控制低碳低硅冷鐓鋼鋼水回硅反應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種控制低碳低硅冷鐓鋼鋼水回硅反應(yīng)的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，低碳低硅冷鐓鋼由于冷成型性能良好，廣泛用于制造標準件，非標準緊 固件及各種機械零件，如螺栓、螺母、螺釘、插銷以及汽車、電氣設(shè)備專用件中。低碳低 硅冷鐓鋼的化學成分中碳、硅、硫、磷按照國標一般不設(shè)上限要求，尤其是硅，國標要求 [Si] < 0. 10wt%，其結(jié)果是由于過程控制的微小波動，如轉(zhuǎn)爐后吹或擋渣不理想下渣，經(jīng)過 LF爐處理后也常常造成回硅反應(yīng)，使得鋼水中增[0]，增的少量[0]會與[Al] (s)發(fā)生反 應(yīng)，形成Al2O3夾雜，這種夾雜難于形成大團簇，這些小顆粒難上浮的Al 203夾雜會對鋼水造 成污染，使鋼水發(fā)粘，從而降低鋼水流動性能，甚至會帶來連鑄事故停澆、鋼材夾雜較多、性 能不合格等問題，還會嚴重影響生產(chǎn)的順行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能有效地減少Al2O3在LF爐工序不再生成的 控制低碳低硅冷鐓鋼鋼水回硅反應(yīng)的方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其包括轉(zhuǎn)爐工序和精煉工序， 特征在于：所述轉(zhuǎn)爐工序中，Si含量不大于0. 03% ;所述精煉工序，精煉成白渣后再加入硅 鐵，使得鋼水精煉后出站Si含量控制在0. 04~0. 10wt%。
[0005] 進一步的，本發(fā)明所述鋼水精煉后出站Si含量控制在0. 04~0. 06wt%。
[0006] 本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐工序中，出鋼采取滑板擋渣，下渣量控制在5Kg/t以內(nèi)。
[0007] 本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐工序，采取含鋁脫氧劑脫氧。
[0008] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明通過控制鋼水在不同工序、不 同時間段，即轉(zhuǎn)爐工序和精煉工序不同的硅含量，實現(xiàn)鋼水的不回硅或微量回硅，精煉后期 降低形成彌散狀固態(tài)Al 2O3的幾率，從而實現(xiàn)純凈鋼水，降低鋼水不流事故率，提高鑄坯質(zhì) 量，實現(xiàn)生產(chǎn)穩(wěn)定順行，降低工序成本。采用本發(fā)明可降低回爐鋼水90%左右，效益可觀，同 時能有效的降低鋼材中的夾雜量；可使鋼水不流事故率降低95%以上，生產(chǎn)長久持續(xù)穩(wěn)定， 質(zhì)量穩(wěn)定提升，質(zhì)量異議降低了 75%以上。
【附圖說明】
[0009] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0010] 圖1是常規(guī)方法所得鑄坯樣中的簇狀A(yù)l2O3夾雜； 圖2是常規(guī)方法所得鑄坯樣中的單體Al2O3夾雜； 圖3是本發(fā)明方法所得鑄坯樣中的Al2O3夾雜； 圖4是本發(fā)明方法所得鑄坯樣中的Al2O3夾雜。
【具體實施方式】
[0011] 本控制低碳低硅冷鐓鋼鋼水回硅反應(yīng)的方法采取調(diào)整鋼水[Si]含量的措施來控 制鋼水回硅反應(yīng)，從而控制由于回硅反應(yīng)造成的鋼水增[0]，增的少量[0]再和[Al] (S)發(fā) 生反應(yīng)，形成Al2O3夾雜，這種夾雜難于形成大團簇或經(jīng)過鈣處理后形成12Ca07Al 203而上浮 排除；回硅反應(yīng)方程式： 3 (SiO2) + 4 [Al] = 3 [Si] + 2 (Al2O3) AG0 = -658027. 31 + 107. IT J/mol 有目的的控制鋼水中[Si]含量，來阻止上式反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，使得因回硅反應(yīng) 而產(chǎn)生的Al2O3在LF爐工序不再生成，避免了小顆粒難上浮的Al 203夾雜對鋼水的污染，使 鋼水發(fā)粘。轉(zhuǎn)爐渣及吹氬后鋼包頂渣的成分見表1。
[0012] 表1 :轉(zhuǎn)爐渣及吹氬后鋼包頂渣的成分
