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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410838487.0(22)申请日 2014.12.29C22C 33/04(2006.01)C21C 7/076(2006.01)B22D 11/11(2006.01)(71)申请人 首钢总公司地址 100041 北京市石景山区石景山路 68号(72)发明人 孔祥涛 周德 孙齐松 王勇张玮 李政嵩 周剑波 丁宁程四华 张慧峰 王立峰(74)专利代理机构 北京华谊知识产权代理有限公司 11207代理人 刘月娥(54) 发明名称一种高碳低氮绞线用钢的生产方法(57) 摘要一种高碳低氮绞线用钢的生产方法,属于炼钢应用技术领域。转炉采用。
2、 80 吨小转炉双渣操作,终点碳按0.15控制,出钢温度1610,挡渣出钢,控制转炉出钢过程中的下渣厚度在 0 40mm 之间 ;微氮增碳剂 :N :0.005 0.025,配碳6kg/吨钢,用Si-Ca-Ba脱氧,加入量2.0kg/吨钢,4.5kg/ 吨钢合成渣 ;LF80 吨精炼炉造渣料使用合成渣 ;采用 150mm150mm 小方坯连铸,结晶器采用 380A、4Hz 的电磁搅拌,采用高碱度大包覆盖剂,大包氩封、中间包全程吹氩、浸入式水口全保护浇铸。采用本发明生产的钢绞线用钢,钢中氮控制在 40ppm 以内,达到走真空脱气工艺、大方坯连铸两火成材工艺生产的钢绞线用钢质量水平,大幅度降低炼钢。
3、工序生产成本,增加企业产品竞争力,具有较大的经济效益和社会效益。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页 附图1页(10)申请公布号 CN 104498805 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104498805 A1/1 页21.一种生产高碳低氮绞线用钢的方法,工艺包括 :铁水脱硫扒渣转炉冶炼挡渣出钢钢包脱氧及合金化钢包渣改质 LF 钢包精炼喂 Si-Ca 线钢包底吹氩软吹 150mm150mm 小方坯全保护浇铸结晶器电磁搅拌 ;其特征在于,工艺中控制的技术参数如下 :转炉采用 80 吨小转炉双渣操作,终点碳按 0。
4、.15控制,出钢温度 1610 1620,挡渣出钢,控制转炉出钢过程中的下渣厚度在040mm之间 ;微氮增碳剂 :N :0.0050.025,配碳 6kg/ 吨钢,用 Si-Ca-Ba 脱氧,加入量 2.0kg/ 吨钢,4.5kg/ 吨钢合成渣 ;LF(80 吨 ) 精炼炉造渣料使用合成渣,活性石灰 :CaO+MgO:96.5 98,SiO2:1 1.5,CO2:1 2.0,活性度 350ml,活度的测试条件 :4mol/ml-HCl,温度 401,10min ;铝钒土 :Al2O3:75 97,SiO2:0 10,CaO:1 5,MgO:2 9.5,H2O:00.5;萤石 :CaF2:85.。
5、44 99,SiO2:1 14,S :0 0.5,P :0 0.06,渣量按 1 1.2 吨控制,铝钒土控制在 80 100Kg,渣面加入 Fe-Si 粉和电石脱氧,在供电 15min 分钟内形成白渣及终渣 TFe0.77 ) 中氮含量越高,位错间应力越大,钢的塑性指标越差,时间越长。特定条件下钢中的氮会降低材料的性能,它的存在降低了钢的韧性和塑形。使钢产生应变时效、时效沉淀和时效脆性。实践证明,钢中的氮控制在不同的水平,对钢的塑性和时效时间影响非常大。某厂 ( 附图 1) 生产高碳钢 SWRH82B 所经历的氮的不同控制过程 :钢中氮控制在5590ppm之间,平均含量为65ppm。当天下线的。
