一种低成本高洁净控制冲压低碳钢生产方法与流程

本发明属于钢铁冶金炼钢工艺，尤其涉及一种低成本高洁净控制冲压低碳钢生产方法。

背景技术：

1、低碳钢（碳含量0.02%～0.10%）是应用最广的钢铁材料之一，广泛用于结构件、板材、线材、钢管、焊接用钢等领域。目前国内主流生产工艺多采用：铁水预处理→bof转炉→lf炉精炼（或rh真空处理）→钙处理→连铸。该传统工艺存在以下明显缺陷：

2、（1）铝脱氧成本高、夹杂问题突出

3、在国内铝价持续走高的态势下，转炉出钢及lf炉大量采用铝铁、铝线进行终脱氧，造成吨钢成本持续上升，并且钢中生成大量al2o3夹杂，al2o3夹杂硬度高、易团聚、难以上浮，不仅降低钢的洁净度，还会造成水口结瘤、堵塞，影响连铸顺行与钢材内部质量，采用新工艺、新技术替代传统脱氧工艺迫在眉睫，

4、（2）lf工序能耗高、流程冗长

5、lf炉升温、造还原渣、成分调整增加电耗、电极、造渣剂、合金消耗，工序时间长、生产效率低、综合成本偏高。

6、（3）必须钙处理，成本高且夹杂控制不稳定

7、为改性al2o3夹杂、改善可浇性，行业普遍采用喂钙线进行钙处理。钙处理不仅增加辅料成本，还易产生cas、钙铝酸盐等点状夹杂，控制窗口窄、波动大，易造成产品性能不稳定。

8、（4）洁净化水平受限

9、传统铝脱氧+钙处理路线下，铸坯全氧多在40～60ppm，氧化物夹杂数量多、尺寸大，难以满足高端低碳钢对高洁净度的要求。

10、现有技术多为铝预脱氧+碳深脱的复合脱氧模式，仍无法摆脱铝消耗与al2o3夹杂，对于冷轧或镀锌薄带钢来说，氧化类夹杂物是造成产品表面质量缺陷的主要原因，甚至会导致用于高档汽车板的整卷冷轧板报废处理；因此，提高钢水洁净度、对夹杂物进行有效控制是解决高品质钢质量控制的关键。近些年随着用户对产品质量、品控要求的不断提升，迫使源头生产企业对产品质量控制加严，作为钢铁产品生产企业，为了提高带钢表面质量，通过改善提升钢水洁净度，在一定程度可大幅提升钢带表面质量；而传统工艺在多年生产过程中，提升空间有限，开发钢液过程洁净控制技术、新工艺是解度当前瓶颈的关键；真空下碳脱氧技术从理论研究具备可行性，因其反应生成物无固态夹杂、成本低等优势受到关注，为此，开发一种碳粒完全替代铝脱氧、取消lf精炼、取消钙处理的bof+rh短流程洁净化冶炼工艺，对低碳钢低成本、高效率、高洁净生产具有重要工程价值与经济意义。

11、经检索专利1：申请号为cn120442894a的中国发明专利公开了一种超低碳钢rh精炼的方法。该专利通过rh精炼过程以co作为rh脱碳末期提升气体实现钢液脱碳效果，又能用co气体还原部分氧化铁，减少部分al脱残氧的使用量，降低al2o3夹杂物生成量，提高钢水洁净度，降低生产成本。而本发明是通过rh深真空条件下利用[c]+[o]=(co)反应机理，经定氧计算后在真空槽内加入足量碳粒，使其在保证钢液脱氧完全的情况残碳（可作为成分碳）略有富裕，以实现碳粒完全替代铝粒脱氧及钙处理工艺，大幅降低钢液中al2o3夹杂物脱氧产物，最终改善钢水洁净度，同时降低过程脱氧铝铁消耗，实现冶炼过程体质降本增效。

