專利名稱：一種在鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼冶煉和連鑄過程中提高并穩(wěn)定鈦回收率的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采取電爐-鋼包精煉爐冶煉含碳量在0.08％以下、供熱軋所需的鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼的冶煉和連鑄控制工藝。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)耐候鋼板是集裝箱、鐵路貨運(yùn)車廂、城市地鐵車廂、橋梁及高速列車車箱制造上的重要用材。在國外許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家，采用傳統(tǒng)的厚板坯連鑄連軋工藝流程和其他技術(shù)手段(如加入Nb、V、Mo等)開發(fā)生產(chǎn)的高強(qiáng)耐候鋼屈服強(qiáng)度可以達(dá)到500～700Mpa。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，對高強(qiáng)耐候鋼的需求不斷增加，目前國內(nèi)的高強(qiáng)耐候鋼的產(chǎn)量、強(qiáng)度級別和質(zhì)量性能等方面，都還遠(yuǎn)不能滿足市場需求。
研究開發(fā)生產(chǎn)出高性能、高強(qiáng)度耐候鋼板材，已成為具有重要的現(xiàn)實(shí)意義的課題。結(jié)合電爐-CSP流程工藝設(shè)備特點(diǎn)，在細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化等強(qiáng)化機(jī)理研究基礎(chǔ)上，通過鈦(Ti)微合金化成分設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化，研制開發(fā)出屈服強(qiáng)度450MPa～700MPa級的高強(qiáng)度耐候鋼板，使其各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外同級別產(chǎn)品的水平。
傳統(tǒng)的電爐冶煉一般適用于含碳量在0.1％以上的碳鋼或合金鋼，對于含碳量在0.08％以下的低碳鋼通常采用轉(zhuǎn)爐工藝冶煉。在傳統(tǒng)的電爐(轉(zhuǎn)爐)-鋼包精煉爐在冶煉低碳鋼時(shí)，加入的鈦一般為微鈦處理(Ti≤0.02％)，這種情況下鈦主要與鋼水中的N結(jié)合，可改善鋼板韌性和焊接性，但對提高強(qiáng)度作用不大。對于鈦含量較高的鋼(鈦微合金化鋼)，軋制中形變誘導(dǎo)析出的TiC可通過阻止奧氏體晶粒長大而細(xì)化鐵素體晶粒，而冷卻和卷取過程中析出的TiC具有較強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化作用。傳統(tǒng)厚板坯連鑄連軋工藝流程的鋼包精煉爐采用鈦微合金化技術(shù)時(shí)由于在精煉和連鑄過程中不能準(zhǔn)確控制鋼水的鈦含量，鈦的回收率非常低和不穩(wěn)定，一般在30％左右，造成產(chǎn)品性能波動大、穩(wěn)定性差，無法進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼冶煉和連鑄過程中提高并穩(wěn)定鈦回收率的工藝，該工藝可冶煉出含碳量在0.08％以下、供熱軋鋼卷所需的低碳鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼鋼水，并且鈦回收率達(dá)到70％以上，冶煉中通過調(diào)整鈦的重量百分?jǐn)?shù)含量，可生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度450MPa～700MPa級鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用現(xiàn)代電爐進(jìn)行冶煉，在鋼包精煉爐調(diào)整成分并加入鈦進(jìn)行鈦微合金化，在連鑄全過程采取保護(hù)澆鑄，使鈦的回收率穩(wěn)定在70％以上。