一种含硫含铝钢增硫方法

摘要

本发明公开了一种含硫含铝钢增硫方法，在连铸过程中，将钢水浇铸至结晶器，通过在结晶器中喂入硫芯线进行増硫。将増硫工艺分配到连铸工艺中，在之前的钢水精炼过程中不进行増硫操作，能够有效避免精炼脱氧与钢水増硫技术矛盾的出现，并且通过此种分配工艺，能够提高冶金效果，改善钢水纯净度和可浇性。

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种含硫含铝钢増硫方法，用于含硫含铝钢生产工艺中。

背景技术

随着汽车工业及工程机械工业的迅速发展，含硫含铝钢市场需求日益旺盛。但是，含硫含铝钢在炼钢-连铸工业大生产中一直面临着连铸钢水可浇性差的问题，既影响了生产顺行，也制约着产品质量提高。含硫含铝钢生产过程中还存在技术瓶颈难以突破，主要表现在两方面：(1)一般含硫含铝钢对钢中硫含量、铝含量及钢中非金属夹杂物均有严格要求，在钢水精炼工艺中存在强还原性环境很难稳定钢中S含量，而且由于硫元素的存在增加了夹杂物控制难度；(2)含硫含铝钢在连铸过程中钢水可浇性差，目前最先进技术水平也只能达到连浇3～4炉，一般都在连浇3炉以内的水平，钢水在浇铸过程中水口处于持续结瘤状态。含硫含铝钢的S含量控制稳定性及钢水可浇性技术瓶颈制约着该类钢种连铸生产的可浇性及其质量提升。

目前含硫含铝钢有两种生产工艺：(1)采用弱碱性低还原性精炼渣系，使硫含量平稳下降至标准要求，该工艺称之为“降硫工艺”，但该工艺弱碱性渣系钢水精炼效果差，钢水脱氧能力及夹杂物控制水平难以满足产品质量要求；(2)钢水精炼前期采用高碱度强还原性精炼渣系，当钢水达到足够的纯净度后，将精炼渣改性为弱碱性渣系，再向钢水中加入硫铁合金或喂入硫线，让钢水增硫至标准要求，该工艺称之为“增硫工艺”，但该工艺技术难度大，而且钢水中容易形成CaS夹杂物，导致水口结瘤，一般连铸生产过程中连浇炉次不超过3炉，严重影响到产品质量和连铸连续生产的可行性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种含硫含铝钢増硫方法，目的是实现钢中稳定增硫，提高连铸过程钢水浇铸的稳定性和可浇性，提升产品质量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种含硫含铝钢增硫方法，包括如下步骤：

(1)冶炼初炼钢水，出钢过程进行脱氧合金化；

(2)LF精炼脱氧使钢水中硫含量降低至0.005％以下，活度氧含量控制在40ppm以内；

(3)RH或VD钢水脱气，钢中[H]含量控制在2.0ppm以内；

(4)在连铸过程中，将钢水浇铸至结晶器，在结晶器中通过喂硫芯线的方式实现钢水增硫。

将増硫工艺分配到连铸工艺中，在之前的钢水精炼过程中不进行増硫操作，能够有效避免精炼脱氧与钢水増硫技术矛盾的出现，并且通过此种分配工艺，能够提高冶金效果，改善钢水纯净度和可浇性。

采用喂线机进行喂线操作，喂线速度根据结晶器断面和连铸拉速进行调整。优选的，所述喂入硫芯线的工艺参数为：喂线速度为0.5～10m/min，喂线位置为从距离结晶器水口外壁20～100mm的区域的两个对称位置，喂线精度为±0.05m。距离结晶器水口太近对水口产生不利影响，同时也影响硫元素的分布均匀性，其布置在结晶器水口外壁两个对称位置，进一步保证増硫的均匀性。更优选的，硫芯线的喂入端到结晶器铜管内壁的距离≥40mm，距离结晶器铜管位置太近对铸坯表面质量造成不利影响，同时也会影响到硫元素的均匀性。

所述硫芯线是将硫磺制成粉剂，通过钢带包制成芯线，芯线的外径为5～30mm，钢带厚度为0.2～1.0mm，粉剂颗粒尺寸为1～1000μm。硫磺的沸点低(444.6℃)，密度小，直接与钢水接触极容易熔解和扩散。经硫芯线将硫磺粉剂导入后，外层钢带融化，使得硫磺与钢液接触，较好的实现了増硫操作。

在精炼过程中，通过LF精炼脱氧使钢水中硫含量降低至0.005％以下，活度氧含量控制在40ppm以内。将钢水脱氧冶金任务分配到LF精炼工艺中，在精炼过程中利用还原性环境实现钢水和渣系快速脱氧，使钢中硫、氧含量降低至合适水平。

所述LF精炼的出站温度为1600～1700℃。LF精炼的出站温度在此范围内，便于为下一步钢水脱气处理做准备，并且能够确保后面工序对钢水温度需求。

在连铸之前，通过RH或VD工艺进行钢水脱气处理，使得钢中[H]含量控制在2.0ppm以下，防止钢制品使用过程中出现氢致裂纹，避免对产品质量产生不利影响。

所述RH工艺中出站温度为1510～1600℃。合理温度范围能够保证合适的浇铸钢水温度。

所述含硫含铝钢包括如下质量百分比的成分：C 0.10～0.80％、Si 0.10～0.90、Mn 0.2～1.20、S 0.010～0.070％、Al 0.010～0.060％和P≤0.020％。

