一种无铝钢的冶炼方法及其制备方法

技术领域

本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种无铝钢的冶炼方法及其制备方法。

背景技术

某类无铝超低碳含磷钢种对杂质元素钛要求极严，目前的生产是合金全部在RH精炼加入，加入的顺序一般是硅铁-锰铁-磷铁，钢水在RH处理时优先进行脱碳处理，处理结束后进行钢水脱氧及合金化。但是，此类方法易造成钢水钛含量偏高且真空处理周期偏长。

发明内容

本申请提供了一种无铝钢的冶炼方法及其制备方法，以解决无铝钢水中钛含量偏高的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种无铝钢的冶炼方法，所述方法包括：

对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水；

对所述第一钢水进行RH脱碳，并在开始所述脱碳的预设时间以内完成添加第二低钛磷铁，得到第二钢水；

分阶段对所述第二钢水进行脱氧，得到无铝钢水。

可选的，所述对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水，包括：

对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到

第一钢水，包括：

对钢水进行转炉冶炼，并当转炉出钢量达到20重量％时，向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水；其中，相对于1t钢水，所述第一低钛磷铁的添加量为4.8kg～5.0kg。

可选的，所述对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水，包括：

对钢水进行转炉冶炼，并当转炉出钢量达到20重量％时，向所述钢水中添加第一低钛磷铁、白灰以及轻烧白云石，得到第一钢水；其中，相对于1t钢水，所述第一低钛磷铁的添加量为4.8kg～5.0kg，所述白灰的添加量为1.5kg～2.0kg，所述轻烧白云石的添加量为0.5kg～1.5kg。

可选的，所述预设时间为≤10min。

可选的，所述预设时间为≤5min。

可选的，所述对所述第一钢水进行RH脱碳，并在所述脱碳前期完成添加第二低钛磷铁，包括：

对所述第一钢水进行RH脱碳，并在所述脱碳开始预设时间以内完成添加第二低钛磷铁；其中，相对于1t钢水，所述第二低钛磷铁的添加量为≤0.4kg。

可选的，所述分阶段对所述第二钢水进行脱氧，得到无铝钢水，包括：

通过铝粒对第二钢水进行第一脱氧，以使所述第二钢水具有目标氧活度；

通过低碳硅铁和锰系合金对第一脱氧后的所述第二钢水进行第二脱氧，得到无铝钢水。

可选的，所述通过低碳硅铁和锰系合金对第一脱氧后的所述第二钢水进行第二脱氧，

得到无铝钢水，包括：

通过控制低碳硅铁和锰系合金的添加顺序，对第一脱氧后的所述第二钢水进行第二脱氧，得到无铝钢水；其中，所述低碳硅铁和所述锰系合金同时添加。

可选的，所述目标氧活度为100ppm～150ppm。

第二方面，本申请提供了一种无铝钢的制备方法，所述方法包括第一方面任一项实施例所述的方法。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该无铝钢的冶炼方法，通过在转炉冶炼(出钢前期，不是冶炼前期)前期加入低钛磷铁，以控制钢水中的Ti含量，以及使得钢包顶渣快速“固化成型”；在RH脱碳前期加入低钛磷铁，以在钢水氧活度相对较高时，易完成钛的氧化和生成的钛氧化物上浮；分阶段脱氧以使得夹杂物的充分去除，并保证钢水的洁净度。综上，该方法实现了极低钛含磷超低碳无铝钢的稳定生产。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种无铝钢的冶炼方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

第一方面，本申请提供了一种无铝钢的冶炼方法，请参见图1，所述方法包括：

S1、对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水；

S2、对所述第一钢水进行RH脱碳，并在开始所述脱碳的预设时间以内完成添加第二低钛磷铁，得到第二钢水；

S3、分阶段对所述第二钢水进行脱氧，得到无铝钢水。

该无铝钢各元素的控制机理：

钛为此类钢种的有害元素，易与钢中的N形成比AlN更稳定的TiN而影响钢中抑制剂的数量，TiN的生产还会在退火过程中阻碍晶粒的长大，从而影响钢种性能，对于此类钢种成品钢中钛含量要求控制在0.0005％以下。

