一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，采用過程控制的方法，連鑄采用大方坯連，其鑄斷面為320mm×480mm；連鑄全保護澆注，開澆前中間包注滿氬氣保護；鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注；中間包到結(jié)晶器采用整體內(nèi)裝浸入式水口保護澆注；中包中鋼水使用覆蓋劑；中間包連續(xù)測溫；在連鑄澆注過程中結(jié)晶器液面采用全自動液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制；連鑄采用低過熱度控制技術進行澆注；結(jié)晶器及二冷自動配水；澆注過程結(jié)晶器中使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣；本發(fā)明采用大方坯澆注，可有效降低元素偏析，并且改善鑄坯低倍質(zhì)量，提高切割鋼絲用鋼的鑄坯質(zhì)量。
【專利說明】一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼的連鑄工藝，尤其是涉及一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝。

【背景技術】
[0002]隨著我國工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，能源供應日漸緊張，光伏發(fā)電作為一種無污染且可再生的資源，發(fā)展速度異常迅猛。制造太陽能電池的主要原料包括晶體硅、非晶硅和復合物太陽電池晶體硅等，太陽能級晶體硅片普遍采用線切割技術。多線切割機(Mult1-Wire-Saw)簡稱線鋸，適用于大批量加工大直徑的超薄硅晶片，鋼絲能夠切出質(zhì)量優(yōu)良的200 μ m厚的硅晶薄片。切片材料損失(刀縫)與切割鋼絲直徑和研磨砂顆粒度有重要關系，直徑0.140mm切割鋼絲的刀縫小于200 μ m。為減少刀縫損失，線切割技術發(fā)展趨勢使用直徑0.100 mm或更細的鋼絲。切割生產(chǎn)I t太陽能硅片需要消耗700?800kg切割鋼絲。
[0003]切割鋼絲用高碳鋼熱軋盤條是制造切割鋼絲的原材料。切割鋼絲是一種等同頭發(fā)絲般粗細的高強度鍍鋅銅鋼絲，被廣泛應用于太陽能硅片、石英材料、單晶硅、多晶硅等高精尖材料的切割。由于切割鋼絲的纏繞長度可達上千公里，且不允許在切割作業(yè)時斷線，因此，該產(chǎn)品對切割鋼絲用高碳鋼熱軋盤條的質(zhì)量和性能要求極高。
[0004]切割鋼絲是晶硅切片必不可少的材料，其消耗僅次于硅材料，占硅片加工成本的50%，近兩年國內(nèi)切割鋼絲的飛速發(fā)展，從產(chǎn)能看供需基本達到平衡，但是制造切割鋼絲需要的高品質(zhì)高碳鋼盤條，國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量尚無法滿足切割鋼絲生產(chǎn)要求。
[0005]目前，切割鋼絲用高碳鋼熱軋盤條生產(chǎn)技術大都掌握在國外企業(yè)手中，使之成為壟斷型產(chǎn)品，國內(nèi)切割鋼絲制造企業(yè)應用此類原料幾乎全部依賴進口，這也成為制約我國切割鋼線產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。
[0006]超精細規(guī)格切割鋼絲在硅片切割過程中可有效減少硅料損失，從而生產(chǎn)出更多的硅片。對于以硅片為基材的光伏電池來說，晶體硅原材料和切割成本在電池總成本中占據(jù)較大部分。為了節(jié)約晶體硅原材料，降低成本，光伏電池硅片的厚度從原來0.33 mm降低到了 0.18?0.22mm，這個趨勢還將繼續(xù)?，F(xiàn)在切割鋼絲直徑已經(jīng)從原來的0.18?0.16mm降低到0.1?0.08 mm。但市場的主流切割鋼絲產(chǎn)品直徑為0.120 mm,0.110 mm以下規(guī)格市場供應較少。
[0007]由于成品切割鋼絲直徑非常細小，超高強度，韌性良好，且要求一根鋼絲具有超長的長度(大于250km)，并保證使用時發(fā)生的斷頭幾率最低。因此制造切割鋼絲一般選用碳質(zhì)量分數(shù)為0.80%?0.92%的專用盤條，并對鋼材冶煉水平，尤其是各類非金屬夾雜物的數(shù)量、尺寸等有較高質(zhì)量要求。
[0008]切割鋼絲專用盤條是在簾線鋼基礎上研發(fā)的，國內(nèi)簾線鋼冶煉質(zhì)量水平進步顯著，但與國外先進水平相比還略有差距。所以，生產(chǎn)超細規(guī)格的優(yōu)質(zhì)高碳鍍層鋼絲，迫切需要金屬制品行業(yè)對鋼絲深度加工技術進行創(chuàng)新與提升。
