CN202111366108.9一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法

权利要求

1.一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于包括以下内容：

（1）真空精炼过程加铝微调成分，将Als成分控制在0.0285～0.0305%范围内；

（2）通过精确控制连铸保护浇注操作，将连铸过程二次氧化导致的Als降低量稳定控制在0.0030～0.0045%范围内；

（3）制定了验证“长水口碗口密封性好坏”的即时判断方法：将氩气流量开到150L/min，观察冲击区液面有无翻钢花现象，如果随着氩气流量增大，翻钢花现象严重，则认为长水口碗口密封性差，存在吸入空气导致Als严重二次氧化问题；反之，如果随着氩气流量增大，始终无翻钢花现象，则认为长水口碗口密封性良好，不存在碗口吸入空气问题；

（4）如果出现冲击区液面翻钢花问题，则判定长水口碗口密封性差，存在严重二次氧化问题；需依次采取以下措施：①减小长水口碗口吹氩流量至10～20L/min；②冲击区液面补加20～30kg覆盖剂；③将大包叉臂落至低位；通过采取此措施，避免了常规换水口操作导致的严重二次氧化问题；

（5）获得的高磁感取向硅钢连铸坯Als成分稳定控制在0.0245％～0.0275％范围，高磁感取向硅钢其余化学成分的重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：3.05％～3.45％，N：0.0070％～0.0085％，Mn：0.09％～0.15％，P：0.017％～0.025％，S：0.0040％～0.0090％，Cr：0.09％～0.015％，Ti≤0.0025％，其余为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于：生产高磁钢取向硅钢前，检查长水口耐材质量良好，检查氩气管线气密性良好；生产高磁感取向硅钢时使用的钢包下水口为新下水口，外壁光滑无异物。

3.根据权利要求1所述的精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于：中间包烘烤结束后，将两只吹氩管分别插入中间包冲击区和塞棒区，向中间包内吹入氩气，吹氩气流量为120L/min，制造保护浇注气氛，防止钢水二次氧化。

4.根据权利要求1所述的精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于：钢水从大包流入中间包时，在大包下水口和中间包之间设置长水口保护套管，通过采取以下措施确保长水口保护套管的气密性良好，无吸入空气导致二次氧化问题，具体包括：（1）安装长水口前，将石墨垫圈平稳放入长水口碗口内；（2）操作机械手安装长水口时，将长水口碗口和大包下水口垂直对中，然后操作上升手柄，将长水口垂直安装到下水口；若一次安装不正，必须卸下长水口，更换新石墨垫圈后重新安装。

5.根据权利要求4所述的精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于：大包开浇操作要求：大包开浇时要点动拉开滑板，防止钢流太大造成钢水喷溅事故；其次，大包钢流开浇后，迅速将大包叉臂落至最低位，保证长水口插入深度＞300mm。

6.根据权利要求1所述的精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于：中间包覆盖剂加入要求：中间包第一炉钢水开浇后在塞棒区和冲击区各加入100kg覆盖剂；第二炉以后，每炉大包开浇后在冲击区均匀铺撒5～10kg覆盖剂。

7.根据权利要求1所述的精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，其特征在于：

大包浇注结束时，大包内钢水上方渣会流入中间包内，需使用大包下渣检测装置，控制大包渣下入中间包内，具体措施：大包浇注剩余5吨时，将中间包液位控制转为手动方式，当系统检测到大包下渣时声光报警灯激活，立即关闭大包滑板。

说明书

一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法

技术领域

本发明涉及一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，属于冶炼技术领域。

背景技术

取向硅钢是电力和国防工业不可或缺的软磁材料，主要用于制作变压器铁芯和大发电机的定子铁芯，其极高的磁感和极低的铁损可显著节省材料和电能，是电力工业发展最为重要的功能材料之一。其生产工艺复杂，参数窗口窄、工序过程长、技术含量高和影响因素多，被誉为钢铁产品中的“工艺品”。取向硅钢按取向度和磁性能的不同分为普通取向硅钢和高磁感取向硅钢两类。大型发电机组为提高发电效率，主要选用高磁感取向硅钢制造电机的定子电芯。1968年新日铁开发出性能优异的高磁感取向硅钢，1996年中国开始生产高磁感取向硅钢。

抑制剂在取向硅钢生产中具有极为关键的作用，为使取向硅钢成品组织获得单一高斯织构并具有优良的磁性能，通常采用细小弥散的第二相质点以及单元素溶质作为抑制剂，通过钉扎作用与晶界偏聚作用，在脱碳退火和最终高温退火过程中抑制初次再结晶晶粒的正常长大，并使具有{110}<001>位向的初次晶粒二次晶核能够吞并周围的其他初次晶粒发生二次再结晶而异常长大。

