低碳钢的改进制造制造技术

实施方式包括制造具有低碳含量的钢的方法，其包括：在炼钢炉中准备出钢温度达到2912‑3060°F范围的一炉熔融钢组合物，并将该熔融钢组合物以具有约为700～1000ppm的氧水平出钢至钢包中。然后，将所述熔融钢组合物输送至钢包冶金炉，在其中将熔融钢组合物进一步加热并将一种或多种元素加入到熔融钢组合物。然后将熔融钢组合物从钢包冶金炉输送至真空罐脱气装置。然后对熔融钢组合物脱碳并将一种或多种元素加入真空罐脱气装置中的熔融钢组合物以进行脱氧和脱硫。然后将熔融钢组合物输送至钢包冶金炉以进一步调节化学性和温度。

Improved manufacturing of low carbon steel

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低碳钢的改进制造本申请要求2017年8月24日提交美国专利局的美国临时申请No.62/549,926的优先权和益处，此临时申请通过引用特此并入。背景一些商品钢(型钢，commercialsteel)组合物需要相对低的碳量(低于0.035％)、氮量(低于50百万分率(ppm))、以及硫量(低于30ppm)。过去，制备这些低碳和低硫钢的方法利用在炼钢炉和脱气装置(degasser)中的工艺的组合。一些现有方法涉及在炼钢炉(例如电弧炉(EAF))中降低钢组合物的碳水平，在出钢过程期间完成合金添加以使所述钢脱硫和合金化，以及然后将钢运送给脱气装置例如真空罐脱气装置(VTD)。该加工路线简单且相当直接。在过去，为了实现这样的商品级钢组合物要求，具有非常低的碳水平(例如小于0.025％)的钢在炼钢炉中出钢。在所述炉中在出钢之前与所述低碳含量相关联的溶解氧水平为大约1200ppm～1400ppm。在脱气装置远离所述炉的情况下，所述钢在大约3140°F(大约1727℃)出钢以补偿输送到脱气装置期间和之后的温度损失。在出钢过程期间，钢被铝和硅铁(硅铁合金，FeSi)脱氧。还加入了石灰和铝渣以产生液态的脱氧的脱硫用炉渣。利用这些添加，在去往脱气装置的运送期间在钢包(浇包，盛钢桶，ladle)中开始脱硫反应。在脱气装置中，进一步加入铝、石灰、铝酸钙和白云石石灰以确保在脱气循环期间所需的硫除去。尽管使用铝作为主要的脱氧剂，但这些钢组合物在工业上被认为是硅脱氧钢。现有工艺具有缺点，包括高的炼钢炉上的耐火材料磨损。在将炼钢炉出钢之前所需的升高的出钢温度以及高氧含量对于炉内的生产率有负面影响。高温和高氧条件使得在高温下炉渣中的FeO量高，导致过度的炉壁上的耐火材料的磨损。这导致炉停机时间增加，同时对炉耐火材料用喷补耐火料进行修补。此外，炉渣中高的FeO含量导致更低的炼钢效率，这是因为更多的铁单元在炉渣中损失。为保持在0.035重量％以下的低碳水平，现有方法还需要在从炼钢炉起的整个后续加工中使用低碳的合金和添加剂。需要低碳的合金元素(例如低碳FeMn)来提供所需的成分，而不上调(upset)钢的最终碳含量。近来，低碳铁合金的价格一直在显著上升，使得该方法对于生产这样的低碳钢在经济上是不期望的。此外，在炼钢炉中降低钢组合物中的碳量需要另外的脱碳时间，这也会负面影响炼钢炉中的生产率。由于作为更高氧含量结果而需要更多的硅和铝以使钢组合物脱氧，成本进一步增加。在其它现有技术中，方法包括：在炼钢炉如EAF中准备一炉熔融钢，将熔融钢组合物以氧水平为约600～1120ppm出钢至钢包中，向所述钢包加入造渣用化合物以在钢包中的熔融钢组合物上面形成炉渣覆层(cover)，将钢包中的熔融钢组合物输送至真空罐脱气装置，在真空罐脱气装置中通过抽取低于650毫巴的真空对熔融钢组合物进行脱碳，其中将熔融钢组合物中的氧水平与该钢组合物所需的碳量相关联而不向所述熔融钢组合物加入外部氧，在脱碳之后向熔融钢组合物中加入一种或多种脱氧剂从而使熔融钢组合物脱氧，在脱氧之后加入一种或多种助熔剂化合物(fluxcompound)以使熔融钢组合物脱硫，以及铸造熔融钢组合物以形成具有低于0.035重量％低碳的钢。这些现有方法的一个缺点是需要在出钢和进一步加工之前在电弧炉中将熔融钢加热至相对高的温度。不仅生成此升高的温度招致过多的成本并消耗另外的资源，而且所述设备暴露于过多的磨损和撕裂，影响所述设备的寿命。现有方法的另一个缺点是在出钢后无法恰当地保持熔融钢的温度，并且当该所述熔融钢经历出钢后加工时、和特别是当合金化时，可进一步因经由吸热反应而消耗热量而使这一问题复杂化。鉴于上述，仍然需要缩减低碳、低氮和低硫钢的生产成本。更具体地，仍然需要更高效地达到在真空罐脱气装置中处理的薄铸带产品所必需的温度。
技术实现思路
