一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法与流程 专利技术说明

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本发明涉及钢材制备领域，具体涉及一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法。背景技术：2.目前，含硫含铝钢的钢水可浇性性一直是冶炼工艺控制的一个难题，因为钢水中的硫和铝，均是易形成高熔点夹杂物的元素，首先在铝镇静钢中，铝的脱氧产物是al2o3，如果钢中大量的al2o3得不到钙变性处理，使其完全液化上浮，在连铸浇注过程中将会出现al2o3夹杂物絮集水口，造成塞棒失控，结晶器液面波动大，影响钢水质量和钢水的可浇性，如果钙处理过量，钙与钢水中的硫形成cas夹杂物([ca]+[s]＝cas)，同样可以絮集水口，也会出现塞棒失控，结晶器液面波动大等问题。在钢水中[al]、[s]、[ca]之间即存在相互联系，又存在相互矛盾。这个适合的处理范围非常窄，且不容易操控。因此研究解决含硫含铝钢的过程稳定性及可浇性问题非常具有实践意义。[0003]一般情况下，冶炼含硫含铝钢所使用的铁水中硫含量≤0.050％。在lf精炼炉造渣冶炼过程中，硫含量无法满足0.020％以上，同时为了避免钙处理后在钢水中形成高熔点cas夹杂物，在冶炼过程中将钢水中的硫脱至很低，硫含量≤0.005％，然后在使用硫磺线进行硫的合金化，将硫含量增至0.020％以上。[0004]如cn110373600a公开了一种高铝含硫控钙钢冶炼工艺方法，所述方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序。该方案在出钢后加入硫铁解决了硫元素的吸收率问题；lf精炼加入硫磺粉末，减少vd破空后喂硫线；lf精炼通过对mi值控制，入vd之前喂入钙线，可改善硫化物的形态，硫化物从链条状形态，变为以纺锤形存在钢材内部，提高了钢材的机械性能；vd真空处理通过对喂线顺序的改变，复合化合物以铝钙酸盐低熔点形式存在，防止连铸浇注过程中水口堵塞。该方案冶炼工艺方法高铝含硫控钙钢：s：0.016-0.022％，ca：0.0015-0.0027％，al：0.013-0.021％；连浇炉数≥4炉，提高了生产效率和经济效益。[0005]cn109136466a公开了一种含硫含铝钢的炼钢方法。本发明含硫含铝钢的炼钢方法，包括步骤：(1)转炉冶炼：转炉冶炼过程前不进行铁水预脱硫工序，控制进入转炉铁水硫含量不低于0.035％；然后进行转炉冶炼过程；(2)出钢：加入铝块或铝铁进行脱氧，加入硅铁和锰铁进行合金化；(3)lf炉精炼添加活性石灰、萤石和铝丸造精炼渣，lf精炼后期向钢水中喂硅钙线0.8-1.2m/吨，lf精炼后期不添加铝；(4)rh真空；(5)加硫：向钢水中添加fes，使钢中的s含量为要求的标准硫百分比含量减去0.002％；(6)软吹，该方案能够稳定控制含硫含铝钢中硫的含量，而且避免水口结瘤现象进而提高钢水的可浇注性。[0006]然而，当前进行铁水冶炼含硫含铝钢时，为避免钙处理形成cas夹杂物，采用在精炼炉过程中先进行脱硫，将钢水中硫元素降至0.005％以下，在vd工序先进行铝合金化和钙变性处理，最后在进行硫合金化处理，将钢水中硫含量增加至0.020％以上。此工艺的钙处理范围非常窄，不利于实际生产中稳定操控，可浇性较差，同时硫的合金化造成生产成本升高。技术实现要素：[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法，以解决当前高硫铁水制备含铝含硫钢时存在的可浇性较差的问题。[0008]为达此目的，本发明采用以下技术方案：[0009]本发明提供了一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法，所述方法包括如下：[0010]提供高硫铁水，依次进行转炉炼钢、lf精炼、vd真空、铝合金化、钙处理、硫合金化和连铸，得到含铝含硫钢；[0011]所述高硫铁水中的硫以质量百分含量计≥0.1％。[0012]本发明提供的方法，通过在vd真空阶段后引入特定顺序的铝合金化、钙处理和硫合金化的处理方式，使得高硫铁水冶炼的含硫含铝钢具有良好的可浇性，同时具有液面曲线平稳无明显波动的优点，避免了高熔点夹杂物的形成而导致水口堵塞造成生产断浇的问题。[0013]本发明中，所述高硫铁水中的硫以质量百分含量计≥0.1％，例如可以是0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％或0.3％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0014]本发明中，利用高硫铁水中的硫元素，通过渣量调控，lf炉渣碱度3-5，控制lf离站硫质量百分含量为0.025-0.035％，减少vd工序的硫合金化，若vd工序后s含量以符合钢材产品的要求，则此时硫合金化中可以停止硫元素的加入，同时降低硫合金化的生产成本。[0015]本发明中，所述含硫含铝钢中以质量百分含量计为s≥0.02％，al≥0.02％。