[发明专利]一种含铝冷镦钢冶炼工艺

说明书

技术领域

    本发明属于冶金领域，涉及一种钢材冶炼工艺，具体地说是一种含铝冷镦钢冶炼工艺。

背景技术

冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢，用来冷镦成型制造各种机械标准件和紧固件，如螺栓、螺母、螺钉、铆钉、自攻螺钉等。因冷镦工艺要求该钢具有高的洁净度，控制钢中的Si、Al的含量，采用控制轧制和控制冷却工艺，避免出现马氏体、贝氏体和魏氏体组织，使钢材具有细晶和碳化物球化组织，以提高钢材的塑性和冷顶锻性能。国家标准对其表面质量、内在质量、成分均匀性、冷加工性能及尺寸精度均有较高的要求，既要有足够的强度，又要有良好的韧性和塑性。

冶炼冷镦钢的关键是要提高钢水的纯净度，降低钢水的非金属夹杂物含量。同时为保证获得良好的力学性能和冷镦性能，还要控制好钢中各元素成分。目前主要难点是控制钢中Si含量在较低水平以保证钢的冷镦性能，同时为保证钢水的纯净度，冶炼过程中采用Al脱氧，并控制钢中Al在较高水平，这给连铸浇注带来很大难题，Al高容易引起连铸水口结瘤，导致结晶器液面波动钢水卷渣，从而降低钢的纯净度甚至超标报废。

目前，多数钢厂采用高炉铁水－转炉－精炼－连铸生产工艺生产冷镦钢，但钢中Si含量不能稳定控制在较低水平。同时因用Al脱氧，连铸容易产生结瘤，不能实现多炉连浇，钢水纯净度也低，间接的增加了生产成本。为保证连铸开浇，部分钢厂采用其它相近但钢中Al含量较低的钢种进行过渡，造成非计划钢种较多。

如何降低钢中Si含量同时提高Al含量，并保证钢水可浇性成为各钢厂技术攻关的主要难题。

发明内容

    本发明的目的是提供一种含铝冷镦钢冶炼工艺，采用该工艺能降低钢中Si含量，同时提高Al含量，并保证钢水可连续浇注。

一种含铝冷镦钢冶炼工艺，其特征在于：该工艺包括高炉铁水、转炉、精炼、连铸，具体要求如下：

（1）铁水要求：P≤0.10%、0.30%≤Si≤0.50%、S≤0.030%、铁水温度≥1280℃；

（2）转炉精炼用石灰、萤石要求：石灰:CaO≥85％，活性度≥280，周转时间不超过24小时；萤石中SiO₂≤6％；

（3）钢包要求，新包、中修包以及上炉冶炼Si大于0.30％以上的钢包不得用于冶炼冷镦钢；钢包包沿、包底不得有冷钢、渣。同时采用专用的加引流砂装置对钢包水口填引流砂操作，保证连铸时，水口100％自开；

（4）转炉出钢时钢水中碳含量≥0.010％，并保证钢水至精炼炉温度1580℃以上，出钢过程采用挡渣操作，确保不下渣；

（5）转炉出钢过程中采用低Si预熔渣或精炼剂代替部分石灰和萤石，快速造渣，使出钢过程中脱氧产生的夹杂物及时上浮去除，同时减少出钢过程辅料带入的Si量。精炼过程补加少量石灰及萤石造渣，终渣碱度控制在5.0-10，渣中SiO2含量控制 6％－10％；减少精炼过程的回硅量；

（6）出钢过程合金化保证各元素配加到位，精炼过程进行微调，以脱氧为主要任务；

（7）出钢采用Al块预脱氧，同时保证至精炼炉Al在0.06％－0.07％左右，精炼炉视Al损失情况在冶炼10分钟后一次性调到位，后期不再进行调Al操作；

（8）精炼炉脱氧剂采用电石＋铝粒搅拌后进行渣面脱氧，禁止使用含Si材料；

（9）精炼白渣保持25min以上，精炼结束喂纯钙线对钢水中夹杂物进行变形处理，使高熔点的Al2O3形成低熔点的12CaO·7Al₂O₃。喂线后吹氩软搅拌（渣面微微波动）25分钟以上，保证夹杂物有足够的时间上浮；

（10）连铸时，因开浇过程中不可避免存在钢水二次氧化，因此在中包冲击区及各流之间采用加纯Ca线。使中包内因二次氧化生成的Al2O3与Ca反应生成低熔点的钙铝酸盐得以上浮去除，避免了开浇堵水口造成结瘤。因此开浇第一炉可以不采用其它无铝钢种过渡；

（11）钢包至结晶器钢水全程采用全保护浇注，钢包到中间包长水口采用氩封保护，中包使用挡渣墙及双层覆盖剂，开浇前向中包充氩气，确保中包中氧浓度降到最低；

（12）连铸拉速控制在1.7－1.9m/min，过热度控制在20－35℃，二冷采用气雾冷却。