一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法技术

本发明专利技术一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，采用电炉‑LF‑VD‑连铸工艺，步骤1、在电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；步骤2、LF进站后，造还原性精炼渣；步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，调整钢水中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；步骤4、LF精炼出站，依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。本发明专利技术在传统冶炼硅脱氧低硫高碳钢生产中无铁水预处理脱硫工序大背景下提出，克服了无铁水预处理脱硫工序生产硅脱氧低硫高碳钢在设备上的限制，LF精炼过程中炼造特定组分和性能的精炼渣，实现钢水的高效脱硫及夹杂物塑性化控制的双重目的。

A method of producing silicon deoxidizing low sulfur high carbon steel

【技术实现步骤摘要】
一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法
本专利技术涉及钢铁冶金钢水精炼
，尤其涉及一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法。
技术介绍
随着我国各高精尖行业的发展，例如航空航天、高速铁路、汽车工业等，对所需高碳钢的质量要求也越来越高，如弹簧钢、硬线钢、帘线钢等高碳钢。以汽车工业所用弹簧钢为例，目前高档轿车所用弹簧钢在一定程度上还完全依赖进口，国内弹簧钢产量虽大，但质量不能满足高要求，还需进一步对国内弹簧钢生产工艺进行优化。高碳钢因其用途的不同，其脱氧方式主要采用铝脱氧和硅脱氧。不同的脱氧方式所使用的精炼渣成分不同，精炼渣在冶炼中起到重要的作用，合适的精炼渣具有助于钢液脱硫和脱氧、保护炉体内衬并吸收钢中的夹杂物的作用，同时不同的精炼渣还会对钢中夹杂物的种类、性质、大小等产生重要的影响。对于硅脱氧钢，通常使用碱度较低的精炼渣进行冶炼，以减少钢中球状夹杂。目前，对于硅脱氧高碳钢生产，如弹簧钢，当钢中要求较低的硫含量时，一般采用铁水预处理工序脱硫，LF工序没有脱硫压力，LF造碱度一般为0.9-1.2的低碱度还原性渣来对钢中夹杂物塑性化处理，达到改善钢中夹杂物形态及提高钢水洁净度和钢材性能的目的。然而，在我国有相当钢铁企业由于设计投产早以及品种需求等原因，尚无铁水预处理脱硫工序。对于像弹簧钢、帘线钢等硅脱氧高碳钢生产，当钢中要求较低的硫含量时，由于传统流程LF精炼造低碱度还原渣，其在LF精炼过程中脱硫条件不足，造成生产中脱硫压力大，钢中硫含量控制波动大，钢材质量不稳定，给生产带来较大困难。因此，如何从工艺优化上解决脱硫设备先天不足的问题对企业生产起着至关重要作用。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，用以解决现有生产硅脱氧低硫高碳钢无铁水预处理工序，造成生产中脱硫压力大及LF精炼过程中脱硫条件不足，钢中硫含量控制波动大，钢材质量不稳定的问题；而本专利技术LF精炼过程中采用除硫效率高、夹杂物变性和塑性化良好的特定组分和性能的精炼渣冶炼方法。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，采用电炉-LF-VD-连铸冶炼工艺流程，步骤1、在所述电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；步骤2、钢液在LF进站后，向炉内加入石灰、电石、硅铁、碳化硅、无铝精炼渣造还原性精炼渣；步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，调整钢水中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；步骤4、LF精炼出站，然后依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。本专利技术有益效果如下：本专利技术在电炉出钢过程中对钢水脱氧合金化及炉渣改质处理后，LF精炼造特定组分和性能的还原性精炼渣，实现钢水的高效脱硫及夹杂物塑性化控制的双重目的，从而克服流程上无铁水预处理脱硫工序的缺陷，实现高品质硅脱氧低硫高碳钢的生产。进一步的，所述步骤1中，所述碳粉的加入量根据以下公式进行加入：WC＝10([％C]1-[％C]2)/(ηC·wC)公式I式中：WC为碳粉加入量，kg/t钢；[％C]1为目标碳含量质量分数，取数值；[％C]2为电炉终点碳含量质量分数，取数值；ηC为碳粉收得率，％；wC为碳粉中碳的质量分数，％。进一步的，所述步骤1中，所述脱氧合金化处理是指向钢渣中加入硅合金和锰合金，所述硅合金为低铝硅铁或高纯硅中的一种或两种，所述锰合金为锰铁或金属锰中的一种或两种；所述碳粉的加入与所述脱氧合金化处理在出钢量1/3内完成。采用上述进一步方案的有益效果是：本专利技术向钢渣中加入硅合金和锰合金，是为了提供足够的元素硅和元素锰；硅合金和锰合金是在出钢过程中随钢流加入，目的是为了脱除钢中溶解氧，即脱氧；并使钢液成分(锰和硅含量)达到目标成分，即合金化；对于硅合金这里可以使用低铝硅铁或高纯硅，但为了降低成本，在实施例中使用的是低铝硅铁；同样，对于锰合金可以选择中碳锰铁、低碳锰铁、微碳锰铁或金属锰等，但为了降低生产成本，在实施例中使用的是中碳锰铁；一般出钢过程仅有4-6min，要求碳粉加入和脱氧合金化处理在出钢期完成，即出钢量1/3内完成，主要目的：1)利用前期出钢强大的搅拌动能，有利于脱氧合金化处理；2)前期脱氧合金化处理，生成的夹杂物，在后期炉渣改质过程中可以得到一定去除，改善钢水洁净度。进一步的，所述步骤1中，所述石灰、电石和无铝精炼渣在出钢量为2/3～4/5内完成；所述出钢过程采用强搅拌并严格控制下渣量；所述强搅拌指每100t钢中底吹流量为400NL/min～1000NL/min。采用上述进一步方案的有益效果是：本专利技术严格控制下渣量是为了减少下渣，以快速形成还原性渣；通过强搅拌可以加速钢水中成分均匀、渣钢反应以及熔渣的熔化等益处；电炉出钢时炉渣一般是氧化性渣，然后后续精炼需要还原性气氛来去除钢中夹杂物，因此需要在电炉出钢过程中避免电炉渣进入钢包，但有时不可避免有部分电炉渣随钢液进入钢包(即下渣)，这时为了尽早形成还原精炼渣，需要对炉渣进行改质处理，即加入石灰、电石、无铝精炼渣进行改质处理；出钢过程中，钢液流动具有较大动能，在出钢过程进行改质处理，可以加速炉渣改质效果，同时将改质放在出钢后半程(脱氧合金化后)，还起到一定去除夹杂物的效果，因此，要求炉渣改质在出钢量为2/3～4/5内完成进一步的，所述无铝精炼渣的化学成分以质量百分比计包括CaO：30～50％，SiO2：35～50％，MgO：6～12％，CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％。进一步的，所述步骤2中，钢液在LF进站后，根据所述钢液的脱氧情况确定低铝硅铁的添加量；根据进站精炼渣脱氧及造渣情况，向渣中加入石灰、电石、碳化硅、无铝精炼渣造还原性精炼渣。本专利技术向渣中加入石灰、电石、硅铁、碳化硅、无铝精炼渣造特定组分和性能的还原性精炼渣，石灰、电石、无铝精炼渣的加入量与碳含量并没有直接关系的，但与钢种有关，由于钢种不同，成分不同，合金加入量完全不同；LF进站后要根据脱氧情况来进行后续操作，这里分两层含义来判断脱氧情况，第一，根据钢中硅含量判断钢水脱氧合金化效果，因为当钢中硅含量达到预定目标值后，钢液中溶解氧会很低，脱氧效果好；第二，根据炉渣情况判断炉渣脱氧效果(即还原渣)，为造特定组分和性能的还原性精炼渣一般需要补加石灰、电石、硅铁、碳化硅、无铝精炼渣使还原渣达到理想结果。进一步的，所述步骤2中，确认还原性精炼渣的化渣情况，若还原性精炼渣的流动性不好，则向还原性精炼渣中加入萤石，所述萤石的添加量是还原性精炼渣质量的2％～5％。本专利技术加入萤石的目的是进行化渣，因为萤石能够降低还原性精炼渣的熔点。进一步的，所述高碳硅脱氧钢为弹簧钢、硬线钢或帘线钢。进一步的，所述55SiCrA弹簧钢在所述步骤1中，各组分的添加量为：所述硅合金的加入量为10～18kg/t钢，所述锰合金的加入量为3～10kg/t钢，所述碳粉的加入量为2～5kg/t钢，所述无铝精炼渣的加入量为3～6kg/t钢，所述石灰的加入量为2～4kg/t钢，所述电石的加入量为0.3～0.6kg/t钢。进一步的，所述55SiCrA弹簧钢在所述步骤2中，所述石灰的加入量为1～3kg/t钢，所述电石的加入量为0～0.5kg/t钢，所述无铝精炼渣的加入量为0～2k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，其特征在于，采用电炉‑LF‑VD‑连铸冶炼工艺流程，步骤1、在所述电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；步骤2、钢液在LF进站后，向炉内加入石灰、电石、硅铁、碳化硅、无铝精炼渣造还原性精炼渣；步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，调整钢水中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；步骤4、LF精炼出站，然后依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。