12、经检索专利2：申请号为cn120719080a的中国发明专利公开了一种超低碳钢的生产工艺。该专利通过在转炉+lf+rh全流程控氧及采用增碳剂调渣，转炉炉后和精炼过程中加入部分渣剂来调整钢包渣cao/al2o3比值和(feo)含量，以达到降低钢包渣氧化性的目的，在确保钢水不增碳的基础上，通过在顶渣中碳脱氧的方式，取代部分al脱氧，改善钢渣界面传氧，有效降低钢水中al2o3含量，进一步提高钢水洁净度。而本发明是通过钢液在深真空条件下在真空槽内加入足量碳粒，利用rh深真空条件下[c]+[o]=(co)反应机理，使其在保证钢液脱氧完全的情况残碳（可作为成分碳）略有富裕，以实现碳粒完全替代传统工艺铝粒脱氧及钙处理工艺；而对比两个专利采用碳粒替代部分铝粒，看似两种工艺原理相近，但实际操作完全不同，检索专利添加碳粒脱渣中氧，属于顶渣改质范畴，经炉渣改质后间接降低向钢液传氧，而本专利采用碳粒直接与钢液氧反应，两种脱氧方式属于完全不同工艺路线及脱氧工艺，钢液中al2o3夹杂物脱氧产物存在数量级差距，最终钢水洁净度差异较大。

13、经检索专利3：申请号为cn121204343a的中国发明专利公开了一种超低碳钢顶渣控制的方法。该专利主要通过转炉出钢时加入第一铝基改质剂进行初步改质，在转炉出钢结束后向钢水中加入第二铝基改质剂同时向钢包顶渣加入转炉石灰，在rh精炼结束后向渣面加入rh石灰，其工艺核心通过顶渣改质工艺降低炉渣中氧化性，增强顶渣对钢中al2o3夹杂物溶解吸附能力，从而提升冶炼过程钢液洁净度。而本发明是通过钢液在深真空条件下在真空槽内加入足量碳粒，利用rh深真空条件下[c]+[o]=(co)反应机理，使其在保证钢液脱氧完全的情况残碳（可作为成分碳）略有富裕，以实现碳粒完全替代传统工艺铝粒脱氧及钙处理工艺；通过降低氧化物夹杂物产生源头，实现钢液洁净度提升。

14、以上三种专利均涉及到提高钢液洁净度控制方法，通过间接或直接方式提升钢液洁净度，相较本专利权利内容各有优势。而本专利通过从氧化物夹杂产生的源头优化脱氧工艺，在改善夹杂物控制的同时，较传统铝合金脱氧工艺大幅降低钢水冶炼成本，实现了产品提质、降本、增效，有效增强产品市场竞争力。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的是提供一种低成本高洁净控制冲压低碳钢生产方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种低成本高洁净控制冲压低碳钢生产方法，采用bof转炉+rh真空精炼工艺路线，取消lf炉精炼工序，取消钙处理工序，rh工序采用碳粒完全替代铝脱氧，具体包括以下步骤：

4、1）成分设计：所述低碳用钢的成分按质量百分比计为c：0.02~0.10%、si：≤0.03%、mn：0.10-0.50%、p：≤0.030%、s：≤0.020%、al：0.020-0.060%、n：≤0.0040%、o：≤0.0020%，其余为fe和不可避免的杂质；

5、2）kr铁水脱硫：kr铁水脱硫工序就位铁水温度要求大于1330℃，铁水中硅含量要求0.40～0.60%，kr铁水脱硫工序中采用深脱硫工艺，搅拌时间≥15min；搅拌结束后静置后开始一次扒渣，扒渣率大于95%，一次扒渣结束后静置≥3min后二次扒渣，扒渣率大于95%，扒渣结束后取样测温，kr离站铁水中硫含量小于0.001%，获得深脱硫铁水；

6、3）转炉冶炼：其中转炉铁水为步骤2）获得的深脱硫铁水和废钢，该废钢中硫元素含量小于0.003%；废钢加入量为15～30吨/炉，转炉铁水的总量为285～290吨/炉；转炉冶炼过程中白灰加入量为5～12吨/炉，白云石加入量为5～10吨/炉，含铁料加入量为0～6吨/炉；转炉冶炼终点温度控制大于1670℃，终点钢水氧含量控制在600～800ppm；出钢前采用前挡操作避免下渣，转炉摇到出钢位镇静≥10秒；出钢量达到1/5时，加入顶渣白灰0.5～1.5吨/炉；出钢结束采用后挡存在，出钢过程全程钢包禁止开氩气搅拌；出钢结束后采用布料器加入改质剂0.1～0.5吨/炉，使改质剂均匀覆盖在顶渣表面；