表1是采用本方法后，本廠轉(zhuǎn)爐渣及吹氬后鋼包頂渣的成分控制情況，從上表可以明 顯看出，氬后鋼包頂澄的成分W (Si02)含量仍然含5. 42%，這是由于出鋼下澄或合金中含娃 脫氧帶來的，理論上講該值越低越理想，這也是控制回硅反應(yīng)的關(guān)鍵點；w(A1203)含量為 24. 83%，這是由于轉(zhuǎn)爐出鋼加鋁脫氧的產(chǎn)物，經(jīng)過鈣處理后能夠形成液態(tài)的12Ca0 · 7A1203 上浮排除。
[0013] 120噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的吹氧時間僅僅是16分鐘左右，在這短短的時間內(nèi)要 完成造渣、脫碳、脫磷、脫硫、去氣、去除非金屬夾雜物及升溫等基本任務(wù)。
[0014] 下面對吹氧過程進行進行簡要描述： 1、吹煉前期300秒的時間里，F(xiàn)e、Si、Mn元素即被大量氧化，而且Si的含量降到很低， 幾乎為痕跡量(一般0. 01%以下為痕量，0. 01~1%為微量)，余錳一般為0. 07~0. 14% ;繼 續(xù)吹煉，它們不再氧化。其反應(yīng)式如下：
[Fe]十{02} = (FeO); 2 (FeO) + {02} = (Fe2O3); (Fe2O3) + [Fe] = 3 (FeO)；
[Si] + {02} = (SiO2);
[Si] +2 (FeO) = {Si02}+2[Fe]； (SiO2) + 2 (CaO) = (2Ca0Si02)；
[Μη] + {02} = (MnO);
[Μη] + (FeO) = (MnO)+ [Fe]；
[Μη]十[0] = (MnO)。
[0015] 2、在Si、Mn被氧化的同時，碳也被少量氧化，當Si、Mn氧化基本結(jié)束后，爐溫達到 1450°C以上時，碳的氧化速度迅速提高。吹煉后期，脫碳速度又有所降低，反應(yīng)式如下：
[C]十{02} = {C0};
[C] + (FeO) = {CO} + [Fe]；
[C] + [0] = {C0} 〇
[0016] 3、轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于石灰的逐漸渣化，渣中CaO的含量不斷地升高。堿性氧化 性爐渣迅速形成，在吹煉的380秒左右的時間內(nèi)，磷迅速氧化，降至0. 02%以下。脫P反應(yīng) 如下： 2 [P] +5 (FeO) + 3 (CaO) = (3Ca0P205) + 5 [Fe]； 2[P]十 5(Fe0) +4(CaO) = (4Ca0P205) + 5 [Fe]。
[0017] 4、硫在轉(zhuǎn)爐下槍開吹后下降不明顯，在吹煉的中、后期，高堿度活性渣形成后，溫 度升高才得以脫除。其反應(yīng)式如下：
[FeS] + (CaO) = (FeO) + (CaS)；
[FeS] + (MnO) = (FeO) + (MnS)； (CaS) + 3 (Fe2O3) = {S02} + 6 (FeO) + (CaO)； (CaS) + {02} = {S02} + (CaO)。
[0018] 5、轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后，將鋼水出到鋼包過程中進行脫氧合金化，并調(diào)整鋼水中的酸 溶鋁，加入改質(zhì)劑。出鋼過程全程吹氬，脫氧合金化后再保持吹氬3分鐘，確保反應(yīng)充分，成 分均勾。
[0019] 將鋼水中的氧[0]脫除，形成氧化物產(chǎn)物，只有迅速使脫氧產(chǎn)物上浮排除才能降 低鋼水中氧化物夾雜，達到去除鋼水中一切形式氧含量的目的。脫氧工藝有3種： (1)用Si+Mn脫氧，形成的脫氧產(chǎn)物可能有：固相的純SiO2;液相的MnOSiO2;固溶體 MnO-FeO。通過控制合適的w(Mn)/w(Si)比，能得到液相的MnOSiO2產(chǎn)物，夾雜物易于上浮 排除。
[0020] (2)用Si+Mn+Al脫氧，形成的脫氧產(chǎn)物可能有薔薇輝石（2Mn0Al20 35Si02);硅鋁榴 石（3Mn0Al2033Si0 2) ;A1203 (wA1203>30%)。
[0021] 控制夾雜物成分在低熔點范圍，為此鋼中w[Al]彡0.006%，鋼中[0]溶可達 0.0020% (20ppm)而無 Al2O3沉淀，鋼水可澆性好，不堵水口，鑄坯不會產(chǎn)生皮下氣孔。
[0022] (3)用過量鋁脫氧：對于低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼中酸溶鋁[Al] s含量為0. 02%~ 〇· 04%，則脫氧產(chǎn)物全部為A1203。Al2O3恪點高達2050°C，在鋼水中呈固態(tài)；若Al 203含量多 鋼水的可澆性變差，易堵水口。另外，Al2O 3為不變形夾雜物，影響鋼材性能。需要在精煉工 序經(jīng)過Ca線的鈣處理，改變A1203形態(tài)，形成低熔點12Ca07A1203才能上浮排除。