[0009]綜上所述，切割鋼絲用高碳鋼盤條，國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量尚無法完全滿足鋼絲生產(chǎn)要求，在很大程度上仍依賴進口，生產(chǎn)出高質(zhì)量切割鋼絲用盤條是國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的緊迫任務；要生產(chǎn)出高質(zhì)量切割鋼絲用盤條，必須綜合運用超高強度鋼生產(chǎn)技術、微合金化技術、超純鋼生產(chǎn)技術和微細絲用鋼生產(chǎn)技術，才能達到預期目標；國內(nèi)現(xiàn)有鋼廠以小方坯生產(chǎn)簾線用鋼等高碳鋼居多，中心碳偏析大，夾雜物水平難控制。
[0010]本發(fā)明采用大方坯，盤條生產(chǎn)前增加一道開坯工序，形成二火成材，對改善鋼坯心部碳化物的形態(tài)和分布是非常有益的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，該工藝采用大方坯澆注，可有效降低元素偏析，并且改善鑄坯低倍質(zhì)量，提高切割鋼絲用鋼的鑄坯質(zhì)量。
[0012]為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝: 連鑄工藝采用過程控制的方法，連鑄采用大方坯連，其鑄斷面為320mmX480mm ;連鑄全保護澆注，開澆前中間包注滿氬氣保護；鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注；中間包到結(jié)晶器采用整體內(nèi)裝浸入式水口保護澆注；中包中鋼水使用覆蓋劑；中間包連續(xù)測溫；在連鑄澆注過程中結(jié)晶器液面采用全自動液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制；連鑄采用低過熱度控制技術進行澆注；結(jié)晶器及二冷自動配水；澆注過程結(jié)晶器中使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣；
所述所述所述所述in光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣使用工藝為:鑄機開始澆注前，將保護渣放入保護渣烘烤爐進行烘烤，烘烤溫度控制為140±10°C，烘烤時間為40± lOmin，確保保護渣干燥與預熱充分；澆注過程中，結(jié)晶器自動加保護渣，每個流每次加入0.5±0.1kg，循環(huán)時間為5±lmin，確保結(jié)晶器內(nèi)保護渣的渣面保持穩(wěn)定，保護渣總渣層厚度在4±0.5cm，維持合適的三層結(jié)構，從上至下由粉渣層、燒結(jié)層和液渣層三層結(jié)構，目視渣面不得見紅，操作工每隔10±2min進行一次結(jié)晶器渣帶清理工作；連鑄工藝中采用結(jié)晶器電磁攪拌及動態(tài)輕壓下；
光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣按重量百分比包括的化學成分為:R:0.88±0.1，其中 R 是堿度，Ca0/Si02 的比值；Si02:29.8 + 3%, CaO:26.3±4.0%, Al2O3: ( 5%, Fe2O3:(3.0%,MgO:彡 7.5%，F(xiàn) —:彡 4±2.5%，K2CHNa2O:5.5±2.0%，C固:22.3±2.0% ;余量為灰分。
[0013]本發(fā)明進一步限定的技術方案是:
前述中包中鋼水使用的覆蓋劑按重量百分比包括的化學成分為:MgO ^ 85%,S12 ( 6.5%, Al2O3 ( 3.0%, T12 ( 0.2%, H2O ( 1.0%, Fe2O3 ^ 2.0%o
[0014]前述結(jié)晶器電磁攪拌的模式為:連續(xù)模式，攪拌的參數(shù)為:570AX2Hz。
[0015]前述光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用動態(tài)輕壓下的模式為:根據(jù)過熱度及拉速在線計算凝固末端的位置及壓下量，最大壓下量為7mm。
[0016]前述低過熱度控制技術:澆注時中間包過熱度為15 - 25°C。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明在生產(chǎn)過程中應對澆注過程采用低過熱度技術、適宜的結(jié)晶器電磁攪拌及動態(tài)輕壓下壓下量等一系列合理的工藝參數(shù)，對改善鑄坯坯心部碳化物的形態(tài)和分布是非常有益的，能穩(wěn)定控制碳偏析及夾雜物的析出、提供的內(nèi)外部質(zhì)量可靠坯料；并且本發(fā)明采用大方坯連鑄，鋼坯尺寸為320mmX 480mm，盤條生產(chǎn)前較小方坯增加一道開坯工藝，形成二火成材，能完美實現(xiàn)盤條內(nèi)部組織需要，是小方坯現(xiàn)階段生產(chǎn)很難以實現(xiàn)的。
