Q195-1低碳低硅钢的生产实践

资源类型:pdf 资源大小:610.00KB 文档分类:工业技术 上传者:田丰

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【作者】 陈晋  黄道昌  倪红卫 

【关键词】低碳低硅钢 成分控制 热带性能 

【出版日期】2005-02-28

【摘要】介绍了Q195-1低碳低硅钢的生产工艺,分析了影响其成分的因素及控制措施,指出将终点钢水w(C)准确控制在0.04%~0.05%和保证成品中w(Si)≥0.05%是其成分控制的关键。通过钢包喂Si- Al-Ca-Ba线,可以增加钢中Ca和Ba含量、减少夹杂物含量以及改变夹杂物形态,改善钢的力学性能。

【刊名】炼钢

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沸腾钢一般只用弱脱氧剂锰铁脱氧,并加少 量的铝块调节氧化性,钢水的含氧量高于与碳平 衡的氧含量。在浇铸过程中,随着温度降低和进 行结晶,[C]和[0」在凝固前沿发生液析和浓聚, 并进行反应,大量CO气泡引起模内钢水沸腾。 钢水在模内沸腾,有利于去除气体和夹杂物,减少 钢锭翻皮缺陷,钢锭表面质量较好;沸腾钢碳、硅 含量较低,具有较好的焊接、冲压及冷弯性能;沸 腾钢的金属收得率高,脱氧剂和耐材消耗少,其成 本也低〔}〕。由于沸腾钢具有这些优点,大多数国 家沸腾钢的产量曾经都占钢产量的4()%~ 50%,广泛用于板材、线材等大宗产品。 随着全连铸生产厂(车间)的不断涌现,这些 企业就需要利用连铸设备来生产沸腾钢的替代 品—低碳低硅钢,以继续占领市场。鄂城钢铁 股份有限公司(以下简称鄂钢)转炉炼钢厂于 2()00~2002年在其3()t转炉上进行了NQI 95低 碳低硅钢热带的试制工作,所试制热带的伸长率 大部分达到了己)36%的预期性能圈。但就强度 而言,试制钢仍比沸腾钢高,且铸坯皮下气泡时有 发生,废品量过大。为此,鄂钢转炉炼钢厂在此基 础上,通过进一步控制化学成分、调整脱氧制度、 规范转炉和连铸操作等手段,生产出一种性能指 标全部达到沸腾钢标准的Q195一1低碳低硅钢。 1化学成分和热带性能要求 鄂钢转炉炼钢厂所试制的Q195一1低碳低硅 钢化学成分和热带性能要求如表1所示。 2主要工艺参数 Q195一1低碳低硅钢生产主要工艺参数如表 2所示。 炼钢 第21卷 表1 Q195一1低碳低硅钢化学成分和热带性能要求 询/% P 5 Cu‘、/MPa 力学性能 占/% 砚0.洲 〔).20一0.4()镇〔).1() 镇().035〔0.()35(().〔)25 235~3()() af,/MPa 33()~345 )36 表2 Q195一1低碳低硅钢生产主要工艺参数 出钢温度/℃氢后温度/℃开浇温度/C 中包温度/℃ 冷却水/(耐·h一’) 结晶器二冷 拉速/(rn·min 1 64()~1 66()16()0~1 620 1 590~1 610 1 54()~1 560 130~14()20~35 1.6~1.8 3成分控制 3.1碳的控制 Q195一1低碳低硅钢的主要特点之一是钢中 含碳量较低,即w(O〔0.08%,影响碳成分控制 的主要因素有终点碳含量、合金含碳量和出钢量 等。 3.1 .1终点碳含量 吹炼终点钢水含碳量对碳成分的准确控制影 响较大,Q195一1钢生产要求钢水终点w(C)必须 小于0.05%。但钢中的w(C)<0.06%后,随着 碳含量的降低,钢水的氧化性就迅速增强。因此, 在保证成品钢w(O镇 0.08%的前提下,尽可能 地提高终点碳含量是十分必要的。 由于装人量不准、石灰用量过大等不正常操 作所造成的终点钢水含碳量过低,主要影响脱氧 铝块和Si一AI一C二Ba的回收率和钢水的脱氧状 况,而吹炼过程中因枪位控制过高,尤其是终点前 20一305枪位控制过高造成炉内钢水温度和成分 不均匀导致终点钢水w(C)过高(>0.()5%),将 会影响碳的准确控制,甚至会因碳高而报废。 因此,应通过采用合理的装人制度、正确控制 枪位、在终点前20一305枪位适当降低50一10() mm、精心操作保证终点碳一温协调等措施来控 制终点碳含量,确保w(C)控制在0.