7、4）rh真空处理：rh就位定氧测温，考虑到[c]-[o]反应为吸热反应，采用碳粒脱氧时要依据定氧值适当提高钢水温度10-20℃，以确保rh离位温度满足铸机浇注时对过热度要求；就位温度1620～1640℃（用于升温吹氧量40～50m3，加入升温铝粒80～90kg/炉），进行测温定氧；依据定氧值计算钢中碳含量与脱氧碳粒加入量，每炉加入量50~100kg，并进行深真空处理，脱氧产物以co气体形式逸出，rh高真空循环保持时间为8～15 min，保证碳氧充分反应、co充分逸出并促进细小氧化物夹杂聚合上浮。脱氧结束后加入成分铝粒、锰铁合金及增碳剂，合金化后循环≥3min后破空，脱碳及真空处理时间共计≥25min，rh离位测量温度1590～1610℃；rh真空处理结束后进行二次改质处理，在顶渣表面均匀加入改质剂200～300kg/炉；

8、5）ccm工序：铸机浇注时开浇前对中间包进行氩气吹扫，浇注过程中间包在加入覆盖剂的同时持续吹入氩气，大包浇注结束后通过下渣检测设备，避免大包下渣，铸机浇注过程中间包过热度控制范围15～30℃，生产拉速1.3～1.4m/min，浇注过程塞棒吹氩流量4.0～10.0l/min。

9、进一步的，适用于一般冲压用钢spcc、dc01、dx51d+z系列低碳钢种生产的控制。

10、进一步的，与传统bof+lf+铝脱氧+钙处理工艺相比，铝消耗降低90%以上，在铝合金价格持续上涨的态势下，吨钢脱氧剂、造渣剂、合金及钙处理成本显著下降，钢中氧化物夹杂总量降低50%以上。

11、进一步的，所冶炼低碳钢成品碳稳定控制在0.02%～0.10%，适用于优质碳素结构钢、低碳结构用钢、低碳板材、棒线材及焊接用钢。

12、进一步的，rh脱氧结束后进行成分微调，采用软吹促进夹杂物上浮，全程不喂钙线、不进行钙处理，直接进行连铸。

13、进一步的，所述低成本高洁净控制冲压低碳钢用钢全氧含量控制小于20ppm；热轧卷夹杂物控制除b类粗细0.5级、d类细系0.5级，其余类别夹杂物控制均为0级，碳粒代替铝可实现吨钢降本40元/吨以上。

14、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

15、基于以上技术方案提供的一种低成本高洁净控制冲压低碳钢生产方法结合转炉工序、rh精炼工序、铸机工序等实际生产过程中夹杂物的产生及去除进行分析，制定了降低生产过程中夹杂物的产生和优化夹杂物的去除工艺，创新性的开发rh精炼深真空碳脱氧替代传统lf精炼铝脱氧+钙处理工艺，实现低碳钢低氧化物夹杂的高洁净度稳定控制。在未采用本发明方法前，低碳钢钢冷轧和镀锌成品卷表面氧化夹杂物控制非常不稳定，成品卷经常因氧化夹杂物造成冷轧成品卷表面翘皮、开裂、点状线状等缺陷。热轧卷夹杂物检验b类氧化物控制0.5-3.0级，钢水洁净度较差。而采用本发明的方法后，全年夹杂物控制水平稳定实现a类、c类、ds类0级控制，b类、d类小于0.5级控制水平，钢中全氧含量控制小于20ppm，连浇炉数实现浇次15炉次稳定控制，夹杂物控制达到行业领先水平，测评卷表面质量缺陷明显较低，实现低碳钢高洁净度稳定控制。