控制低碳低硅冷镦钢钢水回硅反应的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制低碳低硅冷镦钢钢水回硅反应的方法，其包括转炉工序和精炼工序，所述转炉工序中，Si含量不大于0.03%；所述精炼工序，精炼成白渣后再加入硅铁，使得钢水精炼后出站Si含量控制在0.04～0.10wt%。本方法通过控制钢水在不同工序、不同时间段，即转炉工序和精炼工序不同的硅含量，实现钢水的不回硅或微量回硅，精炼后期降低形成弥散状固态Al2O3的几率，从而实现纯净钢水，降低钢水不流事故率，提高铸坯质量，实现生产稳定顺行，降低工序成本。采用本发明专利技术可降低回炉钢水90%左右，效益可观，同时能有效的降低钢材中的夹杂量；可使钢水不流事故率降低95%以上，生产长久持续稳定，质量稳定提升，质量异议降低了75%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，尤其是一种控制低碳低硅冷镦钢钢水回硅反应的方 法。
技术介绍
目前，低碳低硅冷镦钢由于冷成型性能良好，广泛用于制造标准件，非标准紧 固件及各种机械零件，如螺栓、螺母、螺钉、插销以及汽车、电气设备专用件中。低碳低 硅冷镦钢的化学成分中碳、硅、硫、磷按照国标一般不设上限要求，尤其是硅，国标要求 < 0. 10wt%，其结果是由于过程控制的微小波动，如转炉后吹或挡渣不理想下渣，经过 LF炉处理后也常常造成回硅反应，使得钢水中增，增的少量会与 (s)发生反 应，形成Al2O3夹杂，这种夹杂难于形成大团簇，这些小颗粒难上浮的Al 203夹杂会对钢水造 成污染，使钢水发粘，从而降低钢水流动性能，甚至会带来连铸事故停浇、钢材夹杂较多、性 能不合格等问题，还会严重影响生产的顺行。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能有效地减少Al2O3在LF炉工序不再生成的 。 为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：其包括转炉工序和精炼工序， 特征在于：所述转炉工序中，Si含量不大于0. 03% ;所述精炼工序，精炼成白渣后再加入硅 铁，使得钢水精炼后出站Si含量控制在0. 04~0. 10wt%。 进一步的，本专利技术所述钢水精炼后出站Si含量控制在0. 04~0. 06wt%。 本专利技术所述转炉工序中，出钢采取滑板挡渣，下渣量控制在5Kg/t以内。 本专利技术所述转炉工序，采取含铝脱氧剂脱氧。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术通过控制钢水在不同工序、不 同时间段，即转炉工序和精炼工序不同的硅含量，实现钢水的不回硅或微量回硅，精炼后期 降低形成弥散状固态Al 2O3的几率，从而实现纯净钢水，降低钢水不流事故率，提高铸坯质 量，实现生产稳定顺行，降低工序成本。采用本专利技术可降低回炉钢水90%左右，效益可观，同 时能有效的降低钢材中的夹杂量；可使钢水不流事故率降低95%以上，生产长久持续稳定， 质量稳定提升，质量异议降低了 75%以上。【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。 图1是常规方法所得铸坯样中的簇状Al2O3夹杂； 图2是常规方法所得铸坯样中的单体Al2O3夹杂； 图3是本专利技术方法所得铸坯样中的Al2O3夹杂； 图4是本专利技术方法所得铸坯样中的Al2O3夹杂。【具体实施方式】 本采取调整钢水含量的措施来控 制钢水回硅反应，从而控制由于回硅反应造成的钢水增，增的少量再和 (S)发 生反应，形成Al2O3夹杂，这种夹杂难于形成大团簇或经过钙处理后形成12Ca07Al 203而上浮 排除；回硅反应方程式： 3 (SiO2) + 4 = 3 + 2 (Al2O3) AG0 = -658027. 31 + 107. IT J/mol 有目的的控制钢水中含量，来阻止上式反应向正反应方向进行，使得因回硅反应 而产生的Al2O3在LF炉工序不再生成，避免了小颗粒难上浮的Al 203夹杂对钢水的污染，使 钢水发粘。转炉渣及吹氩后钢包顶渣的成分见表1。 表1 :转炉渣及吹氩后钢包顶渣的成分表1是采用本方法后，本厂转炉渣及吹氩后钢包顶渣的成分控制情况，从上表可以明 显看出，氩后钢包顶澄的成分W (Si02)含量仍然含5. 