一种通过转炉小方坯连铸工艺生产帘线钢线材的方法

摘要

一种通过转炉小方坯连铸工艺生产帘线钢线材的方法，属于钢铁冶金领域中帘线钢线材生产技术领域。工艺步骤包括：铁水预处理脱硫，铁水包喷镁脱硫；转炉冶炼，脱氧合金化、钢包渣改质及钢水增碳，出钢后向钢包中加入低碱度预熔渣；出钢过程中加入硅铁合金、锰铁合金及微氮增碳剂增碳；精炼过程及结束后采用二段式钢包底吹氩制度，采用130mm×130mm或160mm×160mm小方坯连铸，高速线材轧制。优点在于，可以降低生产成本并提高生产效率，特别适用于不具备大方坯或矩形坯连铸，以及不具备真空处理设备的钢铁企业进行帘线钢产品的开发及生产。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种通过转炉小方坯连铸工艺生产 帘线钢线材的方法。

背景技术

帘线钢线材被誉为“线材中的极品”，主要用于生产汽车及飞机轮胎子午线。 帘线钢盘条的加工过程极为复杂，而且对整个加工过程的断丝率要求非常严格， 因此对原料线材组织及成分的均匀性、钢材的洁净度、拉拔性能以及表面质量都 有着极为严格的要求，生产难度大。

目前，国外帘线钢的生产厂家包括日本神户、新日铁、韩国浦项制铁、德国 撒斯特等；国内厂家包括武钢、宝钢、鞍钢、青钢和沙钢等。按炼钢方式可以分 为转炉工艺和电炉工艺两种，电炉工艺由于电耗成本较高，采用的厂家相对较少， 大多数厂家采用转炉工艺进行帘线钢的生产。转炉帘线钢生产工艺路线主要包括 以下几种：

路线1：铁水预处理→转炉→LF→RH(VD)→大矩形坯连铸→开坯(修磨)→ 轧制

路线2：铁水预处理→转炉→LF→RH(VD)→模铸→开坯(修磨)→轧制

路线3：铁水预处理→转炉→LF→RH(VD)→小方坯连铸(电磁搅拌+轻压下) →轧制

路线1和2均采用二火成材方法，即由大矩形坯或模铸坯经初轧开成 140-150mm的小方坯，然后进行修磨，再通过高速线材厂轧制成盘条。路线3使用 转炉小方坯生产帘线钢，不需要采用初轧开坯，但采用了真空处理(RH或VD)， 连铸机采用了轻压下设备。

以上方法虽然有利于提高帘线钢的质量，但开坯二次加热工序、铸坯修磨以 及真空处理工序，不仅综合成本偏高，而且生产周期相对较长，降低了生产效率。 此外，对于不具备以上设备条件的中小型钢铁企业，难以进行帘线钢产品的生产 开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过转炉小方坯连铸工艺生产帘线钢线材的方 法。采用转炉小方坯连铸工艺，经过铁水脱硫、转炉冶炼、LF钢包精炼、小方坯 连铸、高速线材轧制，生产帘线钢线材。

具体工艺步骤如下：

(1)铁水预处理脱硫：采用铁水包喷镁脱硫，镁粉消耗量0.6-3.0kg/吨铁， 脱硫后铁水中硫的质量分数为0.002-0.005％。

(2)转炉冶炼：终点碳质量分数控制在0.10-0.30％，终点温度1560-1620 ℃。

(3)出钢过程控制：包括脱氧合金化、钢包渣改质以及钢水增碳；出钢后 向钢包中加入低碱度预熔渣(碱度R(CaO/SiO₂)：0.8-1.2)，加入量为每吨钢 0.5-3.0kg；出钢过程中加入硅铁合金，加入量为每吨钢1.0-3.0kg，加入锰铁合 金，加入量为每吨钢3.0-6.0kg，脱氧并合金化；出钢过程中加入微氮增碳剂增 碳，加入量为3.0-6.0kg/吨钢，增碳剂中氮的质量分数小于0.1％。

(4)LF钢包精炼：采用CaC₂扩散脱氧，控制顶渣碱度R为0.6-1.3。精炼过 程及结束后采用二段式钢包底吹氩制度，精炼过程中吹氩流量为200-500Nl/min， 结束后吹氩流量为50-200Nl/min，根据钢包容量将钢水停止吹氩到开浇的镇静时 间控制为5-30min。LF精炼周期为50-70min。

(5)小方坯连铸：采用130mm×130mm或160mm×160mm小方坯连铸，采用结 晶器电磁搅拌或结晶器加末端电磁搅拌技术，130mm方坯拉速2.0-3.0m/min， 160mm方坯拉速1.0-2.0m/min。