本發(fā)明工藝包括如下步驟(1)鋼水脫氧、脫硫在精煉過程中通過加入鋁進(jìn)行脫氧，使精煉鋼水中的鋁重量百分?jǐn)?shù)≥0.020％，鋼水全氧的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0030％，硫的重量百分?jǐn)?shù)≤0.010％；(2)加鈦在鋼水脫氧、脫硫情況下即精煉后期加入鈦，鈦的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.05％～0.15％，鈦的回收率控制在70％以上；(3)連鑄全過程保護(hù)澆鑄鋼水完成精煉后，即投加鋼包覆蓋劑保護(hù)鋼液面，鋼包同時(shí)加蓋保溫；鋼水從大包滑動水口經(jīng)長水口流入中間包內(nèi)，大包長水口采取氬封措施；中間包鋼水采用中包覆蓋劑保護(hù)鋼液面；鋼流直接從中包流經(jīng)浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)并采取結(jié)晶器保護(hù)渣進(jìn)行保護(hù)澆注，使鋼水在連鑄過程中增氮的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0010％、增氧的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0005％。
作為本發(fā)明工藝的進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明工藝步驟還包括(1)配料選用耐候鋼的配碳原料，使配碳量重量百分?jǐn)?shù)控制在1.0～1.8％，銅的重量百分?jǐn)?shù)＞0.2％；(2)鋼水熔清通過熔煉過程劇烈的C-O反應(yīng)和爐門C-O槍機(jī)械手對C/O進(jìn)行如下控制在熔煉前期，即溫度在1520℃以下時(shí)，C/O＝1∶2；在熔煉中期，即溫度在1520℃～1580℃時(shí)，C/O＝1∶1；在熔煉后期，即溫度在1580℃以上時(shí)，C/O＝2∶1；最終達(dá)到控制鋼水中的氮的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0070％；(3)鋼水鈣處理在鋼水硫的重量百分?jǐn)?shù)≤0.010％、活度氧a[o]的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0005％、鋼水溫度1600℃時(shí)喂入鈣絲，鈣的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.001％～0.005％。
本發(fā)明中由于采取耐候鋼配料方案，鋼中銅重量百分?jǐn)?shù)控制＞0.2％、鎳重量百分?jǐn)?shù)控制＞0.1％，保證了鋼板的耐候性能；本發(fā)明中精煉后的鋼水的碳含量的重量百分?jǐn)?shù)控制在小于0.06％，可保證高強(qiáng)耐候鋼板的焊接性能；本發(fā)明中的鈦的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.05％～0.15％，可保證鋼板的強(qiáng)度在450MPa～700MP；本發(fā)明中控制了鋼水中的氮的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0070％、氧的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0030％、硫的重量百分?jǐn)?shù)＜0.010％，可保證加入的鈦回收率穩(wěn)定控制在70％左右；本發(fā)明的鋼水精煉可通過諸如升溫、加合金調(diào)整成分、鈣處理等常規(guī)措施，使鋼水成分和溫度符合要求；本發(fā)明在鋼水澆鑄全過程采取保護(hù)澆鑄保證了鈦不發(fā)生氧化穩(wěn)定了鈦的收得率。
本發(fā)明工藝控制穩(wěn)定，為生產(chǎn)低碳高強(qiáng)耐候鋼提供了更多的工藝選擇。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)由于高強(qiáng)耐候鋼采用鈦微合金化工藝，無需傳統(tǒng)工藝中的加大量的V、Nb、Mo等微合金元素，由于鈦的成本比上述微合金元素低，本發(fā)明合金成本比采取其他技術(shù)工藝流程的低40～50％，噸鋼成本下降10～30美元。
具體實(shí)施例方式
以下的實(shí)施例用于闡述本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于以下實(shí)施例。除非有特別說明，以下實(shí)施例采用容量為150噸的超高功率電爐和鋼包精煉爐進(jìn)行冶煉，在CSP鑄機(jī)進(jìn)行澆鑄。
實(shí)施例1(1)配料破碎料70t、中廢40t、生鐵50t，其配碳量為1.38％；精煉鋼水中Cu的重量百分?jǐn)?shù)0.26％。
(2)鋼水熔清(脫氮)本實(shí)施例通過熔煉過程劇烈的C-O反應(yīng)和爐門C-O槍機(jī)械手對C/O進(jìn)行如下控制在熔煉前期，即溫度在1520℃以下時(shí)，C/O＝1∶2。
在熔煉中期，即溫度在1520℃～1580℃時(shí)，C/O＝1∶1。
在熔煉后期，即溫度在1580℃以上時(shí)，C/O＝2∶1。
碳氧槍應(yīng)保持其槍頭斜插在熔渣中，且離熔池30mm左右。
最終達(dá)到鋼水中的氮的重量百分?jǐn)?shù)0.0045％。