6、面缩率保持在012.5,盘条断口基本上为脆性断口或者心部仅有微小塑性变形的断口形貌 ;10 天的面缩率为 21.6 ;15 天的面缩率为 28.9 ;30 天的面缩率为 36.5。0003 钢中氮控制在 45 70ppm 之间,平均含量为 55ppm。当天下线的面缩率保持在 10 14.5,盘条断口基本上心部仅有微小塑性变形的断口形貌;10 天的面缩率为29.2 ;15 天的面缩率为 32.3 ;30 天的面缩率为 37.4。钢中氮控制在 32 42ppm 之间,平均含量为38ppm。当天下线的面缩率为17.5,正常断口为塑性变形断口形貌 ;5天的面缩率为 32.7 ;10 天的面缩率为 35。
7、.5 ;11 30 天的面缩率为波动在 37.3 37.9之间,面缩率波动很小。钢中氮控制在 20 32ppm 之间,平均含量为 27ppm。当天下线的面缩率为 26,2 天的面缩率为 30 ;5 天的面缩率为 35 ;6 30 天的面缩率波动在 36 38之间。0004 总的来说,钢中氮含量越低,盘条的面缩率就越高,这也就是炼钢工艺总是追求钢中的氮含量控制越低越好的原因,这涉及到一个生产工序成本和经济效益问题。0005 目前,国际上生产高碳、低氮用钢(60Si2Mn、GCr15、SWRH77B和SWRH82B)的主要方式是 :铁水预处理转炉冶炼+LF(+RH)精炼模铸(大断面连铸方坯)二次开。
8、坯高速线材控轧斯太尔摩最强力冷却。这是目前日本、欧洲最广泛采用的方式,如瑞典的桑德维克厂铸坯断面为265mm365mm,比利时ARBED铸机断面为260mm260mm,德国的ROECHLJNG厂铸机断面为 240mm240mm,蒂森 ruhrort 厂铸机断面 260mm330mm,新日铁的铸机断面为 220mm220mm。宝钢采用模铸工艺,由模铸坯 ( 大断面连铸坯 ) 初轧出 130mm130mm 160mm160mm 的坯子。邢钢采用 280mm325mm 矩形坯开坯轧成 150mm150mm,其工艺优点是 :最大程度地满足了钢绞线用钢 SWRH82B 盘条的生产技术要求 :钢水洁净度度。
9、好,脱氧去除夹杂物充分 ( 如新日铁、宝钢产品 :TO350ml ;铝钒土 :Al2O3:75 97,SiO2:0 10 ;CaO:1 5,MgO:2 9.5,H2O :0 0.5 ;萤石 :CaF2:85.44 99,SiO2:1 14,S :0 0.5,P :0 0.06,总渣量按照 1.0 1.2 吨控制,铝钒土控制在 80 100Kg 以内,渣面加入 Fe-Si 粉和电石脱氧,在供电 15min分钟内形成白渣及终渣 TFe3.0。出钢温度按 1610 1630控制。前期挡渣球配合后期挡渣锥出钢,控制钢包渣层厚度 0 40mm。0022 炉前配碳采用6kg/吨钢微氮增碳剂(N :0.00。
10、50.025),其余部分采用普通增碳剂补齐 ;用 Si-Ca-Ba 脱氧,加入量 2.0kg/t 钢。采用 Mn-Fe 配锰,Si-Fe 配硅,吸收率按照 92控制。0023 出钢时间 5min。采用挡渣出钢,钢包内转炉下渣渣厚 40mm ;出钢时加入二元合成渣 4kg/ 吨钢合成渣 ;出钢过程全程底吹氩 ( 氩气压力必须保证在 1.0 1.1MPa 之间 )。0024 钢水到精炼站后预吹氩气 3 分钟 ( 流量 300 400NL/min),并根据液面翻腾情况适当调整。造渣料使用合成渣,活性石灰 (CaO+MgO:93 99,活性度 (4mol/ml-HCl,温度 401,10min)350。
11、ml),铝钒土 (Al2O3:75 95;SiO2:0 10 ),萤石 (CaF2:9 0 说 明 书CN 104498805 A4/7 页698;SiO2:09),渣量按1.2吨控制(铝钒土少加控制在100Kg以内),渣面加入Fe-Si粉和电石脱氧,争取在供电 15min 分钟内形成白渣及终渣 TFe1.0,尽可能降低钢中 ao、S含量。确保快速化渣,各种渣料要尽早加入。最后一批合金调整完毕吹氩搅拌 5min( 流量 300 400NL/min),以保证合金成分均匀。0025 LF 炉处理结束时喂入 Ca-Si 线 1m/ 吨钢炉,进行夹杂物变形处理,喂线后软吹氩 ( 流量 40 60L/m。