[0018]本發(fā)明使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣能有效提高鑄坯表面質(zhì)量，減少振痕偏深等情況，原因在于該保護渣的粘度值和熔點值在較小的范圍內(nèi)波動，明顯區(qū)別與其他保護渣，以此減少液渣不均勻進入結(jié)晶器內(nèi)的情況，從而達到均化結(jié)晶器內(nèi)渣膜分布的目的，實現(xiàn)鑄坯表面振痕處保護渣均勻，表面質(zhì)量好。
[0019]本發(fā)明能穩(wěn)定、高效生產(chǎn)滿足質(zhì)量要求的光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼，打破國外企業(yè)的壟斷。

【具體實施方式】
[0020]實施例1
本實施例提供的一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝:
連鑄工藝采用過程控制的方法，連鑄采用大方坯連，其鑄斷面為320mmX 480mm;連鑄全保護澆注，開澆前中間包注滿氬氣保護；鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注；中間包到結(jié)晶器采用整體內(nèi)裝浸入式水口保護澆注；中包中鋼水使用覆蓋劑；中間包連續(xù)測溫；在連鑄澆注過程中結(jié)晶器液面采用全自動液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制；連鑄采用低過熱度控制技術進行澆注，其澆注時中間包過熱度為15°C;結(jié)晶器及二冷自動配水；澆注過程結(jié)晶器中使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣；
所述所述所述所述in光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣使用工藝為:鑄機開始澆注前，將保護渣放入保護渣烘烤爐進行烘烤，烘烤溫度控制為140±10°C，烘烤時間為40± lOmin，確保保護渣干燥與預熱充分；澆注過程中，結(jié)晶器自動加保護渣，每個流每次加入0.5±0.1kg，循環(huán)時間為5±lmin，確保結(jié)晶器內(nèi)保護渣的渣面保持穩(wěn)定，保護渣總渣層厚度在4±0.5cm，維持合適的三層結(jié)構，從上至下由粉渣層、燒結(jié)層和液渣層三層結(jié)構，目視渣面不得見紅，操作工每隔10±2min進行一次結(jié)晶器渣帶清理工作；連鑄工藝中采用結(jié)晶器電磁攪拌及動態(tài)輕壓下，結(jié)晶器電磁攪拌為連續(xù)模式，攪拌的參數(shù)為:570AX2Hz ;光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用動態(tài)輕壓下的模式為:根據(jù)過熱度及拉速在線計算凝固末端的位置及壓下量，最大壓下量為7mm。
[0021]光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣按重量百分比包括的化學成分為:R:0.78，其中 R 是堿度，Ca0/Si02 的比值；Si02: 29.8%, CaO:25.9%, Al2O3:5%, Fe2O3:3.0%, MgO:5.5%,F —:1.5%, K2CHNa2O:3.5%，C 固:24.3%，灰分:1.5%。
[0022]光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣的物理指標為:熔點(°C):1203，粘度(Pa.s/1300°C，傳):2.92，水分(％) ■.( 0.5，粒度(0.15_lmm):彡 80%，容重(g/cm3):0.80。
[0023]中包中鋼水使用的覆蓋劑按重量百分比包括的化學成分為:MgO:88%，S12:
5.8%, Al2O3:3.0%, T12:0.2%, H2O:1.0%, Fe2O3:2.0%o
[0024]實施例2
本實施例提供的一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝:
連鑄工藝采用過程控制的方法，連鑄采用大方坯連，其鑄斷面為320mmX480mm ;連鑄全保護澆注，開澆前中間包注滿氬氣保護；鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注；中間包到結(jié)晶器采用整體內(nèi)裝浸入式水口保護澆注；中包中鋼水使用覆蓋劑；中間包連續(xù)測溫；在連鑄澆注過程中結(jié)晶器液面采用全自動液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制；連鑄采用低過熱度控制技術進行澆注，其澆注時中間包過熱度為25°C;結(jié)晶器及二冷自動配水；澆注過程結(jié)晶器中使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣；