磷元素在无取向硅钢生产中，与硅、铝等合金元素在提升电阻率方面起到同样作用，且在一定范围内显著性更高，在改进产品冲制性能方面也更加良好，相应设计中可较大幅度降低合金成本。

碳元素含量超过0.0025％时会与钢水中的V、Ti等形成细小的夹杂物，导致此类钢种性能显著恶化，此类钢种一般要求成品碳含量＜0.0025％，更佳的碳含量≤0.0015％。

铝(Als)钢中Als含磷高于0.0010％时，Al与钢水中N易生成AlN等有害物质，恶化钢种性能。

通过在转炉冶炼前期加入低钛磷铁，以控制钢水中的Ti含量，以及使得钢包顶渣快速“固化成型”；在RH脱碳前期加入低钛磷铁，以在钢水氧活度相对较高时，易完成钛的氧化和生成的钛氧化物上浮；分阶段脱氧以使得夹杂物的充分去除，并保证钢水的洁净度。该方法可稳定的生产出成品钛含量≤0.0005％(实际含量一般≤0.0003％)，碳含量≤0.0020％(实际含量一般≤0.0018％)，磷含量在0.12％～0.14％、Als含量≤0.0010％的钢种(实际含量一般≤0.0008％)。

在一些实施方式中，所述对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水，包括：

对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到

第一钢水，包括：

对钢水进行转炉冶炼，并当转炉出钢量达到20重量％时，向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水；其中，相对于1t钢水，所述第一低钛磷铁的添加量为4.8kg～5.0kg。

在本申请实施例中，转炉冶炼中，禁止后吹，减少因转炉后吹造成的钢水增氮，同时通过顶底复吹转炉良好的复吹效果，将转炉终点碳控制在0.035％～0.055％，氧活度控制在350ppm～650ppm，终点温度控制在1650～1670℃。

当转炉出钢量达到20重量％，添加第一低钛磷铁的积极效果：此时加入低钛磷铁由于钛元素极易氧化，而钢水氧活度在350ppm～650ppm，低钛磷铁中的钛进入钢水几乎为“零”。相对

于1t钢水，所述第一低钛磷铁的添加量为4.8kg～5.0kg的积极效果：在炼钢吹炼整体平稳，转炉出钢量相对稳定情况下加入此范围内低钛磷铁，一般情况下RH不用再次调整低钛磷铁加入，对降低钢水钛含量非常有利；若该低钛磷铁的添加量过高，在一定程度上会造成钢水磷含量超标，同时浪费合金；若该低钛磷铁的添加量过低，在一定程度上会造成低钛磷铁在RH过程调入过多，对钢水控钛不利。具体地，在1t钢水中，低钛磷铁的添加量可以为4.8kg、4.9kg、5.0kg等。该低钛磷铁合金含钛量≤0.60重量％。

在一些实施方式中，所述对钢水进行转炉冶炼，并根据转炉出钢量向所述钢水中添加第一低钛磷铁，得到第一钢水，包括：

对钢水进行转炉冶炼，并当转炉出钢量达到20重量％时，向所述钢水中添加第一低钛磷铁、白灰以及轻烧白云石，得到第一钢水；其中，相对于1t钢水，所述第一低钛磷铁的添加量为4.8kg～5.0kg，所述白灰的添加量为1.5kg～2.0kg，所述轻烧白云石的添加量为0.5kg～1.5kg。

添加低钛磷铁的同时加入白灰和轻烧白云石的积极效果：在促进生产的氧化钛上浮的同时提高渣料的熔化，确保后续渣料熔化效果，均匀铺展在钢水顶部，并快速“固化成型”。出钢结束后钢包底吹2min，取炉后钢样，此钢样作为RH精炼到站成分样。

