本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能型變壓器鐵芯用高si純鐵及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

節(jié)能型變壓器屬于替代硅鋼變壓器用途的節(jié)能型產(chǎn)品，鐵芯作為變壓器的主要組成部分之一，其性能的好壞將直接影響到變壓器能否經(jīng)濟可靠地運行。磁感應(yīng)強度高、鐵損低是其重要的特性，磁感應(yīng)強度代表材料的磁化能力，鐵芯的磁感應(yīng)強度越高，激磁電流（即空載電流）越低，銅損和鐵損都降低，可節(jié)省電能。同時高磁感鐵芯的磁致伸縮低，可以大大降低變壓器的噪音，減少環(huán)境污染。

一般變壓器的鐵芯生產(chǎn)中需要以純鐵為原料。為保證變壓器的性能、提高電力轉(zhuǎn)換效率，下游廠家對原料純鐵成分提出較高的要求，s、p元素要少，氧元素低，夾雜物要少等等。而加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導(dǎo)率，降低矯頑力、鐵芯損耗（鐵損）和磁時效，因此后續(xù)冶煉過程中，需要在原料純鐵中繼續(xù)加入大量的si元素，但會給高si的鐵芯帶來雜質(zhì)元素升高的問題。

因此亟需國內(nèi)鋼廠開發(fā)新型材料滿足其需要，我們根據(jù)用戶的需要，對后續(xù)用戶的熔煉工藝進行了分析，并從成分、夾雜物控制、工藝工序配合等方面對鋼種生產(chǎn)進行了設(shè)計優(yōu)化。純鐵鋼種工藝一般采用轉(zhuǎn)爐-rh爐-連鑄的工藝，邢鋼依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備合理的組織工藝路線，采用了轉(zhuǎn)爐-lf爐-rh爐-連鑄大方坯的工藝路線，開發(fā)的高si原料純鐵大方坯，避免用戶后續(xù)加入太多的si元素而導(dǎo)致電磁性能下降，滿足了下游企業(yè)的使用要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種節(jié)能型變壓器鐵芯用高si純鐵及其生產(chǎn)方法，該方法生產(chǎn)超低碳高si純鐵，滿足用戶對降低節(jié)能型變壓器鐵芯熔煉雜質(zhì)含量的需求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種節(jié)能型變壓器鐵芯用高si純鐵，所述高si純鐵的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量如下：c≤0.006%，si：1.80～2.20%，mn≤0.060%，p≤0.010%，s：0.006%，alt≤0.004%，ti≤0.003%，o≤0.006%，n≤0.005%，ni≤0.020%，cr≤0.030%，cu≤0.020%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明還提供一種上述節(jié)能型變壓器鐵芯用高si純鐵的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序；所述連鑄工序，連鑄大方坯化學(xué)成分及重量百分含量為：c≤0.006%，si：1.80～2.20%，mn≤0.060%，p≤0.010%，s：0.006%，alt≤0.004%，ti≤0.003%，o≤0.006%，n≤0.005%，ni≤0.020%，cr≤0.030%，cu≤0.020%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述鐵水預(yù)處理工序，預(yù)處理脫硫，控制鋼水中s≤0.006%。

本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，轉(zhuǎn)爐冶煉前期采用倒渣工藝，倒掉含高p、mn的氧化渣；后期采用高拉補吹工藝，控制鋼水c≤0.06%、鋼水溫度≤1620℃。

本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，出鋼氧含量控制在≤800ppm，采用鋁塊進行預(yù)脫氧，鋁塊加入量為0.5-1.0kg/噸鋼。

本發(fā)明所述lf爐精煉工序，控制進站后鋼水氧含量≤500ppm，升溫至1640～1660℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌。

本發(fā)明所述lf爐精煉工序，加熱完畢進行定氧操作，關(guān)閉鋼包底吹氣，向渣面上加入精煉鋼包渣改質(zhì)劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應(yīng)過后，蘸渣樣觀察爐渣顏色，終渣綠玻璃渣或透明色，渣中feo≤5.0%；精煉鋼包渣改質(zhì)劑的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：cao：20～28%，al2o3：23～30%，sio2：2～8%，s：0～0.15%，p：0～0.05%，al：37～43%。

本發(fā)明所述rh爐脫碳合金化工序，lf爐出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制≤100pa；ob結(jié)束后，控制脫碳環(huán)流時間≥8min，脫碳結(jié)束后定氧。

本發(fā)明所述rh爐脫碳合金化工序，脫碳結(jié)束后，加入微鋁硅鐵進行脫氧合金化，加入量為30kg/噸，鋼水溶解氧含量控制≤30ppm，環(huán)流3-5min復(fù)壓，保持軟吹4-6min。