氮化铝是高磁感取向硅钢的主要抑制剂，而Als是形成氮化铝抑制剂的重要元素。当Als含量小于0.02％时，不能形成足够量的氮化铝，导致抑制剂强度不足。当Als含量大于0.04％时，AlN变粗，导致抑制剂强度降低。同时，Als含量波动范围越大，则成品硅钢片的磁感和铁损性能波动也越大。

铝在高温钢水中是一种极易氧化的元素，钢水连铸过程由于各种因素影响存在不同程度二次氧化，造成Als含量波动较大。因此，准确地控制取向硅钢的Als是冶金工作者的重要课题。

中国专利申请号为201910938854.7的文献，申请人为鞍钢股份有限公司，公开了一种高磁感取向硅钢的生产方法，其Als元素质量百分比0.024～0.028%。中国专利申请号为201710874548.2的文献，申请人为北京首钢股份有限公司，公开了一种高磁感取向硅钢的生产方法，其Als元素质量百分比0.025～0.035%。中国专利申请号为201811519969.4的文献，专利权人为武汉钢铁有限公司，公开了一种高磁感取向硅钢的生产方法，其Als元素质量百分比0.020～0.035%。中国专利申请号为201811049024.0的文献，专利权人为马鞍山钢铁股份有限公司，公开了一种高磁感取向硅钢的生产方法，其Als元素质量百分比0.012～0.045%。以上文献对高磁感取向硅钢Als成分控制提出了要求，但是存在控制范围非常宽泛的问题，同时均未给定如何控制钢中的Als成分的方法。

中国专利申请号为202010951262.1的文献，申请人为南京钢铁股份有限公司，公开了一种连铸中间包氩气保护浇注操作方法，通过中间包全程保护浇注，推进无氧化浇注生产模式。但是该方法未对保护浇注效果进行定量化评价说明，同时在浇注过程无法即时评价保护浇注效果好坏，存在保护浇注差的情况时，不能及时发现并补救，进而导致成品Als成分不稳定、波动大。

发明内容

本发明旨在提供一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，目的是为了解决高磁感取向硅钢连铸坯Als成分波动导致成品硅钢片磁感和铁损性能不稳定问题，通过精确控制高磁感取向硅钢连铸过程的保护浇注操作，将连铸过程Als降低量稳定控制在0.0030～0.0045%范围内，进而保证生产的连铸坯Als成分稳定在0.0245～0.0275%范围内。

高磁感取向硅钢生产工艺路线为：铁水预处理脱硫→转炉炼钢→RH真空精炼→连铸→热轧→酸洗常化→冷轧→脱碳退火→涂层→拉伸平整。本发明提供的一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，对应上述的RH真空精炼、连铸环节，该环节中将高温液态钢水凝固形成固态连铸坯。

本发明通过采取控制大包下渣、加入足量中间包覆盖剂、采用长水口+石墨垫圈+氩封保护浇注等方法，将精炼结束到连铸过程Als降低量稳定控制在0.0030%～0.0045%范围内，稳定了二次氧化程度。通过采用本方法生产的连铸坯Als含量稳定在0.0245%～0.0275%范围内。

本发明制定了长水口碗口密封性好坏的即时判断方法；针对保护浇注差的问题进行原因分析并采取措施解决。

本发明提供了一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法，包括以下内容：

（1）真空精炼过程加铝微调成分，将Als成分控制在0.0285～0.0305%范围内；（2）通过精确控制连铸保护浇注操作，将连铸过程二次氧化导致的Als降低量稳定控制在0.0030～0.0045%范围内。

本发明所涉及的高磁感取向硅钢化学成分的重量百分比为：C：0.05％～0.06％，Si：3.05％～3.45％，Als：0.0245％～0.0275％，N：0.0070％～0.0085％，Mn：0.09％～0.15％，P：0.017％～0.025％，S：0.0040％～0.0090％，Cr：0.09％～0.015％，Ti≤0.0025％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明涉及的具体流程如下：生产高磁钢取向硅钢、中间包烘烤、钢水从大包流入中间包、大包开浇操作、每炉钢浇注、中间包覆盖剂加入、使用大包下渣检测等。

本发明的技术方案具体操作如下：生产高磁钢取向硅钢前，检查长水口耐材质量良好，检查氩气管线气密性良好。

生产高磁感取向硅钢时使用的钢包下水口为新下水口，外壁光滑无异物。

中间包烘烤结束后，将两只吹氩管分别插入中间包冲击区和塞棒区，向中间包内吹入氩气，吹氩气流量为120L/min，制造保护浇注气氛，防止钢水二次氧化。

钢水从大包流入中间包时，在大包下水口和中间包之间设置长水口保护套管，通过采取以下措施确保长水口保护套管的气密性良好，无吸入空气导致二次氧化问题，具体包括：（1）安装长水口前，将石墨垫圈平稳放入长水口碗口内；（2）操作机械手安装长水口时，将长水口碗口和大包下水口垂直对中，然后操作上升手柄，将长水口垂直安装到下水口；若一次安装不正，必须卸下长水口，更换新石墨垫圈后重新安装。

