.015％以下后开始换渣，精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，加入Ca线加强脱S效果，将钢中硫含量降至0.003％以下。

所述的超洁净焊接用钢双渣精炼法，步骤3)中，钢包中加入合金脱氧剂Al、Mn或其合金进行合金化，然后进入LF精炼，采用活性石灰为主要造渣材料，以70吨钢水为基数，活性石灰加入量为550kg±50kg，进行初脱S。

所述的超洁净焊接用钢双渣精炼法，作为本发明的最佳方案，在步骤4)中，在S含量降至0.010％以下后开始换渣。

所述的超洁净焊接用钢双渣精炼法，步骤4)中，精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，以70吨钢水为基数，活性石灰和电石加入量分别为350-400kg和50-60kg，而作为加强脱S效果的Ca线，加入量为50-80米。

本发明的生产方法具有如下优点：

其一，本发明在生产过程中能较好地实现脱S，生产满足用户需要的超洁净焊接用钢。

其二，本发明为没有铁水预处理的钢厂提供了生产洁净钢的途径。

其三，本发明基本不需要增加投资，既能生产高质量的产品，为企业创造巨大的经济效益。

精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，避免了回Si回P。

具体实施方式

要保证超洁净焊接用钢的C、Si成分，且P、S含量都降低到要求范围，必须采取新的措施在不增或少增C、不回或极少回Si的前提下去除钢中的P、S，尤其是要解决精炼中的深脱S问题。

为实现上述目的，本发明所设计的“精炼双渣法”的新工艺，即通过在精炼过程的换渣，利用不同渣系的特性强化脱S效果，提高焊接用钢的纯净度，以70吨钢水为基数为例说明，其具体工艺依次包括如下步骤：1)首先在初炼炉(电炉)中兑80％～90％、加入废钢10％～20％，吹氧熔炼；

2)钢水温度升至1500℃开始换渣，提高脱P效果，吹氧升温，当钢水温度达到1600-1620℃、C元素达到0.02-0.05％、P元素达到0.003％以下，开始出钢；

3)钢包中按2.0kg/吨钢加入Al进行预脱氧，按成分下限要求加入FeMn合金化，然后进入LF精炼，加入550kg±50kg活性石灰造渣，进行初脱S；

4)精炼约20-30分钟后，S含量降至0.015％以下后开始换渣，精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，活性石灰加入量350-400kg，电石加入量50-60kg，再喂入50-80米Ca线，进一步加强脱硫效果，将钢中硫含量降至0.003％以下。

作为本发明的最佳方案，在步骤4)中，可在S含量降至0.010％以下后开始换渣。

LF炉双渣精炼技术是在LF炉精炼初期，采用活性石灰为主要造渣材料，进行初脱S，此时钢渣为CaO-Al₂O₃-SiO₂渣系，其主要成分为：CaO＝50-58％，Al₂O₃＝11-22％，SiO₂＝11-22％，其中Al₂O₃为脱氧产物，影响脱硫效果，当S含量降至一定值(0.015％)以下后，基本失去了脱硫作用。精炼约20-30分钟后开始换渣。换渣后的精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，此时钢渣为CaO-MgO-SiO₂渣系，其主要成分为：CaO＝50-58％，MgO＝11-22％，Al₂O₃＝4-6％，由于渣中Al₂O₃降低，脱硫效果得到提高，再在精炼过程中喂入一定量的Ca线，进一步加强脱硫效果，可将钢中硫含量降至0.003％以下，且回硅、回磷现象得到较好控制，是冶炼超洁净焊接用钢(C≤0.10％，Si≤0.04％，S≤0.003％，P≤0.005％)的有效手段。

下面结合具体实施例对本发明的超洁净焊接用钢双渣精炼法作进一步的详细说明：

以生产超洁净焊接用钢H08AT为例。

实施例1：

首先在初炼炉(70吨电炉)中兑铁水(85％左右)、加入废钢(15％左右)，吹氧熔炼。温度升至1500℃开始换渣，提高脱P效果，吹氧升温，当钢水温度升至1620℃左右，成分中达到C≤0.04％、P≤0.003％时开始出钢；出钢采用留渣出钢，避免下渣造成前期回P现象。实际操作中，出钢量控制在装入量的85％左右。

钢包需提前预热，钢包中加入钢芯铝(含铝量50％)约300kg、FeMn合金280kg，初步调整成分及脱氧。

进入LF精炼，送电吹氩，加入500kg活性石灰造渣，进行初脱S，精炼约30分钟后，S含量降至0.010％以下后开始换渣，精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，活性石灰加入量350kg，电石加入量50kg，为避免回Si回P，此时不再加入脱氧剂。

吹氩约15分钟，加入适量Ca线(60米)加强脱氧脱硫效果，将钢中硫含量降至0.003％以下，再喂入适量Ca线(30米)，改善钢水流动性，开始掉包到连铸台进行连铸。

浇注过程采用全程保护浇铸，中间包、结晶器保护渣均须选择适当，以避免铸坯缺陷的产生。过热度控制在25-35℃范围。

冶炼实际过程成分情况如下表。

实施例2：

前期工艺与例1相同。

进入LF精炼后工艺略有区别，送电吹氩，加入500kg活性石灰造渣，进行初脱S，精炼约25分钟后，S含量降至0.015％以下后开始换渣，精炼二次造渣时活性石灰加入量400kg，电石加入量60kg。吹氩约15分钟后，加入适量Ca线(80米)加强脱氧脱硫效果，将钢中硫含量降至0.003％以下，再喂入适量Ca线(40米左右)，改善钢水流动性，开始掉包到连铸台进行连铸。

冶炼实际过程成分如下表。

实施例3：

前期工艺与例1相同。

进入LF精炼后送电吹氩，加入550kg活性石灰造渣，进行初脱S，精炼约20分钟后，S含量降至0.015％以下后开始换渣，精炼二次造渣时活性石灰加入量370kg，电石加入量55kg。吹氩约15分钟后，加入适量Ca线(50米)加强脱氧脱硫效果，将钢中硫含量降至0.003％以下，再喂入适量Ca线(35米)，改善钢水流动性，开始掉包到连铸台进行连铸。

冶炼实际过程成分如下表。

实施例4：

前期工艺与例1相同。

进入LF精炼后送电吹氩，加入600kg活性石灰造渣，进行初脱S，精炼约25分钟后，S含量降至0.015％以下后开始换渣，精炼二次造渣时活性石灰加入量400kg，电石加入量55kg。吹氩约15分钟后，加入适量Ca线(70米)加强脱氧脱硫效果，将钢中硫含量降至0.003％以下，再喂入适量Ca线(25米)，改善钢水流动性，开始掉包到连铸台进行连铸。

冶炼实际过程成分如下表。