(3)泡沫渣的成分控制本實(shí)施例泡沫渣的成分為CaO36％，SiO217％，MgO10％，MnO5％，F(xiàn)eO25％，Al2O35％，P0.5％，S0.5％，。
本實(shí)施例中加入了2t輕燒白云石，其中含30％左右的MgO，不僅有利于提高煉鋼爐齡，而且也有利于電爐泡沫渣的形成和穩(wěn)定，輕燒白云石中的CaO的含量為50～55％，可起到去S的作用。本實(shí)施例中的CaO/SiO2＝2.12。
(4)出鋼本實(shí)施例在a[o]＝900ppm，溫度在1635℃時(shí)出鋼。其中a[o]采用快速定氧、定碳儀進(jìn)行控制。其中碳含量為0.035％。
(5)鋼水脫氧、脫硫鋼水經(jīng)過稱量重量為151.2t，在出鋼和鋼包精煉爐中加入247Kg的鋁塊進(jìn)行脫氧，經(jīng)過光譜分析鋼水中鋁重量百分?jǐn)?shù)為0.035％，硫的重量百分?jǐn)?shù)為0.001％，氧的重量百分?jǐn)?shù)為0.0025％。
(6)加鈦在精煉后期加入鈦鐵(含鈦40％)330Kg，鈦的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.063％，回收率為151.2×0.063％/(0.33×40％)＝72.2％(7)控制合格成分實(shí)施例1精煉鋼水化學(xué)成分控制如下(wt％)C0.046％，Si0.39％，Mn0.45％，S0.001％，P0.089％，Al0.035％，Ca0.0026％，Cu0.26％，Ni0.191％，Cr0.413％，Ti0.063％，N0.0045％。
(8)鋼水鈣處理鋼水成分調(diào)整完畢，溫度在1598℃時(shí)加入480米的硅鈣絲，鈣的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.0024％。
(9)連鑄全過程保護(hù)澆鑄為最大限度地減少和防止鋼水受二次污染，鋼水完成精煉后，投加鋼包覆蓋劑保護(hù)鋼液面，鋼包同時(shí)加蓋保溫；澆鑄過程采取大包長水口氬封，即在長水口與鋼包下水口之間形成一個(gè)氬氣氛圍，隔絕鋼水與空氣接觸，減少和防止空氣對鋼水的污染；中間包鋼水采用中包覆蓋劑保護(hù)鋼液面，中包覆蓋劑加入方案為長水口側(cè)使用B775；塞棒側(cè)底層使用CA5，表層使用FZ2；鋼流直接從中包流經(jīng)浸入式水口(SEN)進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)，結(jié)晶器保護(hù)渣使用XCZ-H型。
實(shí)施例2(1)配料破碎料40t、中廢45t、生鐵30t，HBI(熱壓海綿鐵)45t，其配碳量為1.5％；精煉鋼水中Cu的重量百分?jǐn)?shù)0.29％。
(2)鋼水熔清(脫氮)本實(shí)施例通過熔煉過程劇烈的C-O反應(yīng)和爐門C-O槍機(jī)械手對C/O進(jìn)行如下控制在熔煉前期，即溫度在1520℃以下時(shí)，C/O＝1∶2。
在熔煉中期，即溫度在1520℃～1580℃時(shí)，C/O＝1∶1。
在熔煉后期，即溫度在1580℃以上時(shí)，C/O＝2∶1。
鋼水中的氮的重量百分?jǐn)?shù)0.00581％。
(3)泡沫渣的成分控制本實(shí)施例泡沫渣的成分為CaO38％，SiO216％，MgO8％，MnO5％，F(xiàn)eO26％，Al2O35％，P0.4％，S0.6％，。
本實(shí)施例中加入了2.2t輕燒白云石，其中含30％左右的MgO，本實(shí)施例中的CaO/SiO2＝2.37。
(4)出鋼本實(shí)施例在a[o]＝850ppm，溫度在1640℃時(shí)出鋼。其中a[o]采用快速定氧、定碳儀進(jìn)行控制。其中碳含量為0.039％。
(5)鋼水脫氧、脫硫鋼水經(jīng)過稱量重量為152.5t，在出鋼和鋼包精煉爐中加入240Kg的鋁塊進(jìn)行脫氧，經(jīng)過光譜分析鋼水中鋁重量百分?jǐn)?shù)為0.025％，硫的重量百分?jǐn)?shù)為0.001％，氧的重量百分?jǐn)?shù)為0.0026％。
(6)加鈦在精煉后期加入鈦鐵(含鈦40％)670Kg，鈦的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.126％，回收率為152.5×0.126％/(0.67×40％)＝71.7％(7)控制合格成分實(shí)施例2精煉鋼水化學(xué)成分控制如下(wt％)C0.047％，Si0.41％，Mn0.42％，S0.001％，P0.074％，Al0.025％，Ca0.0027％，Cu0.29％，Ni0.186％，Cr0.41％，Ti0.126％，N0.00581％。
(8)鋼水鈣處理鋼水成分調(diào)整完畢，溫度在1599℃時(shí)加入500米的硅鈣絲，鈣的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.0027％。
