一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法技术

本发明专利技术公开了一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法。包括以下步骤：铁水预处理；顶底复吹转炉冶炼；吹氩站定氧；LF炉精炼；RH炉精炼，精调化学成分至目标范围；RH破真空后，开钢包底吹氩对钢水净搅拌；钢水上板坯连铸机进行浇铸。不需要进行钙处理即能提高钢水洁净度，避免了420MPa高强汽车大梁钢LF精炼过程中对钢水进行钙处理操作所导致的Ca收得率波动很大，喂线量或钙合金加入量难以确定、钙处理过程化学反应剧烈，钢渣喷溅大，钢水二次氧化严重且钢水中易氧化元素Al、Ti衰减大等弊端，在无钙处理工艺条件下提高了钢水洁净度。

【技术实现步骤摘要】
一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法
本专利技术属于炼钢冶炼工艺
，具体涉及一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法。
技术介绍
汽车车架是承受载荷的重要部件，它要承受汽车自身零部件的重量、载重量以及行驶时所受到的冲击、扭曲、惯性力等作用，为提高车架承载能力和确保车辆重载行使的安全性，同时汽车厂为了满足下游用户对车辆的重载要求，目前重型和中型货车纵梁多采用加长梁和“双大梁”结构-即“主纵梁+加强梁”式车架。为了降低车重，各汽车制造厂家对高强度汽车梁用钢板的需求量不断增加，各钢铁企业也顺应潮流，不断地开发出新的汽车大梁用热轧钢板。目前，国内炼钢生产中，一般采用“铁水预处理→顶底复吹转炉→合金微调站→LF炉→板坯连铸”工艺流程进行生产。铁水预处理主要功能是脱铁水硫，顶底复吹转炉功能在于脱碳、升温；合金微调站主要功能是均匀钢水成分及温度，LF精炼炉主要功能是造渣、合金化、精调钢水温度，且在精炼后期进行钙处理以对钢水中进行变性处理以提高钢水洁净度，板坯连铸主要功能是将钢水浇铸成连铸坯。所谓钙处理，即对钢水中残留的高熔点Al2O3夹杂进行变性处理，形成低熔点的钙铝酸盐，以此来提高钢水的浇铸性能。目前，钙处理的主要手段有两种：第一种，通过向钢包内直接加入钙合金、向钢液内喷吹钙合金等方法；第二种，钢包喂钙线方法，它是将钙合金(Ca、Ca-Si、Ca-Fe等)用钢皮包裹制成包芯线，通过喂丝机的导引管将其以很高的速度插入钢液，利用钢包底吹氩搅拌，促进冶金反应的进行，将Al2O3脆性夹杂物变成低熔点的钙铝酸盐球型夹杂，有效促进夹杂物的上浮，提高钢水的洁净度，可以减轻中间包水口堵塞问题，为连铸实现低过热度浇铸创造条件，稳定产品性能。若不进行钙处理，钢水中残留的高熔点Al2O3夹杂在连铸浇铸过程容易堵塞结晶器水口，造成结晶器卷渣、结晶器流场紊乱，容易造成回钢水、连铸非计划停浇、次品等生产及质量事故。因此，目前钢厂普遍采用钙处理生产420MPa热轧结构钢。采用钙处理工艺能有效提高钢水洁净度，但是存在如下缺点：①在向钢包喂线或加入钙合金过程中，由于钙沸点低，容易气化，造成Ca收得率波动很大，喂线量或钙合金加入量难以确定；②在向钢包喂线或加钙合金过程中，反应剧烈，钢水喷溅严重，同时，钢水与空气大量接触，二次氧化严重，造成钢水中容易氧化元素Al、Ti衰减，从而影响钢水洁净度及产品性能；③包芯线、钙合金需外购，且其质量良莠不齐，不利于钢厂控制成本。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法。