42%，这是由于出钢下澄或合金中含娃 脱氧带来的，理论上讲该值越低越理想，这也是控制回硅反应的关键点；w(A1203)含量为 24. 83%，这是由于转炉出钢加铝脱氧的产物，经过钙处理后能够形成液态的12Ca0 · 7A1203 上浮排除。 120吨的氧气顶吹转炉炼钢的吹氧时间仅仅是16分钟左右，在这短短的时间内要 完成造渣、脱碳、脱磷、脱硫、去气、去除非金属夹杂物及升温等基本任务。 下面对吹氧过程进行进行简要描述： 1、吹炼前期300秒的时间里，Fe、Si、Mn元素即被大量氧化，而且Si的含量降到很低， 几乎为痕迹量(一般0. 01%以下为痕量，0. 01~1%为微量)，余锰一般为0. 07~0. 14% ;继 续吹炼，它们不再氧化。其反应式如下：十{02} = (FeO); 2 (FeO) + {02} = (Fe2O3); (Fe2O3) + = 3 (FeO)； + {02} = (SiO2); +2 (FeO) = {Si02}+2； (SiO2) + 2 (CaO) = (2Ca0Si02)； + {02} = (MnO); + (FeO) = (MnO)+ ；十 = (MnO)。 2、在Si、Mn被氧化的同时，碳也被少量氧化，当Si、Mn氧化基本结束后，炉温达到 1450°C以上时，碳的氧化速度迅速提高。吹炼后期，脱碳速度又有所降低，反应式如下：十{02} = {C0}; + (FeO) = {CO} + ； + = {C0} 〇 3、转炉吹炼过程中，由于石灰的逐渐渣化，渣中CaO的含量不断地升高。碱性氧化 性炉渣迅速形成，在吹炼的380秒左右的时间内，磷迅速氧化，降至0. 02%以下。脱P反应 如下： 2 +5 (FeO) + 3 (CaO) = (3Ca0P205) + 5 ； 2十 5(Fe0) +4(CaO) = (4Ca0P205) + 5 。 4、硫在转炉下枪开吹后下降不明显，在吹炼的中、后期，高碱度活性渣形成后，温 度升高才得以脱除。其反应式如下： + (CaO) = (FeO) + (CaS)； + (MnO) = (FeO) + (MnS)； (CaS) + 3 (Fe2O3) = {S02} + 6 (FeO) + (CaO)； (CaS) + {02} = {S02} + (CaO)。 5、转炉吹炼结束后，将钢水出到钢包过程中进行脱氧合金化，并调整钢水中的酸 溶铝，加入改质剂。出钢过程全程吹氩，脱氧合金化后再保持吹氩3分钟，确保反应充分，成 分均勾。 将钢水中的氧脱除，形成氧化物产物，只有迅速使脱氧产物上浮排除才能降 低钢水中氧化物夹杂，达到去除钢水中一切形式氧含量的目的。脱氧工艺有3种： (1)用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物可能有：固相的纯SiO2;液相的MnOSiO2;固溶体 MnO-FeO。通过控制合适的w(Mn)/w(Si)比，能得到液相的MnOSiO2产物，夹杂物易于上浮 排除。 (2)用Si+Mn+Al脱氧，形成的脱氧产物可能有蔷薇辉石（2Mn0Al20 35Si02);硅铝榴 石（3Mn0Al2033Si0 2) ;A1203 (wA1203>30%)。 控制夹杂物成分在低熔点范围，为此钢中w彡0.006%，钢中溶可达 0.0020% (20ppm)而无 Al2O3沉淀，钢水可浇性好，不堵水口，铸坯不会产生皮下气孔。 (3)用过量铝脱氧：对于低碳低硅铝镇静钢，钢中酸溶铝 s含量为0. 02%~ 〇· 04%，则脱氧产物全部为A1203。Al2O3恪点高达2050°C，在钢水中呈固态；若Al 203含量多 钢水的可浇性变差，易堵水口。另外，Al2O 3为不变形夹杂物，影响钢材性能。需要在精炼工 序经过Ca线的钙处理，改变A1203形态，形成低熔点12Ca07A1203才能上浮排除。当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制低碳低硅冷镦钢钢水回硅反应的方法，其包括转炉工序和精炼工序，特征在于：所述转炉工序中，Si含量不大于0.03%；所述精炼工序，精炼成白渣后再加入硅铁，使得钢水精炼后出站Si含量控制在0.04～0.10wt%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建军，张守伟，杨海滨，孙彩凤，李德辉，王韶华，杨森，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13