所述所述所述所述in光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣使用工藝為:鑄機開始澆注前，將保護渣放入保護渣烘烤爐進行烘烤，烘烤溫度控制為140±10°C，烘烤時間為40± lOmin，確保保護渣干燥與預熱充分；澆注過程中，結(jié)晶器自動加保護渣，每個流每次加入0.5±0.1kg，循環(huán)時間為5±lmin，確保結(jié)晶器內(nèi)保護渣的渣面保持穩(wěn)定，保護渣總渣層厚度在4±0.5cm,維持合適的三層結(jié)構，從上至下由粉渣層、燒結(jié)層和液渣層三層結(jié)構，目視渣面不得見紅，操作工每隔10±2min進行一次結(jié)晶器渣帶清理工作；連鑄工藝中采用結(jié)晶器電磁攪拌及動態(tài)輕壓下，結(jié)晶器電磁攪拌為連續(xù)模式，攪拌的參數(shù)為:570AX2Hz ;光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用動態(tài)輕壓下的模式為:根據(jù)過熱度及拉速在線計算凝固末端的位置及壓下量，最大壓下量為7mm。
[0025]光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣按重量百分比包括的化學成分為:R:0.88，其中 R 是堿度，Ca0/Si02 的比值；Si02: 32.8%, CaO:26.3%, Al2O3:3%, Fe2O3:1.5%, MgO:2%，F(xiàn) —:4%, K2CHNa2O:5.5%, C 固:20.3%，灰分:4.6%。
[0026]光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣的物理指標為:熔點(°C):1103，粘度(Pa.s/1300°C，傳):3.92，水分(％) ■.( 0.5，粒度(0.15_lmm):彡 80%，容重(g/cm3):0.60。
[0027]中包中鋼水使用的覆蓋劑按重量百分比包括的化學成分為:MgO:91%，S12:
6.5%, Al2O3:1.0%, T12:0.1 %, H2O:0.8%, Fe2O3:0.6%0
[0028]實施例3
本實施例提供的一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝:
連鑄工藝采用過程控制的方法，連鑄采用大方坯連，其鑄斷面為320mmX480mm ;連鑄全保護澆注，開澆前中間包注滿氬氣保護；鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注；中間包到結(jié)晶器采用整體內(nèi)裝浸入式水口保護澆注；中包中鋼水使用覆蓋劑；中間包連續(xù)測溫；在連鑄澆注過程中結(jié)晶器液面采用全自動液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制；連鑄采用低過熱度控制技術進行澆注，其澆注時中間包過熱度為20°C;結(jié)晶器及二冷自動配水；澆注過程結(jié)晶器中使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣；
所述所述所述所述in光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣使用工藝為:鑄機開始澆注前，將保護渣放入保護渣烘烤爐進行烘烤，烘烤溫度控制為140±10°C，烘烤時間為40± lOmin，確保保護渣干燥與預熱充分；澆注過程中，結(jié)晶器自動加保護渣，每個流每次加入0.5±0.1kg，循環(huán)時間為5±lmin，確保結(jié)晶器內(nèi)保護渣的渣面保持穩(wěn)定，保護渣總渣層厚度在4±0.5cm,維持合適的三層結(jié)構，從上至下由粉渣層、燒結(jié)層和液渣層三層結(jié)構，目視渣面不得見紅，操作工每隔10±2min進行一次結(jié)晶器渣帶清理工作；連鑄工藝中采用結(jié)晶器電磁攪拌及動態(tài)輕壓下，結(jié)晶器電磁攪拌為連續(xù)模式，攪拌的參數(shù)為:570AX2Hz ;光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用動態(tài)輕壓下的模式為:根據(jù)過熱度及拉速在線計算凝固末端的位置及壓下量，最大壓下量為7mm。
