CN202111512315.0一种精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的方法

权利要求

1.一种精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）转炉出钢20～40秒时，定量加入金属铝，加入量按0.15～0.35kg/吨钢；

（2）转炉出钢及合金加入后，底吹搅拌均匀3～5min后，加入一定量金属铝后再底吹搅拌均匀3～5min后将钢水吊运至RH开始精炼处理，W _Als目标为所述高磁感取向硅钢板坯最终目标成分，铝加入量按[W _Als目标+(0.009～0.0120%）]范围控制；

（3）钢水在RH精炼过程经过2～3次酸溶铝的成分微调后结束精炼，精炼结束Als按[W _Als目标+(0.0030～0.0045%）]目标范围控制；

（4）RH精炼结束样酸溶铝检测结果出来后，在连铸开浇前，在钢包内补加铝线使钢液中Als在[W _Als目标+Δ _浇注Als损]目标范围内；所述Δ _浇注Als损为连铸浇注过程中铝损，Δ _浇注Als损=（0.32～0.48）×Δ _{RH精炼过程Als损}；所述Δ _{RH精炼过程Als损}为RH精炼过程铝损，其计算公式为Δ _{RH精炼过程Als损}=W _{RH处理前Als}+RH处理过程加铝重量-W _{RH处理结束Als}；

（5）连铸进行氩气环流保护浇注，其中氩气环流流量控制在6～12m ³/h；

（6）浇铸成合格板坯后按正常工艺进行热轧及后工序生产。

说明书

一种精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的方法。

背景技术

取向硅钢是电力、电子工业中不可缺少的重要软磁功能材料，主要用于制造各种电力变压器、配电变压器及大型发电机定子，具有高磁感、低铁损特性。由于生产工艺复杂、制造技术严格、制造工序长和影响性能因素多，一直是钢铁工业中的“塔尖产品”，更被誉为“特钢艺术品”。

抑制剂是细小弥散第二项相质点或晶界偏聚元素，在取向硅钢的生产中起着举足轻重的作用。在高温退火过程中，尤其是发生二次再结晶的温度范围(90091100℃)，基体中各种位向的初次晶粒都有长大倾向。因此，为使Goss晶粒得到发展，则须有抑制剂在钢中弥散分布，有效控制二次再结晶退火中其它位向再结晶晶粒的正常长大。通过加强抑制力，Goss晶粒不断吞并其他位向晶粒而发生异常长大，提高磁性能。

高磁感取向硅钢以AlN为主要抑制剂，为保证AlN的固溶度及析出尺寸，需要严格控制板坯中的酸溶铝和氮含量。如果取向硅钢板坯中Als的含量低，则生成的AlN量少，不能阻止一次再结晶晶粒正常长大，从而不能进行良好的二次再结晶；如果板坯中的Als含量太高，由于AlN的固溶量的关系，即使热轧前进行固溶处理，AlN也不能充分固溶，结果即使在氮气氛中进行上述退火，也不能进行良好的二次再结晶。所以高磁感取向硅钢板坯中Als的含量应当控制在窄小的范围内。

铝在冶炼过程中是极易氧化的元素。从炼钢到真空精炼，以至连续铸钢凝固成板坯的全过程中的工艺因素变化和工艺过程控制的好坏都可能导致铝的氧化波动，而给准确地控制Als带来许多困难。因此，准确控制高磁感取向硅钢板坯中的酸溶铝一直是取向硅钢生产过程中的难点和关键工艺控制环节。

日本公开特许公报，2001-98318文献，在RH处理过程中取样分析时减压到0.190.2kpa并停止排气，分析结果出来后再减压排气并加合金微调成分，这可防止Al ₂O ₃材质的环流管内壁熔损，延长环流管寿命和抑制钢水中铝含量增高，微调成分命中率高，钢水中铝含量波动小。该专利在RH处理过程中减压并停止排气，虽然可以减少铝含量波动，但减压后会造成钢水增氮，使钢水中的氮含量控制难度加大，最终影响成品磁性能。

日本公开特许公报，2006-283089文献，如果RH处理前分析炉渣的氧化度，即炉渣中FeO和MnO量，RH处理约10min后投入第一批铝(加入量根据测定的炉渣氧化度来确定)。此时由于以前加硅铁形成的SiO ₂上浮到炉渣中，可防止加入的铝氧化而使铝收得率波动，然后再微调铝含量，这使铸坯中Als含量与目标相差±5×10-6的命中率达90％。该专利采用铝成分两次微调，并在处理前分析炉渣的氧化度对RH处理过程铝损的影响，可较好的控制Als的波动，但该方法需要分析处理前炉渣的氧化度，无法满足现场快节奏的生产需求，且没有提及后续浇铸过程酸溶铝的控制。