根据冶金热力学理论知识，钢水精炼过程中钢水和精炼渣系脱氧程度与钢水增硫是一个技术矛盾，如果在钢水精炼过程中同时实现两项冶金任务，必然导致钢水纯净度降低，产生大量易在水口结瘤的夹杂物，影响到连铸钢水可浇性。因此，根据冶金过程的功能作用，将以上两项冶金任务的分配到不同工艺中，并使各项冶金任务的实现均在的合适冶金条件下进行，提高冶金效果，改善钢水纯净度和可浇性。

本发明的有益效果：本发明在冶金基理论知识基础上，将存在技术矛盾的冶金任务进行合理分配，在钢水精炼过程中充分利用还原性气氛实现钢水脱氧，在连铸过程中通过喂线的方式喂入硫芯线，实现钢水增硫。本发明成果提高了含硫含铝钢的冶金效果，不仅改善了生产过程中钢水的可浇性，而且提高了产品质量。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明结晶器喂硫线结构示意图；

图2是铸坯低倍组织示意图；

图3是圆形连铸坯内部硫含量分布情况示意图。

图中标记为：

1、中间包，2、结晶器水口，3、结晶器铜管，4、钢液，5、喂线机，6、喂线导管，7、硫芯线，8、保护渣层。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

本发明提供一种在含硫含铝钢生产过程中采取一种合适的增硫技术，实现钢水中硫含量调整，提高钢水可浇性。含硫含铝钢成分如表1所示。

表1含硫含铝钢典型成分wt/％

CSiMnPSAl0.10～0.800.10～0.900.20～1.20≤0.0200.010～0.070％0.010～0.060％

本发明的具体技术方案：在含硫含铝钢生产过程中，将钢水脱氧冶金任务分配到LF精炼工艺中，在精炼过程中利用还原性环境实现钢水和渣系快速脱氧，钢水中硫含量一般降低至0.005％以下；将钢水增硫冶金任务分配连铸结晶器中，在结晶器中通过喂线的方式实现钢水增硫。此种工艺既提高钢水质量，改善钢水的可浇性，又实现钢中有效增硫。

喂入的硫线制作：将纯硫磺制成粉剂，通过薄钢带包至成芯线。硫磺的沸点低(444.6℃)，密度小，直接与钢水接触极容易熔解和扩散。硫芯线规格如表2所示。

表2硫芯线规格及性能指标

截面形状芯线外径/mm钢带厚度/mm粉剂颗粒尺寸/μm圆形5～300.2～1.01～1000

结晶器喂线方式以圆坯连铸机为例作示意图如图1所示。采用喂线机，将硫芯线从距离结晶器水口外壁20～100mm区域的两个对称位置喂入硫芯线；在设置喂线位置时，同时保证硫芯线的喂入端到结晶器铜管内壁的距离至少为40mm。喂线工艺参数如表3所示。

表3喂线工艺参数

下面通过具体优选的实施例进行说明：

一种含硫含铝钢增硫方法，以42CrMoS的钢种为例，包括如下步骤：

(1)转炉或电炉冶炼初炼钢水，出钢过程进行脱氧合金化；

(2)LF精炼工艺快速造渣和进一步脱氧，调整LF出站温度为1620～1660℃，精确调整成分如下表4中的范围值内(除硫以外)，并进行夹杂物变性处理；

表4 LF终点成分

(3)RH工艺进行钢水脱气，并促进夹杂物聚集长大和上浮去除，RH出站温度为1570～1590℃，使得钢中[H]含量控制在2.0ppm以下；

(4)连铸工艺将步骤(3)处理后的钢水浇铸至断面结晶器，在结晶器中喂入硫芯线，硫芯线外径10mm，硫芯中硫含量98％以上。铸坯拉速0.50～0.54m/min，喂线速度为4～5m/min，喂线位置为从距离结晶器水口外壁40～60mm区域的两个对称位置，喂线精度为±0.05m。

通过上述操作方法，得到最终成品中S目标含量为0.035％左右。实现了钢中增硫，而且硫含量在铸坯内部分布均匀。并且改善钢水纯净度和可浇性。

通过在上述圆坯连铸工业试验的应用实例表明，含硫含铝钢连浇炉次由不到3炉提高至10炉以上，而且生产的铸坯质量良好。图2和表5为应用该发明生产的含硫含铝钢的圆形连铸坯的低倍组织情况。由图可见，铸坯铸态组织良好。图3为圆形连铸坯内部直径方向的硫含量分布情况。由图可见，该发明实现了钢中增硫，而且硫含量在铸坯内部分布均匀。

表5低倍评级水平统计

本发明有效解决了含硫含铝钢的连续生产可浇形技术瓶颈，通过圆坯连铸的应用实例，实现了含硫含铝钢连浇10炉以上，大大增加了生产效益，降低生产成本，同时提升了产品质量和等级。连浇炉次由不足3炉提升到10炉以上，吨钢成本降低200元以上，再考虑质量提升及降级改判或判废减少带来的效益，吨钢成本降低250元以上。每年含硫含铝钢按照10000吨计算，每年降低成本产生经济效益250万元以上。

该项发明应用，有效促进了含硫含铝钢的开发和市场开拓，使得该类产品的市场竞争力大幅提升，同时增加了产品的知名度，具有明显的社会效益。

以上对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。