[0029]光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣按重量百分比包括的化學成分為:R:0.98，其中 R 是堿度，Ca0/Si02 的比值；Si02: 26.8%, CaO:28.3%, Al2O3:彡 1%, Fe2O3: 1%, MgO:7.5%,F—:6%, K2CHNa2O:6.5%，C 固:22.3%，灰分:0.6%。
[0030]光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣的物理指標為:熔點(°C):1153，粘度(Pa.s/1300°C，傳):1.92，水分(％) ■.( 0.5，粒度(0.15_lmm):彡 80%，容重(g/cm3):1.0。
[0031]中包中鋼水使用的覆蓋劑按重量百分比包括的化學成分為:MgO:93%，S12:3.5%, Al2O3:2.0%, T12:0.2%, H2O:0.6%, Fe2O3:0.7%0
[0032]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，其特征在于: 連鑄工藝采用過程控制的方法，連鑄采用大方坯連，其鑄斷面為320mmX480mm ;連鑄全保護澆注，開澆前中間包注滿氬氣保護；鋼包到中間包采用長水口氬封保護澆注；中間包到結(jié)晶器采用整體內(nèi)裝浸入式水口保護澆注；中包中鋼水使用覆蓋劑；中間包連續(xù)測溫；在連鑄澆注過程中結(jié)晶器液面采用全自動液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制；連鑄采用低過熱度控制技術進行澆注；結(jié)晶器及二冷自動配水；澆注過程結(jié)晶器中使用光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣； 所述光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣使用工藝為:鑄機開始澆注前，將所述保護渣放入保護渣烘烤爐進行烘烤，烘烤溫度控制為140±10°C，烘烤時間為40±10min，確保保護渣干燥與預熱充分；澆注過程中，結(jié)晶器自動加保護渣，每個流每次加入0.5±0.1kg，循環(huán)時間為5±lmin，確保結(jié)晶器內(nèi)保護渣的渣面保持穩(wěn)定，保護渣總渣層厚度在4±0.5cm,維持合適的三層結(jié)構，從上至下由粉渣層、燒結(jié)層和液渣層三層結(jié)構，目視渣面不得見紅，操作工每隔10±2min進行一次結(jié)晶器渣帶清理工作；連鑄工藝中采用結(jié)晶器電磁攪拌及動態(tài)輕壓下； 所述光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用保護渣按重量百分比包括的化學成分為:R:0.88±0.1，其中 R 是堿度，Ca0/Si02 的比值；Si02:29.8 + 3%, CaO:26.3±4.0%, Al2O3:(5%, Fe2O3:彡 3.0%, MgO S 7.5%，F(xiàn) —:彡 4±2.5%，K2CHNa2O:5.5±2.0%，C 固:22.3±2.0% ；余量為灰分。
2.根據(jù)權利要求1中所述的光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，其特征在于:所述中包中鋼水使用的覆蓋劑按重量百分比包括的化學成分為:MgO ^ 85%, S12 ^ 6.5%,Al2O3 ( 3.0%, T12 ( 0.2%, H2O ( 1.0%, Fe2O3 < 2.0%。
3.根據(jù)權利要求1中所述的光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，其特征在于:所述結(jié)晶器電磁攪拌的模式為:連續(xù)模式，攪拌的參數(shù)為:570AX2Hz。
4.根據(jù)權利要求1中所述的光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，其特征在于:所述光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼用動態(tài)輕壓下模式為:根據(jù)過熱度及拉速在線計算凝固末端的位置及壓下量，最大壓下量為7mm。
5.根據(jù)權利要求1中所述的光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼的連鑄工藝，其特征在于:所述光伏產(chǎn)業(yè)用切割鋼絲用鋼低過熱度控制技術:澆注時中間包過熱度為15 - 25°C。
【文檔編號】B22D11/111GK104128582SQ201410354291
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】宋金平, 李林, 李凱, 楊利委, 趙張發(fā), 朱守欣, 周劍 申請人:南京鋼鐵股份有限公司