12、in) 时间必保 10min,以渣面微微涌动不裸露钢为宜,使钢中夹杂充分上浮。精炼处理毕目标 ao :0 10ppm。0026 150mm150mm 小方坯连铸,结晶器采用 380A、4Hz 的电磁搅拌,采用高碱度大包覆盖剂,大包氩封、中间包全程吹氩、浸入式水口全保护浇铸,浇注按照 1.80m/min 拉速控制,中间包钢水过热度 25 35控制,连铸二冷采用 0.75L/Kg 比水量进行浇注。0027 大包采用带 Ar 封长水口,保护浇注。使用 Mg-Ca 质干式料带挡墙中间包,全保护浇注,大包保护套管氩气流量 30 50L/min,未加套管时严禁向中包冲击区加入覆盖剂。开浇前中包充氩。中间包。
13、选用高碱度覆盖剂 ;结晶器保护渣选用低粘度、保温性能好的高碳钢专用保护渣,避免结晶器卷渣。0028 结晶器水流量 120 130m3/h,二次冷却配水曲线选用 0.75L/kg 钢比水量。引锭头出结晶器后开启结晶器电磁搅拌,最后一炉塞棒停浇后停止电磁搅拌。结晶器电磁搅拌参数 :380A,4Hz。保持高中包液面浇注,过程中液面 700mm,保持液面稳定。严格执行最低中包液面不低于 400mm。开浇第一支坯和最后一支坯切头、尾按照 2.0 米长度。连浇停浇时采用先停浇后摘套管,严禁裸浇。附图说明0029 图 1 为某厂不同阶段 SWRH82B 时效数据。0030 图 2 为拉丝劈裂照片。0031 。
14、图 3 为拉丝横裂照片图。具体实施方式0032 本发明可在钢铁联合企业实施,下面是首钢长治钢铁有限公司炼钢厂,采用该发明生产的实例。0033 工艺路线为 :优质铁水 LD(80 吨 ) 转炉冶炼转炉挡渣出钢钢包脱氧合金化 LF(80 吨 ) 钢包精炼炉喂 Si-Ca 线钢包底吹氩软吹 150mm150mm 方坯连铸机铸坯。0034 LD 转炉冶炼主要工艺参数 :0035 砌砖后容积 :58.5m3 ;容积比 V/T :0.83 ;出钢口直径 D 内 :150mm ;出钢口夹角 :10喷头类型 :四孔拉瓦尔 ;喉口直径 :31.86mm ;出口直径 :41.05mm ;喷孔与氧枪中心线夹角 :1。
15、2 40 ;马赫数 :1.98 ;氧气工作压力为 0.75 0.95MPa ;氧气流量 :13000 16000m3/h ;钢包材质 :采用铝镁碳砖和尖晶石浇注料。0036 LF 钢包精炼炉主要工艺参数 :0037 采用一块底吹透气砖,实行底吹精炼 ( 全部使用氩气 )。钢包烘烤 :采用蓄热式烘烤装置(使用焦炉煤气)。精炼系统 :炉后在线吹氩和喂线 ;80吨双工位LF钢包精炼炉,加说 明 书CN 104498805 A5/7 页7热能力 3 5 /min,功率 14MVA。0038 连铸主要工艺参数 :0039 5 机 5 流小方坯连铸机基本弧半径:R10m;浇注断面:150mm150mm;定。
16、尺长度:3.8 12m。断面 :150mm150mm。拉速 :1.5 3m/min,平均 2.5m/min。结晶器 :铜管长度1000mm。结晶器振动型式 :正弦振动。频率 :60 240 次 / 分。振幅 5mm。液面自动控制方式 :Ce137 放射源。检测精度 :3mm。结晶器水流量 :160m3/h。电磁搅拌规格参数 :电磁搅拌器额定电流 :350A ;额定电压 :380V。视在功率 :230KVA 有功功率 :40KW(max) 频率 :2 8Hz(6Hz)。绝缘等级 :H 级。结晶器水流量 :150m3/h。红外定尺控制系统 :检测定尺长度 9 12m ;引锭杆形式 :挠性链式引锭杆。