不需要进行钙处理即能提高钢水洁净度，避免了420MPa高强汽车大梁钢LF精炼过程中对钢水进行钙处理操作所导致的Ca收得率波动很大，喂线量或钙合金加入量难以确定、钙处理过程化学反应剧烈，钢渣喷溅大，钢水二次氧化严重且钢水中易氧化元素Al、Ti衰减大等弊端，在无钙处理工艺条件下提高了钢水洁净度。本专利技术采取的技术方案为：一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)铁水预处理；(2)顶底复吹转炉冶炼：转炉钢水碳含量、磷含量、出钢温度达标时，出钢，出钢过程中加入碳粉预脱氧、加入中碳锰铁初步合金化、加入冶金石灰及铝矾土调渣、加入铝粒终脱氧；(3)吹氩站：定氧，吹氩站定氧后采用顶吹氩枪与钢包底吹氩强搅拌钢水化渣，后通过喂线机喂铝线调整钢水Als含量至目标范围；出站前取渣样及钢样进行分析；(4)LF炉精炼：LF炉造渣脱硫、升温、调整化学成分，化学成分进限且温度达标后调整钢包底吹氩流量对钢水净搅拌以促进高熔点Al2O3夹杂上浮；对钢水净搅拌指的是控制氩气流量对钢水进行弱搅拌净化处理；(5)RH炉精炼，精调化学成分至目标范围；(6)RH破真空后，开钢包底吹氩对钢水净搅拌，进一步促进高熔点Al2O3夹杂上浮；(7)钢水上板坯连铸机进行浇铸。步骤(2)中，碳粉的加入量为30kg/炉、中碳锰铁加入量为5.5～6.5kg/t钢；冶金石灰加入量为5.5～6.5kg/t钢；铝矾土的加入量为0.3～0.8kg/t钢；铝粒的加入量为1.5～3.0kg/t钢。步骤(3)中，所述采用顶吹氩枪与钢包底吹氩强搅拌钢水化渣，搅拌时间为4～6min；铝线直径9.5mm，通过喂线机喂铝线调整钢水Als含量至目标范围0.040～0.060％。进一步地，顶吹氩气的流量为40～80Nm3/h；钢包底吹氩气的流量为为30～70Nm3/h。步骤(4)中，通过吹氩站所取渣样分析结果，加入铝粒、石灰或铝矾土进行炉渣成分调整；LF炉造渣用铝粒与合金化铝粒一次性加入。步骤(4)中，LF炉出站炉渣目标成分为TFe+MnO≤1.0％；CaO：40～50％；Al2O3：25～35％，CaO/Al2O3：1.5～1.8％。步骤(4)中，底吹氩流量设定为15～18Nm3/h，确保钢水亮面不裸露，净搅拌时间≥8min。步骤(5)中，钢水进RH后，浸渍管插入深度400～600mm，真空度设定为50mbar，提升气体流量140～160Nm3/h，RH处理时间20～25min。步骤(6)中，底吹氩流量设定为15～18Nm3/h，确保钢水亮面不裸露，净搅拌时间≥10min。所述420MPa高强汽车大梁钢包括如下重量百分比的化学成分：C0.070～0.090％、Si≤0.05％、Mn0.40～0.60％、P≤0.025％、S≤0.010％、Als0.020～0.060％、Ti0.050～0.065％，N0.0040～0.0060％、余量为铁及其他不可避免的杂质。本专利技术通过转炉出钢、吹氩站、LF炉以及RH炉的系列操作，提供了一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的控制方法，所基于的技术原理是：转炉出钢过程中，通过加入预脱氧碳粉减少Al2O3夹杂生成量；在吹氩站工序，通过顶底搅拌对钢包渣进行初步还原，为LF工序处理创造条件；在LF炉精炼过程中，强调脱氧及造渣用铝要一次性加入，这是因为如果铝是以一批方式加入钢液中，主要形成珊瑚状Al2O3簇，这些簇状物很容易上浮进行渣中，只有少量紧密簇状物和单个Al2O3粒子滞留在钢液中，其尺寸小于30μm；如果铝以两批或多批加入，靠近Al2O3粒子，有一些板型Al2O3的出现，其尺寸在5～20μm，且二次脱氧产生的Al2O3粒子少。