低合金鋼精煉工藝優(yōu)化郭輝，郝強(qiáng)，王彥杰(河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司三煉鋼廠，河北邯鄲056015)摘要:隨著用戶(hù)對(duì)低合金鋼性能、純凈度要求越來(lái)越高，給鋼水冶煉提出了更高要求。邯鋼三煉鋼廠利用現(xiàn)有設(shè)備，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用爐外精煉和關(guān)鍵工藝控制過(guò)程，對(duì)脫硫、酸溶鋁含量控制、窄成分控制、出站溫度和夾雜物控制工藝進(jìn)行了優(yōu)化，成功開(kāi)發(fā)了高級(jí)別低合金鋼類(lèi)鋼種，增強(qiáng)了邯鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞:低合金鋼；精煉；工藝；優(yōu)化1前言鋼鐵企業(yè)必須以市場(chǎng)需求為依托，積極主動(dòng)地調(diào)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)方式，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)鋼材品種和質(zhì)量不斷提高的新要求，才能穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)由大到強(qiáng)的新跨越。隨著鈮、釩等微合金加入鋼中使低合金鋼用途更為廣泛，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于造船、汽車(chē)、壓力容器、橋梁、鐵路、天然氣石油管道等領(lǐng)域，低合金鋼品質(zhì)的提升給企業(yè)帶來(lái)更大的市場(chǎng)空間。邯鋼三煉鋼廠充分發(fā)揮自身完善的裝備優(yōu)勢(shì)，根據(jù)市場(chǎng)需求，不斷優(yōu)化精煉工藝，大力生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)高附加值的低合金鋼種，增強(qiáng)了邯鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2工藝裝備邯鋼三煉鋼廠現(xiàn)有1座1300t混鐵爐、1座單吹顆粒鎂鐵水脫硫站、4座100t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、4座LF鋼包精煉爐、1座RH精煉爐、1臺(tái)8機(jī)8流小方坯連鑄機(jī)、2臺(tái)板坯連鑄機(jī)和2臺(tái)薄板坯連鑄機(jī)，完善的裝備為低合金品種鋼的開(kāi)發(fā)及品質(zhì)提升提供了可靠保障。3爐外精煉的優(yōu)勢(shì)(1)通過(guò)精確控制鋼水的化學(xué)成分，實(shí)現(xiàn)低合金鋼的窄成分控制。(2)穩(wěn)定鋼水澆鑄的過(guò)熱度，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)恒拉速澆鑄。(3)LF深脫硫工藝能夠滿(mǎn)足超低硫鋼的生產(chǎn)。(4)RH精煉爐的配套使用，能有效地控制夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布，提高鋼水的純凈度。(5)靈活的生產(chǎn)組織，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)多爐連澆。4精煉工藝優(yōu)化隨著用戶(hù)對(duì)低合金鋼性能、純凈度要求越來(lái)越高，同時(shí)也給鋼水冶煉提出了更高要求，對(duì)鋼中有害元素S、P、N、H、O夾雜物的控制更為嚴(yán)格，鋼水在澆鑄過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)低過(guò)熱度和恒拉速，前后爐次之間的化學(xué)成分要連續(xù)穩(wěn)定。建立高效、經(jīng)濟(jì)的冶煉平臺(tái)，充分發(fā)揮精煉優(yōu)勢(shì)就顯得尤為重要。41工藝路線(xiàn)優(yōu)化根據(jù)用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和性能的不同需求制定不同的工藝路線(xiàn)，做到高效、經(jīng)濟(jì)、合理，主要工藝路線(xiàn)有以下三種。(1)轉(zhuǎn)爐LF板坯連鑄機(jī)小方坯連鑄機(jī)薄板坯連鑄機(jī)(2)轉(zhuǎn)爐LFRH板坯連鑄機(jī)小方坯連鑄機(jī)薄板坯連鑄機(jī)(3)脫硫轉(zhuǎn)爐LFRH板坯連鑄機(jī)小方坯連鑄機(jī)薄板坯連鑄機(jī)42脫硫工藝優(yōu)化硫在鋼中常以MnS的形式存在于晶界上或者在異相界面上偏析聚集，是表面活性元素，對(duì)鋼最大的危害就是引起鋼的熱脆，降低鋼的韌性，惡化鋼的Z向性能，并對(duì)氫致裂紋有較大影響，所以LF精煉快速深脫硫極其重要。眾所周知，高溫、高堿度、強(qiáng)還原性、強(qiáng)攪拌有利于脫硫，其反應(yīng)主要發(fā)生在爐渣和鋼水界面之間，通過(guò)鋼渣反應(yīng)使硫由鋼水向爐渣發(fā)生擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，強(qiáng)化脫硫主要從降低鋼水氧化性、造還原渣前移、合理控制Als、合適鋼包凈空、良好的透氣性和加強(qiáng)吹氬控制等方面進(jìn)行綜合改進(jìn)。