17、。0040 实施例 1 :炉号 6A2013820041 转炉冶炼 :0042 铁水条件 C:4.25,Si:0.56,Mn:0.51,P:0.12,S:0.022,温度 :1318。0043 炉料结构 :铁水加入量 68.4 吨,废钢 4.4 吨。0044 头批脱磷渣消耗 :石灰 850kg,轻烧白云石 1099kg ;奥矿 1900kg ;耗氧量 880m3/N ;吹 炼 时 间 :238 秒 ;半 钢 温 度 :1320 。 半 钢 渣 样 :CaO :42.09 ,SiO2:21.46 ,TFe:11.71,R :1.96。转炉终点 :C :0.14,P :0.014,S :0.018。
18、。终点渣样 :CaO :46.43,SiO2:13.44,TFe :17.82,R :3.46。出钢温度 1610。出钢时间 5 分 21 秒,渣后 34mm。脱氧合金化 :微氮增碳剂 6kg/ 吨钢 ;硅钙钡 2kg/ 吨钢 ;锰铁 450kg,硅铁 150kg,碳素铬铁 110kg。0045 LF 钢包精炼炉 :0046 石灰 910kg ;精炼渣 112kg ;埋弧渣 145kg ;萤石 180kg ;铝矾土 100kg ;硅铁粉100kg ;硅钙线 1m/ 吨钢 ;软吹氩流量 65NL/min,时间 12 分 30 秒 ;精炼结束出站 ao :9.8ppm。0047 连铸工艺 :004。
19、8 结晶器电磁搅拌参数 :380A、4Hz ;结晶器水流量 120t/h,二次冷却选用 0.75L/kg比水量 ;中包钢水过热度 25 ;拉速 1.80m/min。0049 SWRH82B 各工位碳、氮含量变化 :转炉 (C :0.15 ;N :0.0016 ) 进 LF 炉(C :0.65 ;N :0.0017 ) 出 LF 炉 (C :0.75 ;N :0.002 ) 中 包 (C :0.76 ;N :0.0021 ) 轧材 (C :0.76 ;N :0.0022 )。0050 实施例 2 :炉号 6A2013830051 转炉冶炼 :0052 铁 水 条 件 C:4.15 ,Si:0.4。
20、3 ,Mn:0.36 ,P:0.129 ,S:0.011 ,温 度 :1288。0053 炉料结构 :铁水加入量 69.1 吨,废钢 5.1 吨。0054 头批脱磷渣消耗 :石灰 1800kg,轻烧白云石 475kg ;奥矿 807kg ;耗氧量 900m3/N ;吹 炼 时 间 :242 秒 ;半 钢 温 度 :1399 。 半 钢 渣 样 :CaO :47.50 ,SiO2:20.41 ,TFe:11.05,R :2.31。转炉终点 :C :0.16,P :0.012,S :0.015。终点渣样 :CaO :52.53,SiO2:14.94,TFe :13.42,R :3.52。出钢温度 。
21、1612。出钢时间 5 分 25 秒,渣后 30mm。脱氧合金化 :微氮增碳剂 6kg/ 吨钢 ;硅钙钡 2kg/ 吨钢 ;锰铁 440kg,硅铁 155kg,说 明 书CN 104498805 A6/7 页8碳素铬铁 115kg。0055 LF 钢包精炼炉 :0056 石灰 912kg ;精炼渣 110kg ;埋弧渣 135kg ;萤石 150kg ;铝矾土 110kg ;硅铁粉 90kg ;硅 钙 线 1m/ 吨 钢 ;软 吹 氩 流 量 60NL/min,时 间 11 分 45 秒 ;精 炼 结 束 出 站ao:7.8ppm。0057 连铸工艺 :0058 结晶器电磁搅拌参数 :380A。
22、、4Hz ;结晶器水流量 120t/h,二次冷却选用 0.75L/kg比水量 ;中包钢水过热度 29 ;拉速 1.82m/min。0059 SWRH82B各工位氮含量变化 :转炉(C :0.16;N :0.0018)进LF炉(C :0.67;N :0.0020 ) 出 LF 炉 (C :0.77;N :0.0022 ) 中包 (C :0.77;N :0.0016 ) 轧材 (C :0.77 ;N :0.0025 )。0060 实施例 3 :炉号 6A2013840061 转炉冶炼 :0062 铁水条件 C:4.23,Si:0.56,Mn:0.51,P:0.12,S:0.025,温度 :1320。
