超低碳if钢生产工艺流程的选择

超低碳if钢生产工艺流程的选择

if钢是一种国内需求大、生产技术难度大的材料。国内目前多家企业采用传统工艺流程生产IF钢产品。针对唐钢现有工艺设备,通过多次试验生产,最终在唐钢薄板坯连铸连轧生产线成功实验生产IF钢,目前产品主要定位在汽车内板及冲压用件,2011年已顺利达产,月产量3000t。1反渗透膜的过滤IF钢的内控成分及目标值见表1。可以看出,硫的控制目标含量小于0.006%,需要进行铁水预处理,碳的含量是小于0.003%,碳的含量较低需要选择RH进行精炼。所以,为了最终达到IF钢的成分要求和力学性能的要求,确定IF钢生产的工艺流程为:铁水预处理脱硫→顶底复吹转炉冶炼→RH精炼→薄板坯铸连轧。2控制钢水净度的措施2.1预处理、粉、到炉为了保证钢中杂质元素[S]尽量低,采用单吹颗粒镁铁水预处理脱硫,铁水加入聚渣剂后扒渣1次后,喷粉脱硫,静止3min后再加入聚渣剂,再次喷粉、扒渣,保证入炉铁水[S]≤0.003%。2.2转炉终点[c]的影响及措施唐钢第一钢轧厂拥有三座公称容量150t的顶底复吹转炉,氧枪吹氧流量为40000Nm3/h,采用≥0.08m3/(t·min)的全程氩气底吹。转炉的终点[C]控制水平可以到0.055%以下,但是终点[C]控制太低,钢水过氧化性强,即钢中的氧含量过高影响钢的质量。温度控制:采用高温带氧出钢,终点温度≥1700℃,氧位控制在300×10-6～900×10-6。为了满足RH深脱碳工艺条件,转炉终点[C]不宜控制过高,主要因碳高RH喷溅严重,容易造成粘枪及堵塞合金加料口。图1为转炉实际生产终点碳氧积情况,碳氧积平均为0.0029%。对于超低碳IF钢,硫是有害元素,为了降低终点硫含量,严把原材料质量,选用低硫物料。转炉使用废钢加铁水冶炼,炉后加入石灰抑制钢水回硫。为防止出钢过程中回硫,降低钢渣氧化铁含量,出钢加入石灰提高钢渣钙铝比值至2.0～4.0之间,再加入缓释脱氧剂确保入RH钢渣氧化铁至10%以下。表2为唐钢转炉终渣成分和经过缓释脱氧剂改质后RH进站钢渣样成分。氮是一种有害元素。氮与铝结合生成AlN沉淀对IF钢的性能造成危害。为了严格控制钢中的[N]含量,采取以下措施:1)底吹全程采用氩气,出钢前加强氩气底吹流量;2)严禁出钢过程中加入铝锭等强脱氧剂,采用带氧出钢,若终点氧位≥1200×10-6,采用复合脱氧剂弱脱氧至700×10-6。氧是钢水中表面活性元素,大量氧原子占据钢水表面阻止氮向钢液中溶解和扩散;3)严格控制吹氩站底吹效果,控制底吹氩流量,避免钢液裸露,与空气接触吸氮,当加完改质剂后,关闭钢包底吹氩气。2.3碳处理至低碳排放唐钢第一钢轧厂RH设备的主要技术参数见表3。RH真快度≤200Pa、温度≥1580℃条件下,脱碳时间12min～15min,终脱碳氧位≥100×10-6,即可将碳处理至20×10-6以下,但要冶炼高档次汽车板即获得更低的碳含量,需要延长脱碳时间至20min以上,终脱碳氧位控制在200×10-6以上时,真快度≤100Pa时,可以达到理想值。RH不具备脱硫功能,为防止回硫、回磷,在冶炼前用一炉硫、磷较低的钢水涮真空槽,将碳处理至极限后开始冶炼IF钢。在RH精炼过程中强调一次性配铝,尽量减少二次补铝,钢水循环2min后加入钛铁循环8min后负压。2.4吹上切口工作原理开发初期,浇注超低碳钢种过程中,因钢水中Al2O3等夹杂物多,造成结晶器浸入式水口及上水口堵塞。钢水可浇性不好,连浇受阻,仅能浇注1炉,为此与院校合作,决定使用透气上水口,降低夹杂物蓄上水口几率,达到提高钢水连浇炉数的目的。吹氩上水口工作原理如图2所示。吹氩上水口内壁为透气层,氩气通过透气层在内壁形成氩气泡膜,氩气泡捕粘夹杂物,捕粘的夹杂物随氩气泡在结晶器内上浮,被保护渣吸附。同时氩气气泡膜阻止夹杂物粘附内壁,减缓夹杂物在内壁汇集,从而延长上水口内径缩小的趋势,提高钢水连浇炉数。经过使用10个浇次的吹氩透气上水口后,得出的结果见表4。受各工序周期不匹配影响,生产组织困难,目前仅限于4炉连浇,目前转炉处于炉役后期,出钢温度偏低,RH铝氧升温量大,个别炉次需要更换下水口,连浇炉数有待于进一步提高。3显微残余物的测定通过对精炼、连铸过程进行取样,并分析钢水和铸坯的洁净度,得出精炼、连铸过程钢中总氧和氮含量随工序的变化值,如图3、图4所示。由图3、图4可以看出,在RH进站时平均总氧含量为142×10-6,到RH精炼结束时钢液中平均总氧为48×10-6,表明RH精炼效果明显,在铸坯中平均总氧含量只有15×10-6,总氧含量的控制达到了较高的水平。在精炼和连铸过程中钢中平均氮含量变化不大,表明无明显的二次氧化发生。铸坯中每平方毫米中平均显微夹杂物的个数为2.13,并且没有观察到大于5μm的夹杂物(见表5)。表6为铸坯中大型夹杂物的含量。由表6可知铸坯中每10kg钢中平均大型夹杂物的含量为1.73mg。从钢中平均总氧含量、显微夹杂物和大型夹杂物的含量上可以看出唐钢采用铁水预处理脱硫→顶底复吹转炉冶炼→RH精炼→薄板坯铸连轧工艺生产的IF钢的洁净度水平达到了较高水平。4小体积、大安全唐钢采用铁水预处理脱硫→顶底复吹转炉冶炼→RH精炼→薄板坯铸连轧工艺成功地生产出超低