大包开浇操作要求：大包开浇时要点动拉开滑板，防止钢流太大造成钢水喷溅事故；其次，大包钢流开浇后，迅速将大包叉臂落至最低位，保证长水口插入深度在＞300mm。

长水口碗口密封性好坏的即时判断方法：将氩气流量开到150L/min，观察冲击区液面有无翻钢花现象，如果随着氩气流量增大，翻钢花现象严重，则认为长水口碗口密封性差，存在吸入空气导致Als严重二次氧化问题；反之，如果随着氩气流量增大，始终无翻钢花现象，则认为长水口碗口密封性良好，不存在碗口吸入空气问题。

如果发生冲击区液面翻钢花现象，必须逐项排查可能原因，包括：（1）长水口碗口受力产生裂纹；（2）长水口埋入钢水部分热震性差、炸裂；（3）长水口碗口石墨垫圈安装歪斜，安装时被挤烂；（4）覆盖剂加入量不够，覆盖剂厚度＜50mm；（5）长水口插入深度＜300mm。

解决冲击区液面翻钢花问题，需依次采取以下措施：（1）减小长水口碗口吹氩流量至10～20L/min；（2）冲击区液面补加20～30kg覆盖剂；（3）将大包叉臂落至低位。

每炉钢浇注结束时卸下长水口，检查长水口碗口无裂纹、长水口内壁无积渣、长水口本体无破损。如果存在以上问题，则下一炉钢开浇时更换一支新长水口。

中间包覆盖剂加入要求：中间包第一炉钢水开浇后在塞棒区和冲击区各加入100kg覆盖剂；第二炉以后，每炉大包开浇后在冲击区均匀铺撒5~10kg覆盖剂，保证覆盖剂厚度＞50mm。

大包浇注结束时，大包内钢水上方渣会流入中间包内，需使用大包下渣检测装置，控制大包渣下入中间包内，具体措施：大包浇注剩余5吨时，将中间包液位控制转为手动方式，当系统检测到大包下渣时声光报警灯激活，立即关闭大包滑板。

本发明的有益效果是：

（1）在中间包液面上方吹氩形成无氧化保护气氛围，有利于防止二次氧化；（2）加入足量覆盖剂，保证覆盖剂厚度＞50mm，减缓钢水和空气接触二次氧化；（3）在大包下水口和长水口碗口衔接处，采用石墨垫圈+氩气密封方式，避免了两者衔接处钢流负压作用吸入空气造成二次氧化；（4）根据判定结果，进一步分析保护浇注差的原因并采取措施，避免二次氧化；（5）通过采用本发明生产的高磁感取向硅钢连铸坯Als稳定在0.0245～0.0275%范围内。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

本实施例提供了一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法：

生产高磁钢取向硅钢前，检查长水口耐材质量良好，检查氩气管线气密性良好，使用的钢包下水口为新下水口，外壁光滑无异物。

中间包烘烤结束后，将两只吹氩管分别插入中间包冲击区和塞棒区，向中间包内吹入氩气，吹氩气流量为120L/min。

每炉钢大包开浇前，将石墨垫圈平稳放入长水口碗口内。操作机械手安装长水口时，确保长水口和下水口垂直对正，石墨垫圈形状良好，无挤烂变形问题。

大包开浇时要点动拉开滑板，待钢流从长水口流出后再将滑板全部打开。大包钢流开浇后迅速将大包叉臂落至最低位，长水口插入深度350mm。

正常浇钢过程将氩气流量开到150L/min，观察冲击区液面无翻钢花现象，说明长水口碗口密封性良好，不存在碗口吸入空气问题。

连浇7炉钢，每炉钢浇注结束时卸下长水口，检查长水口碗口无裂纹、长水口内壁无积渣、长水口本体无破损。

中间包覆盖剂加入情况：中间包第一炉钢水开浇后在塞棒区和冲击区各加入100kg覆盖剂；第二炉以后，每炉大包开浇后在冲击区均匀铺撒10kg覆盖剂保证覆盖剂厚度＞50mm。

每炉钢浇注末期均使用大包下渣检测装置，当系统检测到大包下渣时声光报警灯激活，立即关闭大包滑板。

每炉钢浇注10min、20min、30min、40min时，各取1个中间包成分样，对比精炼结束到连铸中间包浇注过程降Als情况，具体见表1。由表1可知：精炼结束到中间包浇注过程Als降低量均在0.0030～0.0045%之间，连铸坯Als含量均在0.0245～0.0275%之间。

采用上述方法连浇7炉高磁感取向硅钢不同时刻成分样Als含量的数据如下表1所示。

表1 采用此方法连浇7炉高磁感取向硅钢不同时刻成分样Als含量%

综上，采用本方法生产的高磁感取向硅钢连铸坯Als含量稳定在0.0245～0.0275%范围内，为提升高磁感取向硅钢成品性能奠定扎实的基础保障。