[0016]作为本发明优选的技术方案，所述转炉炼钢的终点硫含量以质量百分含量计为0.07-0.08％，例如可以是0.07％、0.071％、0.072％、0.073％、0.074％、0.075％、0.076％、0.077％、0.078％、0.079％或0.08％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0017]优选地，所述转炉炼钢的终点碳含量以质量百分含量计≥0.08％，例如可以是0.08％、0.09％、0.1％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.2％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；[0018]优选地，所述转炉炼钢的出钢温度为1600-1650℃，例如可以是1600℃、1605℃、1610℃、1615℃、1620℃、1625℃、1630℃、1635℃、1640℃、1645℃或1650℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0019]作为本发明优选的技术方案，所述lf精炼中渣系的二元碱度cao/sio2为3-5，例如可以是3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9或5等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0020]本发明中，所述lf精炼中所用渣系在满足二元碱度的情况下，具体可以是cao 38-44％，sio2 8-10％，al2o3：34-38％。[0021]优选地，所述lf精炼中采用一次补铝，目标铝含量以质量百分含量计为0.05-0.06％，例如可以是0.05％、0.051％、0.052％、0.053％、0.054％、0.055％、0.056％、0.057％、0.058％、0.059％或0.06％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0022]本发明中，降低冶炼过程铝的消耗量，lf精炼过程采用一次调铝，铝含量按照0.050-0.060％补加，lf精炼工序离站铝含量0.010-0.020％，vd过程进行微钙处理方法，即保证al2o3得到变性处理同时不形成cas，钙含量按照0.0007-0.0011％控制，均以质量百分含量计。[0023]作为本发明优选的技术方案，所述lf精炼的终点硫以质量百分含量计为0.025-0.04％，例如可以是0.025％、0.0255％、0.026％、0.0265％、0.027％、0.0275％、0.028％、0.0285％、0.029％、0.0295％、0.03％、0.0305％、0.031％、0.0315％、0.032％、0.0325％、0.033％、0.0335％、0.034％、0.0345％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％或0.04％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0024]优选地，所述lf精炼的终点铝以质量百分含量计为0.01-0.02％，例如可以是0.01％、0.0105％、0.011％、0.0115％、0.012％、0.0125％、0.013％、0.0135％、0.014％、0.0145％、0.015％、0.0155％、0.016％、0.0165％、0.017％、0.0175％、0.018％、0.0185％、0.019％、0.0195％或0.02％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0025]作为本发明优选的技术方案，所述vd真空中深真空的时间≥15min，例如可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min或25min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0026]优选地，所述vd真空中的绝对真空度≤67mpa，例如可以是67mpa、66mpa、65mpa、64mpa、63mpa、62mpa、61mpa、60mpa、55mpa、50mpa、45mpa、40mpa或30mpa等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0027]作为本发明优选的技术方案，所述铝合金化完成后2-3min内进行钙处理，例如可以是2min、2.1min、2.2min、2.3min、2.4min、2.5min、2.6min、2.7min、2.8min、2.9min或3min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0028]本发明中，铝合金化中的铝元素含量按产品中所需铝元素进行设置即可。