(6)高速线材轧制：其中开轧温度1020±50℃，吐丝温度870±50℃。采用 斯太尔摩风冷线冷却，风机开启4或5台。当风机开启4台时，前3台风机开启度 80-100％，第4台风机开启度60-80％；当风机开启5台时，前3台风机开启度80-100％， 后2台风机开启度60-80％。轧制规格：Φ5.0-5.5mm。

本发明的优点在于：

1、采用130mm或160mm小方坯连铸，直接轧制，不需要经过初轧开坯；通过 控制连铸过程工艺，保证铸坯的表面质量，不需要对铸坯修磨，与采用初轧开坯 二火成材的工艺相比，成本显著降低。

2、采用单联精炼工艺，即转炉、LF精炼及小方坯连铸，与采用RH(VD)真 空处理双联精炼工艺路线相比，不但降低了吨钢成本，而且每炉生产周期减少了 30-50min，生产效率明显提高。

3、在本发明中，转炉增碳过程采用微氮增碳剂，可以有效减少增碳剂增氮， 降低钢中氮含量。

4、本发明在LF精炼过程采用扩散脱氧，脱氧剂为CaC₂，降低钢中氧含量并 改变夹杂物组成，利用其与钢中氧反应生成的一氧化碳气体使炉渣发泡，起到抑 制钢液增氮的作用。

5、LF精炼及吹氩气处理后要求夹杂物有充分的时间碰撞、聚集长大并上浮 去除，本发明提出LF精炼软吹氩后到开浇的镇静时间概念，根据钢包容量不同， 镇静时间控制在5-30min。

6、该发明可以降低生产成本并提高生产效率，特别适用于不具备大方坯或 矩形坯连铸，以及不具备真空处理设备的钢铁企业进行帘线钢产品的开发及生 产。

具体实施方式

实施例1：

1、铁水预处理脱硫：

脱硫镁粉消耗量1.9kg/吨铁，脱后铁水硫的质量分数为0.003％。

2、炼钢工艺及相关参数：

入炉铁水硫的质量分数为0.003％，装入量85.2吨，终点碳质量分数为0.19％， 终点温度T：1600℃，出钢时加入硅铁合金2.2kg/吨钢，锰铁合金5.0kg/吨钢；出 钢后加入低碱度预熔渣1.20kg/吨钢，微氮增碳剂5.0kg/吨钢，采用挡渣出钢， 下渣量10kg/吨钢。

LF精炼过程顶渣碱度R为0.95。精炼二段式底吹氩流量分别为400Nl/min和 60Nl/min，镇静时间10min，LF精炼周期为55min。

采用130mm小方坯连铸，拉速2.1m/min，结晶器电磁搅拌参数为电流：250A， 频率：8HZ。

3、轧制工艺及相关参数：

开轧温度：990℃，吐丝温度：900℃。风机开启5台，1-3号风机开启度100％， 4-5号风机开启度80％。

4、产品质量

(1)夹杂物评级：A、C类≤1.0级，B、D类≤0.5级，夹杂物纵向尺寸≤8 μm。

(2)盘条中心偏析≤2.0级。

(3)盘条抗拉强度1080-1140Mpa，面缩40-46％。

(4)盘条在用于生产Φ0.25mm和Φ0.22mm规格钢帘线过程中拉拔过程中几 乎无断丝，合股过程断丝率＜3.0次/吨钢，满足用户标准要求。

实施例2：

1、铁水预处理脱硫：

脱硫镁粉消耗量1.7kg/吨铁，脱后铁水硫的质量分数为0.005％。

2、炼钢工艺及相关参数：

入炉铁水硫质量分数为0.005％，装入量217.5吨，终点碳质量分数为0.16％， 终点温度T：1585℃，出钢加入硅铁合金2.0kg/吨钢，锰铁合金5.1kg/吨钢；出钢 后加入低碱度预熔渣1.35kg/吨钢，微氮增碳剂5.8kg/吨钢，采用挡渣出钢，下 渣量12kg/吨钢。

LF精炼过程顶渣碱度R为1.04。精炼二段式底吹流量分别为450Nl/min和 50Nl/min，镇静时间13min，LF精炼周期为58min。

采用160mm小方坯连铸，拉速1.70m/min，结晶器电磁搅拌参数为电流：400A， 频率：6HZ。

3、轧制工艺及相关参数

开轧温度：1000℃，吐丝温度：890℃。风机开启5台，1-3号风机开启度100％， 4-5号风机开启度80％。

4、产品质量

(1)夹杂物评级：A、C类≤1.0级，B、D类≤0.5级，夹杂物纵向尺寸≤8 μm。

(2)盘条中心偏析≤2.0级。

(3)盘条抗拉强度1130-1160Mpa，面缩39-43％。

(4)盘条在用于一次热处理工艺生产Φ0.30mm和Φ0.33mm规格钢帘线过程 中拉拔过程中几乎无断丝，合股过程断丝率＜3.0次/吨钢，满足用户标准要求。