我们已经发现，提升炼钢效率的制造具有低于0.035重量％的低碳的钢的替代方法。所公开的是制造具有低于0.035重量％的低碳的钢的方法，其包括如下步骤：(a)在炼钢炉中准备出钢温度达到2912-3060°F范围的一炉熔融钢组合物；(b)将熔融钢组合物以具有约700～1000ppm的氧水平出钢至钢包中；(c)在出钢之后将钢包中的熔融钢组合物输送至钢包冶金炉，在其中将所述熔融钢组合物进一步加热并向所述熔融钢组合物加入一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素；(d)将所述钢包中的熔融钢组合物从所述钢包冶金炉输送至在所述钢包冶金炉之后的真空罐脱气装置；(e)在所述真空罐脱气装置中使所述熔融钢组合物脱碳；(f)向所述真空罐脱气装置中的所述熔融钢组合物加入一种或多种合金元素和/或一种或多种助熔剂元素以用于脱氧和脱硫；(g)将所述钢包中的熔融钢组合物从所述真空罐脱气装置输送且至钢包冶金炉以进一步调节化学性(化学组成，chemistry)和温度；以及(h)铸造熔融钢组合物以形成具有低于0.035重量％的低碳含量的钢。虽然可以使用其他炼钢炉，但在具体实施方式中，炼钢炉是电弧炉。当出钢时，向熔融钢组合物可或者可不加入一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素。例如，在某些情形中，所述一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素包括石灰和钙硅。在某些情形中，在出钢期间熔融钢组合物中的碳量为0.02％～0.05％重量，但在其他情形中可以采用其他变量。领会到的是，在出钢时所述熔融钢组合物中可存在不同的硫量。例如，在一些情形中，当出钢时熔融钢组合物中的硫量为0.02％～0.06％重量。在一些情形中，例如，在出钢期间可加入一种或多种脱氧剂，例如FeMn。在出钢之后，将熔融钢组合物转移至钢包冶金炉。钢包冶金炉的一个用途是进一步加热所述熔融钢组合物，以例如促进进一步的化学变化和/或补偿在输送至钢包冶金炉之前发生的热损失。在第一次访问(逗留，visit)钢包冶金炉中，可将熔融钢加热至温度例如在2975°F～3075°F范围内的温度，并且在此范围内的温度下离开钢包冶金炉前往真空罐脱气装置。在一个具体情形中，将熔融钢加热至基本上3050°F，并且在基本上3050°F下离开钢包冶金炉前往真空罐脱气装置。当在钢包冶金炉中加入一种或多种助熔剂元素时，领会到的是，可以加入任意种类的助熔剂元素，而在一些变体中，所述一种或多种助熔剂元素包括锰和石灰。锰和石灰的加入可采取适合其作为助熔剂元素的预期用途的任何形式。例如，在一些情形中，锰以中碳锰(MCMn)的形式加入。在本文描述的方法的一些变体中，在钢包冶金炉中的加工结束之后且脱碳处理在真空罐脱气装置中开始之前测量熔融钢中的氧含量。在更具体的情形中，所述氧含量在将熔融钢送至真空罐脱气装置之前测量。熔融钢组合物在真空罐脱气装置中的脱碳通过抽取如下真空进行：其可以为任何所需的真空，但在一些情形中，其小于650毫巴。任选地，熔融钢组合物的脱碳通过熔融钢组合物中的与该钢组合物中所需的碳量相关联的氧水平进行，而不向所述熔融钢组合物加入外部氧。在某些情形中，将熔融钢组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造具有小于0.035重量％的低碳的钢的方法，其包括如下步骤：/n在炼钢炉中准备出钢温度达到2912-3060°F范围的一炉熔融钢组合物；/n将所述熔融钢组合物以具有约700～1000ppm氧水平出钢至钢包中；/n在出钢之后将所述钢包中的所述熔融钢组合物输送至钢包冶金炉，在其中将所述熔融钢组合物进一步加热并向所述熔融钢组合物加入一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素；/n将所述钢包中的所述熔融钢组合物从所述钢包冶金炉输送至在所述钢包冶金炉之后的真空罐脱气装置；/n在所述真空罐脱气装置中使所述熔融钢组合物脱碳；/n向所述真空罐脱气装置中的所述熔融钢组合物加入一种或多种合金元素和/或一种或多种助熔剂元素以用于脱氧和脱硫；/n将所述钢包中的所述熔融钢组合物从所述真空罐脱气装置输送并且至钢包冶金炉以进一步调节化学性和温度；以及/n铸造所述熔融钢组合物，以形成具有小于0.035重量％的低碳含量的钢。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170824 US 62/549,9261.制造具有小于0.035重量％的低碳的钢的方法，其包括如下步骤：
在炼钢炉中准备出钢温度达到2912-3060°F范围的一炉熔融钢组合物；
将所述熔融钢组合物以具有约700～1000ppm氧水平出钢至钢包中；
在出钢之后将所述钢包中的所述熔融钢组合物输送至钢包冶金炉，在其中将所述熔融钢组合物进一步加热并向所述熔融钢组合物加入一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素；
将所述钢包中的所述熔融钢组合物从所述钢包冶金炉输送至在所述钢包冶金炉之后的真空罐脱气装置；
在所述真空罐脱气装置中使所述熔融钢组合物脱碳；
向所述真空罐脱气装置中的所述熔融钢组合物加入一种或多种合金元素和/或一种或多种助熔剂元素以用于脱氧和脱硫；
将所述钢包中的所述熔融钢组合物从所述真空罐脱气装置输送并且至钢包冶金炉以进一步调节化学性和温度；以及
铸造所述熔融钢组合物，以形成具有小于0.035重量％的低碳含量的钢。