CN201710666752.5公开了一种LF精炼汽车钢合金窄成分的控制方法。该专利主要在转炉后Als成分按照(成分下限)9(成分下限+0.002％)之间控制，钢水在LF进站进行测渣厚操作，并根据钢包包龄调整钢水装入量，在每次补加合金后，均采用氩气进行搅拌。通过加合金后氩气搅拌强度和搅拌时间的控制，最终Als可控制在成分目标±25ppm范围内。该专利通过测渣厚、钢水装入量及氩气搅拌等精准控制，可使Als控制在50ppm范围，其控制范围已超过高磁感取向硅钢对Als的要求范围，且后续连铸过程的控制措施也没有提及。

由于Als具有易氧化特点，生产处理过程中Als与钢渣、空气等接触过程中会不断氧化损耗，造成高磁感取向硅钢板坯中Als精准控制困难。RH工序成分微调是Als精准控制的关键，RH处理前钢渣的氧化性处理和RH处理后的连铸保护浇注同样是保证Als处理过程和浇注过程稳定控制的重要因素。现有技术中对成分微调阶段采取各种措施，Als的控制范围也逐渐收窄，但由于钢渣的氧化性一直伴随至浇注结束，浇注过程的Als与渣中氧的反应及保护浇注过程钢液与空气之间的反应也逐渐成为Als精准控制的重要影响因素。现有技术针对Als精准控制均在某一工序进行，且中断处理等待分析结果、渣样成分检测、成分多次微调均需要延长某一工序的处理时间，无法满足现场快节奏、高产能的生产需求。

发明内容

本发明目的在于通过RH处理前钢渣氧化性处理、RH处理过程Als微调控制、RH处理结束补插铝线、连铸浇注过程保护浇铸等多工序协同控制措施，达到精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的目的。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的方法，包括如下步骤：

(1)转炉出钢20～40秒时，定量加入金属铝，加入量按0.15～0.35kg/吨钢；

(2)转炉出钢及合金加入后，底吹搅拌均匀3～5min后，加入一定量金属铝后再底吹搅拌均匀3～5min后将钢水吊运至RH开始精炼处理，W _Als目标为所述高磁感取向硅钢板坯最终目标成分，铝加入量按[W _Als目标+(0.009～0.0120％)]范围控制；

(3)钢水在RH精炼过程经过2～3次酸溶铝的成分微调后结束精炼，精炼结束Als按[W _Als目标+(0.0030～0.0045％)]目标范围控制；

(4)RH精炼结束样酸溶铝检测结果出来后，在连铸开浇前，在钢包内补加铝线使钢液中Als在[W _Als目标+Δ _浇注Als损]目标范围内；

(5)连铸进行氩气环流保护浇注，其中氩气环流流量控制在6～12m ³/h；

(6)浇铸成合格板坯后按正常工艺进行热轧及后工序生产。

按上述方案，步骤4中，所述Δ _浇注Als损为连铸浇注过程中铝损，Δ _浇注Als损＝(0.32～0.48)×Δ _{RH精炼过程Als损}。

按上述方案，所述Δ _{RH精炼过程Als损}为RH精炼过程铝损，其计算公式为Δ _{RH精炼过程Als损}＝W _{RH处理前Als}+RH处理过程加铝重量-W _{RH处理结束Als}。在RH精炼结束后，W _{RH处理前Als}、RH处理过程加铝重量、W _{RH处理结束Als}均已知，可通过计算得到Δ _{RH精炼过程Als损}和Δ _浇注Als损。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、出钢过程加入定量铝和底吹搅拌后加铝再底吹搅拌都是为了使铝充分与钢渣中的氧反应，减少钢渣的氧化性，避免在RH精炼过程铝损波动严重；

2、RH精炼过程铝损反映了钢包钢渣的氧化性强弱，由于钢渣与钢液中易氧化元素Als的反应在浇铸过程一直发生，因此可利用RH精炼铝损精准预报连铸浇铸过程铝损；

3、通过出钢后反复底吹搅拌、RH精炼成分微调、钢水浇注前补铝、连铸保护浇注等多工序采取有效措施，可最终使高磁感取向硅钢板坯Als精准控制在目标值±7ppm范围内。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明所述高磁感取向硅钢，其连铸坯按质量百分比计为：C 0.020～0.095％，Si2.60～3.60％，Als 0.015～0.035％，N 0.0060～0.0100％，Mn 0.06～1.00％，S 0.0040～0.0300％，P 0.01～0.05％，Sn 0.01～0.20％，其余为铁和不可避免的杂质。