在一些实施方式中，所述预设时间为≤10min。

在本申请实施例中，通过预抽真空+RH强制吹氧脱碳模式对RH进站钢水进行快速脱碳，经过12～15min将钢水碳含量脱至10～13ppm，根据RH控碳模型判断脱碳结束，并进行测温定氧操作。期间根据炉后钢样磷含量进行补调低钛磷铁，补调量控制≤0.4kg/t钢水，补调在RH脱碳开始10min内完成，此时钢水氧活度相对较高，易完成钛的氧化和生成的钛氧化物上浮。如果在脱碳后期或结束时加入易造成钛氧化物还未上浮，就被加入的脱氧合金重新还原到钢水中，造成产品钛含量偏高。具体地，该时间可以为10min、8min、6min、4min等。

在一些实施方式中，所述预设时间为≤5min。

优选的，RH脱碳开始5min以内完成低钛磷铁。

在一些实施方式中，所述对所述第一钢水进行RH脱碳，并在所述脱碳前期完成添加第二低钛磷铁，包括：

对所述第一钢水进行RH脱碳，并在所述脱碳开始预设时间以内完成添加第二低钛磷铁；其中，相对于1t钢水，所述第二低钛磷铁的添加量为≤0.4kg。

相对于1t钢水，所述第二低钛磷铁的添加量为≤0.4kg的积极效果：可有效的降低钢水钛含量；若该添加量过高，在一定程度上会使得钢水钛含量升高。具体地，该添加量可以为0.4kg、0.3kg、0.35kg等。

在一些实施方式中，所述分阶段对所述第二钢水进行脱氧，得到无铝钢水，包括：

通过铝粒对第二钢水进行第一脱氧，以使所述第二钢水具有目标氧活度；

通过低碳硅铁和锰系合金对第一脱氧后的所述第二钢水进行第二脱氧，得到无铝钢水。

根据上述的定氧结果及真空室和钢包状态，进行加入铝粒预脱氧操作，按照0.11kg/t～0.125kg/t钢水脱100ppm氧。

采用铝粒第一脱氧的积极效果：该钢种为无铝钢，铝脱氧形成的三氧化二铝夹杂物容易团簇上浮，并使得合金收得率提高5％；而用低碳硅铁+金属锰/电解锰脱氧形成的夹杂物相对复杂且不容易上浮，进而影响钢水质量或钢水纯净度。第一脱氧结束后钢水循环4～6min，确保产生的Al

后采用低碳硅铁+锰系合金第二脱氧的积极效果：有利于控制夹杂物的面积比，夹杂物面积比在25ppm以内。该锰系合金可以为金属锰或者电解锰。

在一些实施方式中，所述通过低碳硅铁和锰系合金对第一脱氧后的所述第二钢水进行第二脱氧，得到无铝钢水，包括：

通过控制低碳硅铁和锰系合金的添加顺序，对第一脱氧后的所述第二钢水进行第二脱氧，得到无铝钢水；其中，所述低碳硅铁和所述锰系合金同时添加。

第一脱氧结束后钢水循环4min～6min，进行测温定氧操作，根据实际定氧值，低碳硅铁按照0.23kg/t钢水脱100ppm氧。合金化的低碳硅铁和锰系合金一并加入的积极效果：

一是缩短了合金加入的时间间隔2-3min，提高了效率；二是此两类合金同时加入相当于硅锰复合脱氧，这种脱氧方式的钢水氧控制显著优于单独的硅脱氧或锰脱氧，钢水结束氧控制有20～30％的差值，同时这种复合脱氧形成的夹杂物尺寸相对较大，容易从钢水中上浮排除，进而实现钢水高洁净度控制。该步骤相当于对钢水进行了复合脱氧合金化，能够有效的降低钢水的全氧和自由氧，同时能够降低RH真空周期2～3min；低碳硅铁和锰系合金加入完毕后钢水纯循环≥4min。