2.如权利要求1所述的方法，其中在出钢的同时，向所述熔融钢组合物加入一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述一种或多种助熔剂元素和/或一种或多种合金元素包括石灰和钙硅。


4.如权利要求1所述的方法，其中在所述钢包冶金炉中，所加入的所述一种或多种助熔剂元素包括锰和石灰。


5.如权利要求4所述的方法，其中所述锰为中碳锰(MCMn)。


6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在钢包冶金炉中的加工结束之后且在脱碳加工在真空罐脱气装置中开始之前测量熔融钢组合物中的氧含量。


7.如权利要求1所述的方法，其中所述熔融钢组合物在所述真空罐脱气装置中的脱碳通过抽真空至小于650毫巴而进行。


8.如权利要求1所述的方法，其中通过将所述熔融钢组合物中的氧水平与该钢组合物中所需的碳量相关联而不向所述熔融钢组合物加入外部氧，进行所述熔融钢组合物的脱碳。


9.如权利要求1所述的方法，其中向所述真空罐脱气装置中的所述熔融钢组合物加入一种或多种合金元素和/或一种或多种助熔剂元素包括加入一种或多种脱氧剂。


10.如权利要求9所述的方法，其中所述一种或多种脱氧剂包括铝、硅铁(FeSi)、石灰、硅酸钙(Ca2SiO4)和硅锰铁(FeSiMn)的至少一种。


11.如权利要求1所述的方法，其中向所述真空罐脱气装置中的所述熔融钢组合物加入一种或多种合金元素和/或一种或多种助熔剂元素包括加入选自如下的一种或多种助熔剂：石灰、白云石石灰、铝、钙铝、硅灰石、萤石、硅砂、硅铁、硅锰铁(FeSiMn)和灌注的合成助熔剂。


12.如权利要求1所述的方法，其中所述熔融钢组合物在基本上3050°F下离开所述钢包冶金炉。


13.如权利要求1所述的方法，其中铸造步骤包括通过薄带铸机铸造薄铸带。


14.如权利要求11所述的方法，其中所述薄带铸机包括：
一对能逆向旋转的铸辊，其具有横向定位成...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ索辛斯基，DE史密斯，
申请(专利权)人：纽科尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US