23、。0063 炉料结构 :铁水加入量 68.4 吨,废钢 4.4 吨。0064 头批脱磷渣消耗 :石灰 850kg,轻烧白云石 1099kg ;奥矿 1900kg ;耗氧量 880m3/N ;吹 炼 时 间 :238 秒 ;半 钢 温 度 :1320 。 半 钢 渣 样 :CaO :44.66 ,SiO2:20.16 ,TFe:13.36,R :2.22。转炉终点 :C :0.15,P :0.012,S :0.018。终点渣样 :CaO :48.78,SiO2:15.22,TFe :13.01,R :3.21。出钢温度 1615。出钢时间 5 分 09 秒,渣后 39mm。脱氧合金化 :微氮增碳。
24、剂 6kg/ 吨钢 ;硅钙钡 2kg/ 吨钢 ;锰铁 450kg,硅铁 150kg,碳素铬铁 110kg。0065 LF 钢包精炼炉 :0066 石灰 880kg ;精炼渣 1102kg ;埋弧渣 150kg ;萤石 170kg ;铝矾土 110kg ;硅铁粉120kg ;硅钙线 1m/ 吨钢 ;软吹氩流量 66NL/min,时间 11 分 23 秒。0067 连铸工艺 :0068 结晶器电磁搅拌参数 :380A、4Hz ;结晶器水流量 120t/h,二次冷却选用 0.75L/kg比水量 ;中包钢水过热度 25 ;拉速 1.81m/min。0069 SWRH82B各工位氮含量变化 :转炉(C 。
25、:0.15;N :0.0022)进LF炉(C :0.70;N :0.0025 ) 出 LF 炉 (C :0.78;N :0.0026 ) 中包 (C :0.80;N :0.0028 ) 轧材 (C :0.81 ;N :0.0030 )。0070 实施例 4 :炉号 6A2013850071 转炉冶炼 :0072 铁水条件 C:4.2,Si:0.56,Mn:0.51,P:0.12,S:0.022,温度 :1318。0073 炉料结构 :铁水加入量 68.4 吨,废钢 4.4 吨。0074 头批脱磷渣消耗 :石灰 850kg,轻烧白云石 1099kg ;奥矿 1810kg ;耗氧量 870m3/N。
26、 ;吹 炼 时 间 :238 秒 ;半 钢 温 度 :1320 。 半 钢 渣 样 :CaO :42.09 ,SiO2:21.46 ,TFe:11.71,R :1.96。转炉终点 :C :0.14,P :0.014,S :0.018。终点渣样 :CaO :46.43,SiO2:13.44,TFe :17.82,R :3.46。出钢温度 1618。出钢时间 5 分 21 秒,渣后 34mm。脱氧合金化 :微氮增碳剂 6kg/ 吨钢 ;硅钙钡 2kg/ 吨钢 ;锰铁 450kg,硅铁 150kg,说 明 书CN 104498805 A7/7 页9碳素铬铁 110kg。0075 LF 钢包精炼炉 :。
27、0076 石灰 910kg ;精炼渣 112kg ;埋弧渣 145kg ;萤石 180kg ;铝矾土 100kg ;硅铁粉100kg ;硅钙线 1m/ 吨钢 ;软吹氩流量 65NL/min,时间 12 分 30 秒。0077 连铸工艺 :0078 结晶器电磁搅拌参数 :380A、4Hz ;结晶器水流量 120t/h,二次冷却选用 0.75L/kg比水量 ;中包钢水过热度 35 ;拉速 1.85m/min。0079 SWRH82B各工位氮含量变化 :转炉(C :0.14;N :0.0023)进LF炉(C :0.74;N :0.0026 ) 出 LF 炉 (C :0.81;N :0.0028 ) 中包 (C :0.83;N :0.0030 ) 轧材 (C :0.83 ;N :0.0033 )。说 明 书CN 104498805 A1/1 页10图1图2图3说 明 书 附 图CN 104498805 A。