本發(fā)明所述連鑄工序，鋼水rh離站后，上連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結(jié)晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度控制在1540-1560℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在50～80nl/h。

本發(fā)明的設(shè)計思路：

1.為了使用戶節(jié)省后期熔煉過程中加入金屬硅，避免了更多的雜質(zhì)元素進入鋼中，提高了節(jié)能型變壓器鐵芯的電磁性能，本發(fā)明在原料純鐵鋼中增加了si含量，含si量可達(dá)到1.80-2.20%，達(dá)到了下游企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能型變壓器鐵芯的成本降低、質(zhì)量提升的目的。

2.為了降低鋼中雜質(zhì)元素采用了鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐倒渣、滑板擋渣、鋼水終脫氧采用微鋁硅鐵，較高的鋼中溶解氧等工藝措施，目的是利用上述工藝生產(chǎn)出純凈的高si純鐵方坯，滿足用戶降低節(jié)能型變壓器鐵芯熔煉雜質(zhì)含量的需求。

3.在rh爐后期加入大量的微鋁硅鐵，進行合金化處理，得到了高si的鋼水，同時其他元素沒有明顯的變化。

4.為降低鋼中al元素，采用鋼水中含有富余氧的半沸騰鋼的工藝進行連鑄，為此在lf、rh進行了頂渣改制，避免了方坯澆鑄帯氧鋼水產(chǎn)生的絮流和氣泡現(xiàn)象。

5.為了保證鋼中al、ti元素的極低水平，因此采用了不完全的脫氧方式，鋼中存在部分溶解氧，平衡了鋼種al、ti含量，同時在鋼水終脫氧過程中不使用含al、ti的微鋁硅鐵，避免了鋼中al、ti含量的升高。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明提供了節(jié)能型變壓器鐵芯用高si純鐵的生產(chǎn)方法，采用鐵水預(yù)處理脫硫、轉(zhuǎn)爐脫碳、lf脫硫升溫、rh深脫碳及合金化，得到了碳含量極低，s、p、al、ti、o、c、mn等元素均處于較低的含量范圍，si成分較高的純鐵產(chǎn)品。2、避免了用戶后期熔煉加入金屬硅，減少了更多的雜質(zhì)元素進入鋼中，提高了節(jié)能型變壓器鐵芯的電磁性能，滿足了用戶對成本降低、質(zhì)量提升的需求。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

實施例1

高si純鐵化學(xué)成分及重量百分含量為：c：0.006%，si：2.20%，mn：0.060%，p：0.010%，s：0.006%，alt：0.004%，ti：0.003%，o：0.006%，n：0.005%，ni：0.020%，cr：0.030%，cu：0.020%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

本實施例高si純鐵方坯的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序，具體步驟如下：

1）鐵水預(yù)處理：鐵水預(yù)處理脫硫，入爐鐵水s：0.006%。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉：轉(zhuǎn)爐爐容80噸，在轉(zhuǎn)爐冶煉前期采用倒渣工藝，渣料化好后倒出1/2熔渣，繼續(xù)冶煉；后期采用高拉補吹工藝，鋼水出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，鋼水氧含量800ppm，加入鋁塊0.5kg/噸鋼進行預(yù)脫氧，鋼水出鋼溫度1620℃，終點成分：c：0.060%，si：0.002%，mn：0.04%，s：0.006%，p：0.009%。

3）lf爐精煉：lf進站后，鋼水氧含量500ppm，升溫至1660℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌；加熱完畢進行定氧操作，并關(guān)閉鋼包底吹氣，向渣面撒入精煉鋼包渣改質(zhì)劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應(yīng)過后，蘸渣樣終渣為綠玻璃渣，渣中feo為5.0%。精煉鋼包渣改質(zhì)劑的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：cao：28%，al2o3：30%，sio2：8%，s：0.15%，p：0.05%，al：43%。

4）rh脫碳合金化：lf爐的出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制100pa；ob結(jié)束后，脫碳環(huán)流時間8min，脫碳結(jié)束定氧；脫碳結(jié)束后，加入2400kg微鋁硅鐵進行脫氧合金化，測量鋼水溶解氧30ppm；環(huán)流3min后復(fù)壓，軟吹時間5min。

5)連鑄：鋼水rh離站后，上大方坯連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結(jié)晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度1560℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在80nl/h，得連鑄大方坯；連鑄大方坯化學(xué)成分及重量百分含量為：c：0.006%，si：2.20%，mn：0.060%，p：0.010%，s：0.006%，alt：0.004%，ti：0.003%，o：0.006%，n：0.005%，ni：0.020%，cr：0.030%，cu：0.020%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

實施例2

高si純鐵化學(xué)成分及重量百分含量為：c：0.005%，si：1.80%，mn：0.050%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.003%，o：0.005%，n：0.004%，ni：0.015%，cr：0.018%，cu：0.017%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

