[发明专利]超低碳超低硅锰电极扁钢及其生产方法和应用

说明书

本发明公开一种超低碳超低硅锰电极扁钢的生产方法,通过对入炉铁水进行转炉炼钢；对转炉出钢后钢水进行两次LF炉精炼；对精炼后的钢水进行RH真空处理；而后进行连铸和轧制，从而制得一种超低碳超低硅锰电极扁钢，该项技术能消除连铸坯皮下气泡，保证钢水的可浇性，浇铸成型的铸坯可直接轧制电极扁钢，解决了超低碳超低硅锰电极扁钢采用方坯连铸工艺流程生产难度极大的问题，实现了对超低碳超低硅锰电极扁钢中碳含量≤0.003％，硅含量≤0.006％，锰含量≤0.03％，T[O]≤0.0020％，电阻率(20℃时)≤1.3×10supgt;‑7/supgt;Ω·m的控制，在电解铝的生产过程中能够极大的节约电能，实现生产成本的大幅度降低。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种超低碳超低硅锰电极扁钢及其生产方法和应用。

背景技术

近年来，由于铝及其合金具备各方面良好的性能，在汽车工业、航空航天、轨道交通与日常生活等领域中已被广泛应用。电解铝行业电力成本约占电解铝企业总成本的45％。电极扁钢也叫阴极钢棒，是电解铝厂用于阴极导电棒的消耗性材料。电极扁钢作为阴极安装在电解槽中，可以起到均匀分布电流，改善铝液水平电流，降低电解铝生产过程的电耗，实现生产成本的大幅度降低。

现阶段常用的成熟的电极扁钢材料有Q195、Q215、SAE1006等碳素钢，尤其以SAE1006钢为典型代表钢种。SAE1006钢其主要合金成分的重量配比为C≤0.06％、Si≤0.07％、Mn0.25％～0.40％，属于低碳低硅钢种，因其材料易于取得，生产成本较低，硬度符合要求，因而得到广泛应用。

随着绿色概念的不断普及，全球对生态环境重视程度的日益提高，国家新宏观调控政策的出台，企业面临节能减排的压力越来越大。我国电解铝行业节能减排面临的压力也越来越大，对超高导电率电极扁钢的需求也日益旺盛。电极扁钢的导电性越高，电解铝生产过程中电流损耗越小，提高电极扁钢的导电性可以有效的节约电能，进一步实现电解铝行业的绿色制造。

碳元素能够有效提高钢材的屈服点和抗拉强度，而对于电极扁钢，当碳含量过高时，会影响扁钢材的焊接性能，并且会造成晶格畸变，传导电子在输送过程中存在散射，造成电阻增加，导电性能下降，电解铝生产过程电耗上升，成本增加。

硅元素能够显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉性能，而对于电极扁钢，过高的硅含量会导致晶界氧化，致使电极扁钢导电性能下降。

锰元素是一种良好的脱氧剂和脱硫剂，同时能提高钢材的韧性和强度，而对于电极扁钢，过高的锰含量会降低钢材的抗腐蚀性能及焊接性能，并且会造成晶格畸变，形成位错等晶体缺陷，电子传导过程中发生散射，导电性能下降，电解铝生产过程电耗上升，成本增加。

目前成熟应用的典型低碳低硅SAE1006电极扁钢，因其材料易于取得，生产成本较低，硬度符合要求，因而得到广泛应用，但其高温下的导电性制约了其进一步发展。因此，在现有洁净钢冶炼技术条件下，为积极践行绿色发展理念，电解铝行业对电极扁钢的要求是超低电阻率、超高导电性能，以最大限度降低电解铝生产过程的电耗。为保证钢材的超导电性能，电极扁钢向超低碳、超低硅锰方向发展，超低碳超低硅锰电极扁钢的典型代表钢种为YT2，通常要求碳含量≤0.003％、硅含量≤0.006％、锰含量≤0.03％，电阻率20℃时≤1.3×10^-7Ω·m。

而对于超低碳、超低硅锰钢种的冶炼，生产过程控制难度极大。冶炼超低碳超低硅锰钢种，为了避免钢中硅含量超标，常采用铝质脱氧剂进行钢水脱氧。一方面，为了确保连铸过程浇注的顺利进行，通常将钢水的氧含量控制在0.004～0.006％，此时钢水铝含量＜0.01％，钢水的可浇性较好，但连铸坯易产生皮下气泡，轧制后造成轧材气泡缺陷；另一方面，为避免连铸坯产生皮下气泡缺陷，通常将钢水的铝含量控制在0.02～0.04％，脱氧较为充分，但在连铸浇注过程中易造成水口结瘤，致使生产过程中断，同时水口结瘤物会被钢流冲入结晶器不能上浮，成为铸坯中大颗粒夹杂物，最终影响产品质量。