[0029]优选地，所述钙处理完成后8-12min内进行硫合金化，例如可以是8min、8.2min、8.4min、8.6min、8.8min、9min、9.2min、9.4min、9.6min、9.8min、10min、10.2min、10.4min、10.6min、10.8min、11min、11.2min、11.4min、11.6min、11.8min或12min等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0030]本发明中，硫合金化中保证达到铁水中硫的需求量即可。[0031]作为本发明优选的技术方案，所述钙处理中控制钢液中的钙以质量百分含量计为0.0007-0.0011％，例如可以是0.0007％、0.00072％、0.00074％、0.00076％、0.00078％、0.0008％、0.00082％、0.00084％、0.00086％、0.00088％、0.0009％、0.00092％、0.00094％、0.00096％、0.00098％、0.001％、0.00102％、0.00104％、0.00106％、0.00108％或0.0011％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0032]作为本发明优选的技术方案，所述vd真空的终点硫含量以质量百分含量计为0.02-0.04％，例如可以是0.02％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.03％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％或0.04％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0033]作为本发明优选的技术方案，所述连铸中钢水的过热温度为25-35℃，例如可以是25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或35℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。[0034]作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下：提供高硫铁水，依次进行转炉炼钢、lf精炼、vd真空、铝合金化、钙处理、硫合金化和连铸，得到含铝含硫钢；[0035]所述高硫铁水中的硫以质量百分含量计≥0.1％；[0036]所述转炉炼钢的终点硫含量以质量百分含量计为0.07-0.08％，所述转炉炼钢的终点碳含量以质量百分含量计≥0.08％；所述转炉炼钢的出钢温度为1600-1650℃；[0037]所述lf精炼中渣系的二元碱度cao/sio2为3-5；所述lf精炼中采用一次补铝，目标铝含量以质量百分含量计为0.05-0.06％；所述lf精炼的终点硫以质量百分含量计为0.025-0.04％；所述lf精炼的终点铝以质量百分含量计为0.01-0.02％；[0038]所述vd真空中深真空的时间≥15min；所述vd真空中的绝对真空度≤67mpa；所述vd真空的终点硫含量以质量百分含量计为0.02-0.04％；[0039]所述铝合金化完成后2-3min内进行钙处理；所述钙处理完成后8-12min内进行硫合金化；所述钙处理中控制钢液中的钙以质量百分含量计为0.0007-0.0011％；[0040]所述连铸中钢水的过热温度为25-35℃。[0041]与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：[0042]本发明提供的方法充分利用铁水中的硫元素，减少硫的合金化，降低硫合金化成本，控制冶炼过程铝的消耗量，并对铝的脱氧产物(al2o3)进行微钙变性处理，拓展了钙变性处理的范围，便于现场稳定操控，确保高熔点al2o3夹杂物得到变性处理的同时又避免形成高熔点的cas夹杂物，达到钢水可浇性良好的效果。具体实施方式[0043]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：[0044]实施例1[0045]本发明提供了一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法，所述方法包括如下：[0046]提供高硫铁水，依次进行转炉炼钢、lf精炼、vd真空、铝合金化、钙处理、硫合金化和连铸，得到含铝含硫钢；[0047]所述高硫铁水中的硫以质量百分含量计为0.1％；[0048]所述转炉炼钢的终点硫含量以质量百分含量计为0.08％，所述转炉炼钢的终点碳含量以质量百分含量计为0.08％；所述转炉炼钢的出钢温度为1625℃；[0049]所述lf精炼中渣系的二元碱度cao/sio2为4；所述lf精炼中采用一次补铝，目标铝含量以质量百分含量计为0.055％；所述lf精炼的终点硫以质量百分含量计为0.03％；所述lf精炼的终点铝以质量百分含量计为0.015％；[0050]所述vd真空中深真空的时间为15min；所述vd真空中的绝对真空度为67mpa；所述vd真空的终点硫含量以质量百分含量计为0.03％；[0051]所述铝合金化完成后2min内进行钙处理；所述钙处理完成后12min内进行硫合金化；所述钙处理中控制钢液中的钙以质量百分含量计为0.0009％；[0052]所述连铸中钢水的过热温度为30℃。