()4%一 0 .05%。 3.1.2合金含碳量的影响 鄂钢转炉炼钢厂使用的锰铁w(C)二 5.02%一6.6()%,用量一般在150一17()掩/炉,当 采用二(C)=5.02%的锰铁时,可以在终点w(C) 二0.05%一0.06%时出钢,而采用w(C)二 6.60%的锰铁时,必须在终点w(C)<0.05%时出 钢,否则将会造成碳成分超标。故冶炼Q195一1低 碳低硅钢时采用低碳锰铁是非常必要的。 3.1 .3出钢量的影响 在锰铁加人量相同的条件下,出钢量增大,由 锰铁合金所产生的增碳量减少。所以稳定转炉装 入量,规范转炉的操作稳定出钢量不仅对碳成分 控制极其重要,而且对其他成分的控制也是重要 的。 3.2硅成分的控制 这种钢的另一个特点是Si含量低,即二(Si) 镇0.10%,控制范围较窄。理论上认为,对于一 定Si、Mn、0含量的钢来讲,具有临界的C一Si含 量。在临界含量以上,凝固时不形成C(),在临界 C一Si含量以下,形成CO,即有气孔形成。鄂钢转 炉炼钢厂生产实践发现,当二(Si)<().()5%时铸 坯易产生皮下气泡,即凡发现产生皮下气泡的铸 坯其对应的成品中w(Si)一般都小于0.()5%。 影响硅成分控制的因素有终点钢水仁()」含 量、下渣情况、喂线量等。 3.2.1终点钢水[O〕含量的影响 出钢采用Al块和Si一Al一Ca一Ba脱氧,其中 Si一AI一Ca一Ba还起合金化作用,Si一Al一Ca一Ba的回 收率受钢水中[()]含量的影响是相当大的。从生 产实践来看,Si一AI一Ca一Ba的回收率波动范围相当 大,为50%一80%,主要与终点钢水含氧量的波 动有关,通常终点钢水w(())波动在(800一26()o) x 10一“,从而使硅成分的稳定控制相当困难,因此 Si一AI一Ca一Ba的加入时机相当重要,应在出钢中期 加人,不应加入过早或过晚。 当终点钢水含碳量较高或一次倒炉出钢时,钢 水中氧含量相对较低,此时所加入的硅铝钙钡合金 的回收率大幅度提高且稳定,Q195一1低碳低硅钢 成品中常出现碳高硅高的现象,其原因正是如此。 3.2.2下渣情况的影响 生产实践发现:未采用任何挡渣措施的炉次, 钢包内渣量约8()%为出钢过程下渣,其中一次下 第1期 陈晋,等:Q195一1低碳低硅钢的生产实践 渣量约占5%,二次下渣量约为95%,因此防止 转炉出钢时的二次下渣是挡渣操作的重点。一次 下渣可以用挡渣帽防止,其效果稳定可靠,二次下 渣可以用挡渣球(塞)挡渣,挡渣成功率达卯%以 上,效果显著。挡渣的炉次,包内渣层厚度波动在 3()~6()mm,比未挡渣炉次减少70~11()mm,脱 氧合金Si和Mn的收得率分别提高约l()%和 5%,同时成品成分(尤其是Si)更趋稳定。 因此出钢时采用挡渣帽及挡渣球挡渣对于稳 定AI块和Si一AI一Ca一Ba的收得率,稳定成品中Si 元素含量是极其重要的。 3.2.3喂线量的影响 钢包喂Si一A卜Ca一Ba时,因Si一AI一Ca一Ba线中 二(Si)=45.45%,所以在补充脱氧的同时还有增 Si的作用。当钢中二(Si)小于临界值0.()5%时, 除了正常喂Si一AI一Ca一Ba线10()m以外,还必须 增加喂线量确保成品w(Si)>。.05%的临界值, 以防止铸坯产生皮下气泡。 3.3锰成分的控制 由于锰铁的收得率比较稳定,所以锰成分的 控制相对较简单些,主要受钢水残锰量、出钢量、 合金含锰量及锰铁收得率等因素的影响。 3.3.1钢水残锰量的影响 鄂钢转炉炼钢厂所用铁水二(Mn)二 0.2()%~0.40%,在一般条件下,Ql 95一1低碳低 硅钢的终点碳都较低,这时钢水残锰也很低,可以 忽略不计。但当在一次倒炉出钢或冶炼HRB335 钢种的回炉钢时,终点的残锰量可能较高,这时在 确定锰铁合金加人量时应该考虑残锰的影响。 3.3.2出钢量的影响 在加人同样锰铁合金量的条件下,随着出钢 量的增加,钢中锰含量降低,因此稳定转炉装人量 是重要的。 3.3.3合金含锰量的影响 在出钢量、合金用量、合金收得率等相同的条 件下,合金含锰量越高,成品中锰含量越高。 