为精确获取高磁感取向硅钢，具体实施方式提供一种精确控制高磁感取向硅钢板坯Als含量的方法，具体如下：

(1)转炉出钢20～40秒时，定量加入金属铝，加入量按0.15～0.35kg/吨钢；

(2)转炉出钢及合金加入后，底吹搅拌均匀3～5min后，加入一定量金属铝后再底吹搅拌均匀3～5min后将钢水吊运至RH开始精炼处理，W _Als目标为所述高磁感取向硅钢板坯最终目标成分，铝加入量按[W _Als目标+(0.009～0.0120％)]范围控制；

(3)钢水在RH精炼过程经过2～3次酸溶铝的成分微调后结束精炼，精炼结束Als按[W _Als目标+(0.0030～0.0045％)]目标范围控制；

(4)RH精炼结束样酸溶铝检测结果出来后，在连铸开浇前，在钢包内补加铝线使钢液中Als在[W _Als目标+Δ _浇注Als损]目标范围内；所述Δ _浇注Als损为连铸浇注过程中铝损，Δ _浇注Als损＝(0.32～0.48)×Δ _{RH精炼过程Als损}；所述Δ _{RH精炼过程Als损}为RH精炼过程铝损，其计算公式为Δ _{RH精炼过程Als损}＝W _{RH处理前Als}+RH处理过程加铝重量-W _{RH处理结束Als}。在RH精炼结束后，W _{RH处理前Als}、RH处理过程加铝重量、W _{RH处理结束Als}均已知，可通过计算得到Δ _{RH精炼过程Als损}和Δ _浇注Als损。

(5)连铸进行氩气环流保护浇注，其中氩气环流流量控制在6～12m ³/h；

(6)浇注成合格板坯后按正常工艺进行热轧及后工序生产。

实施例1

本实施例中钢种为高磁感取向硅钢，其主要化学成分要求及目标成分见表1。按表1的主要成分在公称容量80吨的转炉冶炼8炉钢，转炉冶炼出钢20940秒时加入铝量及出钢后合金化工艺如表2所示，钢水在RH进行2次Als成分微调后，根据RH精炼结束Als成分及RH精炼过程Als损在钢水浇注前补插铝线，浇注过程采用9m ³/h的氩气环流保护，浇注后的板坯按本发明进行热轧及后工序生产。

该实施例中1-4为对比例，由于出钢后未按本发明执行，钢渣的氧化性较强且炉次间差异大，导致后续RH精炼过程和浇注过程Als损波动较大，最终导致板坯Als控制超范围。实施例中5-8采用本发明技术方案，钢渣中的氧与易氧化合金充分反应，降低钢渣的氧化性，RH精炼过程和浇注过程Als损稳定可控，最终板坯Als可以控制在较窄范围内。

表1实施例1钢种的主要成分(wt％)

表2实施例1冶炼过程关键工艺及结果

实施例2

本实施例中钢种为高磁感取向硅钢，其主要化学成分要求及目标成分见表3。按表3的主要成分在公称容量200吨的转炉冶炼10炉钢。冶炼过程转炉出钢30秒时定量加入铝33kg/炉，出钢加完硅铁等合金后线底吹搅拌4min，加入铝线85kg/炉，再继续底吹搅拌均匀5min。钢水至RH精炼处理过程采用二次成分微调后结束处理等结束样成分，结束样Als检测结果出来后，按照高磁感取向硅钢板坯Als目标成分及RH精炼过程铝损计算补加铝量后至连铸开浇，其实施例中补加铝量按：浇铸前补铝量＝W _Als目标-W _{RH处理结束Als}+(0.4×ΔRH精炼过程Als损)来计算。连铸浇铸过程长水口采用氩气环流保护，其过程关键参数及结果如下表4所示。

RH精炼过程Als损反映了钢渣的氧化性强弱，在后续连铸浇注过程中钢渣还在不断地与钢中易氧化元素Als反应造成连铸浇注过程Als损。表4的实施例5-8在补铝量时充分考虑钢渣氧化性对连铸浇注过程Als的影响，实施例1-4仅根据生产经验补加铝。

表3实施例2钢种的主要成分(wt％)

表4实施例2过程关键工艺及结果

本发明各实施例中生产高磁感取向硅钢，经过多工序采取有效措施及过程铝损计算和预测，最终板坯Als含量精准控制在目标值±7ppm的范围内，完全满足高磁感取向硅钢板坯Als成分精准控制的生产需要。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。