【技术特征摘要】
1.一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，其特征在于，采用电炉-LF-VD-连铸冶炼工艺流程，步骤1、在所述电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；步骤2、钢液在LF进站后，向炉内加入石灰、电石、硅铁、碳化硅、无铝精炼渣造还原性精炼渣；步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，调整钢水中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；步骤4、LF精炼出站，然后依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。2.根据权利要求1所述的一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，其特征在于，所述步骤1中，所述碳粉的加入量根据以下公式进行加入：WC＝10([％C]1-[％C]2)/(ηC·wC)公式I式中：WC为碳粉加入量，kg/t钢；[％C]1为目标碳含量质量分数，取数值；[％C]2为电炉终点碳含量质量分数，取数值；ηC为碳粉收得率，％；wC为碳粉中碳的质量分数，％。3.根据权利要求1所述的一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，其特征在于，所述步骤1中，所述硅合金为低铝硅铁或高纯硅中的一种或两种，所述锰合金为锰铁或金属锰中的一种或两种；所述碳粉的加入与所述脱氧合金化处理在出钢量1/3内完成。4.根据权利要求1所述的一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，其特征在于，所述步骤1中，所述石灰、电石和无铝精炼渣在出钢量为2/3～4/5内完成；所述出钢过程采用强搅拌并严格控制下渣量；所述强搅拌指每100t钢中底吹流量为400NL/min～1000NL/min。5.根据权利要求1所述的一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，其特征在于，所述无铝精炼渣的化学成分以质量百分比计包括CaO：30～50％，SiO2：35～...

【专利技术属性】
技术研发人员：林路，杨利彬，吴伟，梁强，肖金福，汪成义，曾加庆，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11