本實施例高si純鐵方坯的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序，具體步驟如下：

1）鐵水預(yù)處理：鐵水預(yù)處理脫硫，入爐鐵水s：0.005%。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉：轉(zhuǎn)爐爐容80噸，在轉(zhuǎn)爐冶煉前期采用倒渣工藝，渣料化好后倒出1/2熔渣，繼續(xù)冶煉；后期采用高拉補吹工藝，鋼水出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，鋼水氧含量700ppm，加入鋁塊0.6kg/噸鋼進行預(yù)脫氧，鋼水出鋼溫度1618℃，終點成分：c：0.045%，si：0.003%，mn：0.05%，s：0.005%，p：0.008%。

3）lf爐精煉：lf進站后，鋼水氧含量450ppm，升溫至1640℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌；加熱完畢進行定氧操作，并關(guān)閉鋼包底吹氣，向渣面撒入精煉鋼包渣改質(zhì)劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應(yīng)過后，蘸渣樣終渣為綠玻璃渣，渣中feo為4.0%。精煉鋼包渣改質(zhì)劑的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：cao：20%，al2o3：23%，sio2：2%，s：0%，p：0%，al：37%。

4）rh脫碳合金化：lf爐的出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制90pa；ob結(jié)束后，脫碳環(huán)流時間10min，脫碳結(jié)束定氧；脫碳結(jié)束后，加入2400kg微鋁硅鐵進行脫氧合金化，測量鋼水溶解氧25ppm；環(huán)流5min后復(fù)壓，軟吹時間6min。

5)連鑄：鋼水rh離站后，上大方坯連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結(jié)晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度1540℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在50nl/h，得連鑄大方坯；連鑄大方坯化學(xué)成分及重量百分含量為：c：0.005%，si：1.80%，mn：0.050%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.003%，o：0.005%，n：0.004%，ni：0.015%，cr：0.018%，cu：0.017%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

實施例3

高si純鐵化學(xué)成分及重量百分含量為：c：0.004%，si：2.00%，mn：0.035%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.002%，o：0.004%，n：0.004%，ni：0.010%，cr：0.015%，cu：0.010%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

本實施例高si純鐵方坯的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、lf爐精煉、rh爐脫碳合金化、連鑄工序，具體步驟如下：

1）鐵水預(yù)處理：鐵水預(yù)處理脫硫，入爐鐵水s：0.005%。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉：轉(zhuǎn)爐爐容80噸，在轉(zhuǎn)爐冶煉前期采用倒渣工藝，渣料化好后倒出1/2熔渣，繼續(xù)冶煉；后期采用高拉補吹工藝，鋼水出鋼采用滑板擋渣，控制下渣量，鋼水氧含量800ppm，加入鋁塊1.0kg/噸鋼進行預(yù)脫氧，鋼水出鋼溫度1610℃，終點成分：c：0.040%，si：0.003%，mn：0.05%，s：0.005%，p：0.007%。

3）lf爐精煉：lf進站后，鋼水氧含量480ppm，升溫至1650℃，鋼包底部采用氬氣強攪拌；加熱完畢進行定氧操作，并關(guān)閉鋼包底吹氣，向渣面撒入精煉鋼包渣改質(zhì)劑+鋁粒進行頂渣改制操作，反應(yīng)過后，蘸渣樣終渣為綠玻璃渣，渣中feo為2.0%。精煉鋼包渣改質(zhì)劑的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：cao：23%，al2o3：25%，sio2：4%，s：0.07%，p：0.02%，al：38%。

4）rh脫碳合金化：lf爐的出鋼鋼水運至rh爐進行脫碳操作，進站后定氧；采用ob工藝進行脫碳，ob開始后采用全泵抽真空處理，真空度控制80pa；ob結(jié)束后，脫碳環(huán)流時間11min，脫碳結(jié)束定氧；脫碳結(jié)束后，加入2400kg微鋁硅鐵進行脫氧合金化，測量鋼水溶解氧18ppm；環(huán)流4min后復(fù)壓，軟吹時間4min。

5)連鑄：鋼水rh離站后，上大方坯連鑄機澆鑄成325mm×280mm大方坯，大包采用長水口保護，結(jié)晶器采用浸入式水口進行全程保護澆注，中包溫度1550℃，拉速0.7m/min，塞棒吹氬流量在65nl/h，得連鑄大方坯；連鑄大方坯化學(xué)成分及重量百分含量為：c：0.004%，si：2.00%，mn：0.035%，p：0.008%，s：0.005%，alt：0.003%，ti：0.002%，o：0.004%，n：0.004%，ni：0.010%，cr：0.015%，cu：0.010%，其余為fe與不可避免的雜質(zhì)。

以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。