在一些实施方式中，所述目标氧活度为100ppm～150ppm。

控制第一脱氧结束钢水氧目标为100ppm～150ppm的积极效果：控制钢水的洁净度。该氧活度如果过低，大概率会造成钢水Als含量超标；该氧活度如果过高，则预脱氧的作用不明显，对钢水洁净度控制改善不明显。具体地，该氧活度可以为100ppm、110ppm、120ppm、130ppm、140ppm、150ppm等。

第二方面，本申请提供了一种无铝钢的制备方法，所述方法包括第一方面任一项实施例所述的方法。

该无铝钢的制备方法是基于上述无铝钢的冶炼方法来实现，该无铝钢的冶炼方法的具体步骤可参照上述实施例，由于该无铝钢的制备方法采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1：

转炉出钢温度1661℃，化验钢水碳含量0.052％，终点氧活度测量值475ppm。转炉正常出钢，出钢量达到日常出钢平均量1/5时，加入低钛磷铁4.87kg/t钢水，同时加入1.65kg/t白灰和0.73kg/t轻烧白云石渣料。钢包底吹流量单路按照170～190L/min动态调整。出钢结束后钢包底吹继续开2min，取炉后钢样，此钢样作为RH精炼到站成分样。本炉实际出钢量225t。

炉后样磷含量0.127％，到站温度1612℃，RH吹氧升温90m

实施例2：

转炉出钢温度1667℃，化验钢水碳含量0.045％，终点氧活度测量值585ppm。转炉正常出钢，出钢量达到日常出钢平均量1/5时，加入低钛磷铁4.95kg/t钢水，同时加入1.87kg/t白灰和1.15kg/t轻烧白云石渣料。钢包底吹流量单路按照200～230L/min动态调整。出钢结束后钢包底吹继续开2min，取炉后钢样，此钢样作为RH精炼到站成分样。本炉实际出钢量227t。

炉后样磷含量0.130％，到站温度1619℃，RH未吹氧升温，真空脱碳4min时补调磷铁0.1kg/t，脱碳结束定氧355ppm，随后加入0.253kg/t铝粒，循环5.2min后进行再次定氧，钢水氧活度105ppm，随后加入低钛硅铁和金属锰/电解锰，循环4min测温取样结束RH处理。RH真空周期22.5min。

实施例3：

转炉出钢温度1657℃，化验钢水碳含量0.037％，终点氧活度测量值717ppm。转炉正常出钢，出钢量达到日常出钢平均量1/5时，加入低钛磷铁5.0kg/t钢水，同时加入2.0kg/t白灰和1.35kg/t轻烧白云石渣料。钢包底吹流量单路按照230～250L/min动态调整。出钢结束后钢包底吹继续开2min，取炉后钢样，此钢样作为RH精炼到站成分样。本炉实际出钢量224t。

炉后样磷含量0.133％，到站温度1610℃，RH吹氧升温77m

实施例4

转炉出钢温度1662℃，化验钢水碳含量0.036％，终点氧活度测量值797ppm。转炉正常出钢，出钢量达到日常出钢平均量1/5时，加入低钛磷铁5.0kg/t钢水，同时加入1.90kg/t白灰和1.4kg/t轻烧白云石渣料。钢包底吹流量单路按照230～250L/min动态调整。出钢结束后钢包底吹继续开2min，取炉后钢样，此钢样作为RH精炼到站成分样。本炉实际出钢量225.5t。

炉后样磷含量0.123％，到站温度1614℃，RH吹氧升温53m

对比例1：

转炉出钢温度1663℃，化验钢水碳含量0.041％，终点氧活度测量值523ppm。转炉正常出钢，出钢量达到日常出钢平均量1/5时，同时加入1.65kg/t白灰渣料。钢包底吹流量单路按照150～170L/min动态调整。出钢结束后关闭钢包底吹。本炉实际出钢量225t。

到站温度1614℃，RH吹氧升温55m

表1无铝钢的冶炼结果

由表1可知，采用本申请实施例的无铝钢的冶炼方法，制备出的钢水Ti含量在0.0005重量％以下，夹杂物也控制在25.5ppm，该方法实现了极低钛含磷超低碳无铝钢的稳定生产。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。