[0053]本实施例中，所得含铝含硫钢的组成以质量百分含量计为c 0.45％，si0.25％，mn 0.6％，p 0.015％，s 0.03％，al 0.03％，余量为fe及不可避免的杂质；高硫铁水冶炼的含硫含铝钢可浇性良好，同时液面曲线平稳无明显波动。[0054]实施例2[0055]本发明提供了一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法，所述方法包括如下：[0056]提供高硫铁水，依次进行转炉炼钢、lf精炼、vd真空、铝合金化、钙处理、硫合金化和连铸，得到含铝含硫钢；[0057]所述高硫铁水中的硫以质量百分含量计为0.3％；[0058]所述转炉炼钢的终点硫含量以质量百分含量计为0.08％，所述转炉炼钢的终点碳含量以质量百分含量计为0.8％；所述转炉炼钢的出钢温度为1650℃；[0059]所述lf精炼中渣系的二元碱度cao/sio2为5；所述lf精炼中采用一次补铝，目标铝含量以质量百分含量计为0.06％；所述lf精炼的终点硫以质量百分含量计为0.025％；所述lf精炼的终点铝以质量百分含量计为0.02％；[0060]所述vd真空中深真空的时间为35min；所述vd真空中的绝对真空度为27mpa；所述vd真空的终点硫含量以质量百分含量计为0.02％；[0061]所述铝合金化完成后3min内进行钙处理；所述钙处理完成后12min内进行硫合金化；所述钙处理中控制钢液中的钙以质量百分含量计为0.0011％；[0062]所述连铸中钢水的过热温度为25℃。[0063]本实施例中，所得含铝含硫钢的组成以质量百分含量计为c 0.4％，si0.35％，mn 0.50％，p 0.01％，s 0.04％，al 0.02％，余量为fe及不可避免的杂质；高硫铁水冶炼的含硫含铝钢可浇性良好，同时液面曲线平稳无明显波动。[0064]实施例3[0065]本发明提供了一种利用高硫铁水制备含铝含硫钢的方法，所述方法包括如下：[0066]提供高硫铁水，依次进行转炉炼钢、lf精炼、vd真空、铝合金化、钙处理、硫合金化和连铸，得到含铝含硫钢；[0067]所述高硫铁水中的硫以质量百分含量计为0.7％；[0068]所述转炉炼钢的终点硫含量以质量百分含量计为0.07％，所述转炉炼钢的终点碳含量以质量百分含量计为0.3％；所述转炉炼钢的出钢温度为1600℃；[0069]所述lf精炼中渣系的二元碱度cao/sio2为3；所述lf精炼中采用一次补铝，目标铝含量以质量百分含量计为0.05％；所述lf精炼的终点硫以质量百分含量计为0.04％；所述lf精炼的终点铝以质量百分含量计为0.01％；[0070]所述vd真空中深真空的时间为45min；所述vd真空中的绝对真空度为45mpa；所述vd真空的终点硫含量以质量百分含量计为0.04％；[0071]所述铝合金化完成后2min内进行钙处理；所述钙处理完成后10min内进行硫合金化；所述钙处理中控制钢液中的钙以质量百分含量计为0.0007％；[0072]所述连铸中钢水的过热温度为35℃。[0073]本实施例中，所得含铝含硫钢的组成以质量百分含量计为c 0.5％，si0.15％，mn 0.80％，p 0.012％，s 0.02％，al 0.04％，余量为fe及不可避免的杂质；高硫铁水冶炼的含硫含铝钢可浇性良好，同时液面曲线平稳无明显波动。[0074]实施例4[0075]与实施例1的区别仅在于所述铝合金化完成后立即进行钙处理；此时工序的改变，导致形成高熔点的钙铝酸盐，在钢产品中形成大颗粒夹杂物显著降低钢材的性能。[0076]实施例5[0077]与实施例1的区别仅在于所述钙处理完成后立即进行硫合金化；此时，局部高浓度的钙含量与喂入的硫形成高熔点硫化钙，在钢产品中形成大颗粒夹杂物显著降低钢材的性能。[0078]实施例6[0079]与实施例1的区别仅在于所述vd真空包括依次进行钙处理、铝合金化和硫合金化，即将铝合金化和钙处理的顺序调换。铝合金化过程也会有铝的烧损，形成三氧化二铝，先钙处理对这部分的三氧化二铝变性处理效果差，在钢产品中形成大颗粒夹杂物显著降低钢材的性能。[0080]通过上述实施例的结果可知，本发明提供的方法，通过在vd真空阶段后引入特定顺序的铝合金化、钙处理和硫合金化的处理方式，使得高硫铁水冶炼的含硫含铝钢具有良好的可浇性，同时具有液面曲线平稳无明显波动的优点。[0081]声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。[0082]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。[0083]另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。[0084]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。









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