3.3.4锰铁收得率的影响 在出钢量、合金用量、锰铁含锰量等相同的条 件下,合金收得率越高,成品中锰含量越高。但在 一般条件下,锰铁的收得率比较稳定,波动不大, 通常为88%一93%。 3.4磷成分的控制 转炉的脱磷率一般可达9()%以上,鄂钢铁水 w(P)=().()9()%左右,其终点二,(P)=().()()9%, 远小于0.025%的要求,如果考虑到下渣等因素 的影响,在正常情况下也可以保证成品二(P)镇 ().035%的要求。 3.5硫成分的控制 转炉脱硫效率一般<4()%,取35%,鄂钢铁 水一般w(S)=0.()4o%左右,则其终点二,(S)= 0.026%,基本达到终点二(S)镇。、025%的要 求,但当铁水w(S)>0.040%时,目前所采用的 单渣法操作就不能保证终点二(S)毛0.025写的 要求,因此冶炼Q195一1低碳低硅钢时必须使铁 水二,(S)蕊().()4()%。 4分析 4.1铸坯质量 鄂钢转炉炼钢厂的Q195,1低碳低硅钢主要 是在2号铸机上生产的,生产断面为150 mm只 150 mm,采用保护浇铸。由低倍检验可知:铸坯 的中心裂纹为2级,中间裂纹为0.5级,非金属夹 杂为3级。这种铸坯在轧制热带,特别是轧制冷 带过程中极有可能产生钢带分层缺陷,其主要原 因是,浇铸温度过高而拉速又过快所致。因此,在 浇铸时应严格按表2要求控制浇铸温度和拉速以 确保铸坯内在质量。 4.2热带性能 Ql 95一1低碳低硅钢所轧制的热带规格为2.1 ~3.75 mm厚,热带的力学性能(。、,。b,韵能稳定 达到设计要求,如表3所示。 表3 Q195一1低碳低硅钢热带的力学性能 项目 范围值 平均值 。5/MPa 245~3()5 270 几/MPa 350~47() 即%a1〕/民 36~43 1 .4() 38.5 1.4() 目前,Q195一1低碳低硅钢轧制热带的主要问 题仍然是热带裂边时有发生,其特点为单炉1一5 条的零星裂边,主要原因是钢水脱氧不良,夹杂物 含量偏多,Si含量过低,但通过喂线处理,钢中氧 化物夹杂总量比不喂线平均减少35.6%,其中 A12姚夹杂减少最多,达到59.76%;夹杂物由大 颗粒(最大当量直径为65拜m,平均为35拌m)状 态变为中、小颗粒(最大当量直径仅为2()拜m,90 %以上的夹杂物颗粒的当量直径小于l()拌m)分 散分布;此外向钢中喂钙和钡,A12()s夹杂能不同 (下转第38页) (上接第31页) 程度地转变为低熔点的铝酸钙系夹杂,或以球状 硫氧复合夹杂物的形式存在,而残留在钢中的夹 杂也呈球形,消除了A12()s夹杂对钢性能的不良 影响,从而改善了钢的力学性能。 5结论 (1) Qlc)5一1低碳低硅钢的主要特点是含碳 量和含硅量低而塑性优良,其生产难点是如何防 止铸坯表面产生皮下气泡; (2)将终点钢中二(C)准确控制在0.04%一 0.()5%和保证成品中w(Si))0.()5%是低碳低 硅钢碳成分控制的关键; (3)Q195一1低碳低硅钢经过喂51一AI一Ca一Ba 线处理,可以增加钢中Ca和Ba含量,减少夹杂 物含量以及改变夹杂物形态,从而改善钢的力学 性能。Q195-1低碳低硅钢的生产实践@陈晋$鄂城钢铁股份公司转炉炼钢厂!湖北鄂城 436000 @黄道昌$鄂城钢铁股份公司转炉炼钢厂!湖北鄂城 436000 @倪红卫$武汉科技大学材料与冶金学院!湖北武汉 430081低碳低硅钢;;成分控制;;热带性能介绍了Q195-1低碳低硅钢的生产工艺,分析了影响其成分的因素及控制措施,指出将终点钢水w(C)准确控制在0.04%~0.05%和保证成品中w(Si)≥0.05%是其成分控制的关键。通过钢包喂Si- Al-Ca-Ba线,可以增加钢中Ca和Ba含量、减少夹杂物含量以及改变夹杂物形态,改善钢的力学性能。[1]戴云阁,李文秀,龙腾春.现代转炉炼钢[M].沈阳:东北 大学出版社,1998. [2]程国虎,董守久,黄道昌.低碳低硅钢(EGS1)小方坯连铸 的生产实践[J].炼钢,1998,14(6):10.

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