一种梯度超低电阻率电极钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种梯度低电阻率电极钢及其制造方法，化学成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.002～0.003％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素；其制造方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制、冷却步骤；通过成分设计进一步降低电极钢的低电阻率，且通过制备工艺使电极钢电阻率成梯度分布，中心电阻率低，表层电阻率较高，电流从扁钢中心部位通过，减少铝电解过程中的电耗。减少铝电解过程中的电耗。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度超低电阻率电极钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种梯度超低电阻率电极钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]在电解铝时，以炭素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的电流，在950℃
‑
970℃下，将氧化铝电解得到铝，其中电极钢作为电解铝过程中阴极导电材料，要求其具有低电阻率，从而降低电能消耗。目前我国北方主要依靠煤炭发电，煤炭发电造成了大量的污染，电解铝行业是电力消耗大户，降低铝电解过程中电极钢的电阻率，可以大幅减少电力消耗，节约能源。
[0003]我国铝电解的阴极采用Q195之类的材料，电阻高，材料内外电阻变化不大，铝电解过程电力消耗量巨大，成本居高不小；由于材料内外电阻一致，电流随机沿着阴极材料的不同部位通过，对材料造成多个部位的破坏，阴极材料寿命大幅下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于一种梯度超低电阻率电极钢及其制造方法，通过成分设计进一步降低电极钢的低电阻率，且通过制备工艺使电极钢电阻率成梯度分布，中心电阻率低，表层电阻率较高，电流从扁钢中心部位通过，减少铝电解过程中的电耗。
[0005]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0006]一种梯度超低电阻率电极钢，其成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.002～0.003％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素。
[0007]优化的方案中，其成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.0005～0.001％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素。
[0008]上述梯度低电阻率电极钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制、冷却步骤；
[0009]其中，转炉冶炼时间30
‑
35min，采用2次扒渣工艺，出钢温度为1610～1620℃，出钢过程加入Cu；
[0010]LF炉精炼炉渣碱度控制为3.2～3.7，LF炉处理时间不低于30min；
[0011]RH真空处理脱碳时间大于16min，离站氧含量0.0006
‑
0.0008％；
[0012]中包温度控制1550
‑
1570℃，铸坯断面尺寸280
×
380mm；
[0013]铸坯加热温度为830
‑
850℃，加热时间160
‑
210min；
[0014]粗轧的开轧温度≤800℃；精轧的终轧温度≤680℃，轧制成(170
‑
230)
×
(120
‑
160)
×
(2000
‑
2100)mm长的方钢；轧后自然冷却，冷速0.2
‑
0.8℃/s。
[0015]按上述方案，所述转炉冶炼步骤中，2次扒渣工艺控制出钢温度为1615～1618℃。
[0016]按上述方案，所述LF炉精炼步骤中，离站温度1690
±
10℃。
[0017]按上述方案，所述RH真空处理步骤中，采用真空度≤60Pa的处理时间≥16min。
[0018]按上述方案，所述连铸步骤中，采用大罐长水口和结晶器浸入式水口保护浇注，浸入深度为82～92mm；控制中包钢水温度在其钢种液相温度线以上20～35℃；控制铸坯拉速为0.5～0.7m/min。
[0019]按上述方案，所述加热步骤中，控制铸坯加热温度为845
‑
850℃。
[0020]按上述方案，所述粗轧步骤中，控制开轧温度为780
‑
800℃。
[0021]按上述方案，所述精轧步骤中，控制终轧温度为650
‑
680℃。
[0022]按上述方案，所述冷却步骤中，冷速0.7
‑
0.8℃/s冷却到室温。
[0023]相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0025]本专利技术通过钢种成分设计，采用深度去除钢中C、Si、Mn元素，降低钢中杂质元素对电子流动的阻碍作用；采用超低O元素，减少钢中氧化物存在，降低氧化物对电子运动阻碍；添加4.3～5.2％的Cu元素填补原子空洞和增加相界面的导电性，从而提高材料的导电性能，与普通Q195材料对比，电阻率降低35％以上。
[0026]本专利技术将铸坯加热温度控制在830
‑
850℃，控制其终轧温度≤680℃，通过低温轧制方式，轧制成(170
‑
230)
×
(120
‑
160)
×
(2000
‑
2100)mm长的方钢，成品晶粒从心部到表层形成晶粒度梯度，心部晶粒粗大，表层晶粒细小，晶粒度从心部到表层从1级逐渐增加到5级；由于心部晶粒度大，导电性能强，电流选择从心部通过；外层晶粒度细小，强度更高，起到提高材料强度作用。
[0027]采用低温加热轧钢工艺，能节约煤气等加热能源消耗，有利于低碳环保。
[0028]本专利技术的电极钢电阻率成梯度分布，中心电阻率低，表层电阻率较高，根据电流特性，选择电流低的地区通过，因此使用过程电流总是从电极钢中心通过，电极钢表层无电流通过不收到损耗，能够延长使用寿命。
具体实施方式
[0029]以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。
[0030]具体实施方式提供了一种梯度超低电阻率电极钢，其成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.002～0.003％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素。
[0031]优化的方案中，其成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.0005～0.001％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素。
[0032]本专利技术通过钢种成分设计，采用深度去除钢中C、Si、Mn元素，降低钢中杂质元素对电子流动的阻碍作用；采用超低O元素，减少钢中氧化物存在，降低氧化物对电子运动阻碍；添加4.3～5.2％的Cu元素填补原子空洞和增加相界面的导电性，从而提高材料的导电性能，与普通Q195材料对比，电阻率降低35％以上。
[0033]具体实施方式还提供了上述梯度低电阻率电极钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制、冷却步骤；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度超低电阻率电极钢，其特征在于化学成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.002～0.003％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素。2.如权利要求所述梯度超低电阻率电极钢，其特征在于化学成分的质量百分比：C：0.001～0.003％、Si：0.0005～0.001％、Mn：0.008～0.01％、P≤0.006％、S≤0.002％、O：0.0005～0.001％、Cu：4.3～5.2％，其余为Fe和杂质元素。3.权利要求1所述梯度低电阻率电极钢的制造方法，其特征在于包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制、冷却步骤；其中，转炉冶炼时间30
‑
35min，采用2次扒渣工艺，出钢温度为1610～1620℃，出钢过程加入Cu；LF炉精炼炉渣碱度控制为3.2～3.7，LF炉处理时间不低于30min；RH真空处理脱碳时间大于16min，离站氧含量0.0006
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0.0008％；中包温度控制1550
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1570℃，铸坯断面尺寸280
×
380mm；铸坯加热温度为830
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850℃，加热时间160
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210min；粗轧的开轧温度≤800℃；精轧的终轧温度≤680℃，轧制成(170
‑
230)
×...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，欧阳珉路，周剑华，费俊杰，王彦林，余选才，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：