(9)連鑄全過程保護(hù)澆鑄為最大限度地減少和防止鋼水受二次污染，鋼水完成精煉后，投加鋼包覆蓋劑保護(hù)鋼液面，鋼包同時(shí)加蓋保溫；澆鑄過程采取大包長水口氬封，即在長水口與鋼包下水口之間形成一個(gè)氬氣氛圍，隔絕鋼水與空氣接觸，減少和防止空氣對鋼水的污染；中間包鋼水采用中包覆蓋劑保護(hù)鋼液面，中包覆蓋劑加入方案為長水口側(cè)使用B775；塞棒側(cè)底層使用CA5，表層使用FZ2；鋼流直接從中包流經(jīng)浸入式水口(SEN)進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)，結(jié)晶器保護(hù)渣使用XCZ-H型。
權(quán)利要求
1.一種在鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼冶煉和連鑄過程中提高并穩(wěn)定鈦回收率的工藝，其特征在于包括如下步驟(1)鋼水脫氧、脫硫在精煉過程中通過加入鋁進(jìn)行脫氧，使精煉鋼水中的鋁重量百分?jǐn)?shù)≥0.020％，鋼水全氧的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0030％，硫的重量百分?jǐn)?shù)≤0.010％；(2)加鈦在鋼水脫氧、脫硫情況下即精煉后期加入鈦，鈦的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.05％～0.15％，鈦的回收率控制在70％以上；(3)連鑄全過程保護(hù)澆鑄鋼水完成精煉后，即投加鋼包覆蓋劑保護(hù)鋼液面，鋼包同時(shí)加蓋保溫；鋼水從大包滑動水口經(jīng)長水口流入中間包內(nèi)，大包長水口采取氬封措施；中間包鋼水采用中包覆蓋劑保護(hù)鋼液面；鋼流直接從中包流經(jīng)浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)并采取結(jié)晶器保護(hù)渣進(jìn)行保護(hù)澆注，使鋼水在連鑄過程中增氮的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0010％、增氧的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0005％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于還包括配料步驟選用耐候鋼的配碳原料，使配碳量重量百分?jǐn)?shù)控制在1.0～1.8％，銅的重量百分?jǐn)?shù)＞0.2％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于還包括鋼水熔清步驟通過熔煉過程劇烈的C-O反應(yīng)和爐門C-O槍機(jī)械手對C/O進(jìn)行如下控制在熔煉前期，即溫度在1520℃以下時(shí)，C/O＝1∶2；在熔煉中期，即溫度在1520℃～1580℃時(shí)，C/O＝1∶1；在熔煉后期，即溫度在1580℃以上時(shí)，C/O＝2∶1；最終達(dá)到控制鋼水中的氮的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0070％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于還包括鋼水鈣處理步驟在鋼水硫的重量百分?jǐn)?shù)≤0.010％、活度氧a[o]的重量百分?jǐn)?shù)≤0.0005％、鋼水溫度1600℃時(shí)喂入鈣絲，鈣的重量百分?jǐn)?shù)控制在0.001％～0.005％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼冶煉和連鑄過程中提高并穩(wěn)定鈦回收率的工藝，該工藝采用現(xiàn)代電爐進(jìn)行冶煉，在鋼包精煉爐調(diào)整成分并加入鈦進(jìn)行鈦微合金化，在連鑄全過程采取保護(hù)澆鑄，可冶煉出含碳量在0.08％以下、供熱軋鋼卷所需的低碳鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼鋼水，并且鈦回收率達(dá)到70％以上，冶煉中通過調(diào)整鈦的重量百分?jǐn)?shù)含量，可生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度450MPa～700MPa級鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼。
文檔編號C21C7/00GK1786242SQ200510102239
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者毛新平, 林振源, 李烈軍, 謝利群, 陳學(xué)文, 許傳棻, 莊漢洲, 劉義軍, 李金象 申請人:廣州珠江鋼鐵有限責(zé)任公司