尺寸为10～20μm，不利于夹杂的碰撞长大上浮去除；另在LF精炼期要控制合理炉渣成分，提高炉渣脱硫及吸附夹杂能力。钢包渣TFe及MnO尽可能低，LF出站要求(TFe+MnO)≤1.0％，以减少浇铸期对钢水产生二次氧化；CaO应尽可能大，保证渣的碱度，使炉渣有较高的脱硫及吸附夹杂能力，但过高会加大对炉衬的侵蚀且热传导能力降低，不利于利用电能，CaO目标范围40～50％；Al2O3：提高炉渣流动性，目标控制在25～35％；在LF炉出站前及RH破空后采用钢水弱搅拌净化处理。钢水弱搅拌净化是指通过弱的氩气搅拌促使夹杂物上浮，吹入的氩气泡可为10μm或更小的不容易排出的夹杂颗粒提供粘附的基体，使其粘附在气泡表面排入渣中，从而促进Al2O3夹杂物排除，缩短夹杂的上浮时间；在RH工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)铁水预处理；(2)顶底复吹转炉冶炼：转炉钢水碳含量、磷含量、出钢温度达标时，出钢，出钢过程中加入碳粉预脱氧、加入中碳锰铁初步合金化、加入冶金石灰及铝矾土调渣、加入铝粒终脱氧；(3)吹氩站：定氧，吹氩站定氧后采用顶吹氩枪与钢包底吹氩强搅拌钢水化渣，后通过喂线机喂铝线调整钢水Als含量至目标范围；出站前取渣样及钢样进行分析；(4)LF炉精炼：LF炉造渣脱硫、升温、调整化学成分，化学成分进限且温度达标后调整钢包底吹氩流量对钢水净搅拌；(5)RH炉精炼，精调化学成分至目标范围；(6)RH破真空后，开钢包底吹氩对钢水净搅拌；(7)钢水上板坯连铸机进行浇铸。

【技术特征摘要】
1.一种无钙处理工艺条件下提高420MPa高强汽车大梁钢洁净度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)铁水预处理；(2)顶底复吹转炉冶炼：转炉钢水碳含量、磷含量、出钢温度达标时，出钢，出钢过程中加入碳粉预脱氧、加入中碳锰铁初步合金化、加入冶金石灰及铝矾土调渣、加入铝粒终脱氧；(3)吹氩站：定氧，吹氩站定氧后采用顶吹氩枪与钢包底吹氩强搅拌钢水化渣，后通过喂线机喂铝线调整钢水Als含量至目标范围；出站前取渣样及钢样进行分析；(4)LF炉精炼：LF炉造渣脱硫、升温、调整化学成分，化学成分进限且温度达标后调整钢包底吹氩流量对钢水净搅拌；(5)RH炉精炼，精调化学成分至目标范围；(6)RH破真空后，开钢包底吹氩对钢水净搅拌；(7)钢水上板坯连铸机进行浇铸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，碳粉的加入量为30kg/炉、中碳锰铁加入量为5.5～6.5kg/t钢；冶金石灰加入量为5.5～6.5kg/t钢；铝矾土的加入量为0.3～0.8kg/t钢；铝粒的加入量为1.5～3.0kg/t钢。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述采用顶吹氩枪与钢包底吹氩强搅拌钢水化渣，搅拌时间为4～6min；铝线直径9.5mm，通过喂线机喂铝线调整钢水Als含量至目标范围0.040～0.060％。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，顶吹氩气的流量为40～80Nm3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李应江，邓勇，邱艳生，姚思源，李宝庆，单永刚，胡晓光，熊华报，张正群，谢大为，张雷，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34