421降低鋼水氧化性轉(zhuǎn)爐出鋼采用擋渣帽和擋渣錐雙擋渣操作，出鋼時(shí)間大于35min，避免出鋼夾渣，控制鋼渣中的FeO含量，有效降低鋼水初始氧化性，為L(zhǎng)F快速脫硫創(chuàng)造有利條件。422造還原渣前移轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中加入調(diào)渣劑和石灰，利用出鋼過(guò)程中高溫鋼水強(qiáng)大的沖擊動(dòng)能，可提前形成高堿度、低熔點(diǎn)的頂渣，為進(jìn)入LF后快速形成白渣創(chuàng)造條件。423合理控制酸溶鋁(1)轉(zhuǎn)爐出鋼前將鋁錠加入鋼包或者在出鋼過(guò)程中加入鋼砂鋁，根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C含量調(diào)整鋁制品的加入量，保證進(jìn)LF爐Als為50200ppm，脫氧與脫硫是相互聯(lián)系的，脫氧良好的爐渣能夠提高脫硫能力。(2)鋼水進(jìn)LF精煉后根據(jù)初始S含量、渣況、Als含量喂入適當(dāng)?shù)匿X線(xiàn)脫氧造白渣。生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)Als100ppm、O20ppm時(shí)，不利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。為了保證脫硫反應(yīng)的正常進(jìn)行和成品對(duì)Als的要求，精煉的前中期將Als控制在300400ppm。424合適的鋼包凈空和鋼包透氣性脫硫需要的動(dòng)力學(xué)條件就是強(qiáng)攪拌，加強(qiáng)渣子與鋼水的接觸，然而鋼包透氣性和凈空直接影響著攪拌的強(qiáng)弱。所以，必須將鋼包底吹磚處理干凈，鋼包凈空控制在300600mm。425加強(qiáng)吹氬控制吹氬攪拌可以加強(qiáng)鋼渣反應(yīng)界面，加速脫硫反應(yīng)進(jìn)行。從動(dòng)力學(xué)角度分析，鋼包精煉爐中脫硫反應(yīng)的限制環(huán)節(jié)是鋼液本體向鋼渣界面的傳質(zhì)過(guò)程。因此，加強(qiáng)氬氣攪拌有利于提高脫硫反應(yīng)速度。43窄成分控制優(yōu)化用戶(hù)對(duì)鋼材成分的要求不僅在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍，而是提出了更為苛刻的要求，前后爐次成分要連續(xù)穩(wěn)定，做到窄成分控制。431轉(zhuǎn)爐出鋼合金化控制低合金鋼在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)需要配加大量合金，為保證合金能完全均勻熔入鋼水中，出鋼過(guò)程中底吹氬時(shí)間要大于出鋼量的60%，爐后取樣前需小氣量攪拌1min以上，為L(zhǎng)F進(jìn)站精確調(diào)整成分提供可靠依據(jù)。432減少“回錳”、“回硅”現(xiàn)象進(jìn)LF后不能急于調(diào)整硅、錳含量，否則在白渣精煉工藝條件下將會(huì)被還原進(jìn)入鋼水中，出現(xiàn)精煉過(guò)程中的“回錳”、“回硅”現(xiàn)象?；劐i、回硅量主要取決于鋼包渣中的MnO和SiO2含量，以及精煉渣的還原性，易發(fā)生在LF處理前期和造白渣結(jié)束時(shí)。因此在LF進(jìn)行合金微調(diào)時(shí)，必須根據(jù)LF處理工藝、轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧化性等預(yù)判回錳量，用鈣硅線(xiàn)進(jìn)行鈣處理的也必須將鈣硅線(xiàn)增加的Si考慮進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)前后爐次之間的窄成分控制。44出站溫度優(yōu)化精煉出站溫度直接影響著鋼水澆鑄的過(guò)熱度和拉速，所以能否實(shí)現(xiàn)連鑄穩(wěn)定的低過(guò)熱度和恒拉速澆鑄關(guān)鍵在于精煉的出站溫度控制。(1)定期校驗(yàn)精煉和連鑄測(cè)溫儀表，減小誤差。(2)加強(qiáng)過(guò)程管理和控制，嚴(yán)格控制鈣處理前測(cè)溫次數(shù)和溫度偏差范圍，減少鈣處理后出現(xiàn)高低溫的幾率。(3)根據(jù)精煉時(shí)間和鋼包狀況調(diào)整出站溫度。(4)合理把握出站時(shí)間，控制鋼水待澆時(shí)間，減小鋼水溫降。45夾雜物控制優(yōu)化鋼水中的夾雜物直接影響鋼水的可澆性，并且也影響鋼材的性能和質(zhì)量，所以必須有效地控制夾雜物的種類(lèi)、數(shù)量、形態(tài)和分布。451夾雜物上浮LF精煉前期喂入鋁線(xiàn)，在中前期精煉過(guò)程中主要進(jìn)行中、強(qiáng)度攪拌，促進(jìn)夾雜物碰撞、聚集、長(zhǎng)大。在精煉后期則小氬氣流量弱攪拌，保證大于5min的軟吹時(shí)間，充分促進(jìn)剩余的夾雜物上浮。452夾雜物改質(zhì)LF喂鈣線(xiàn)處理主要用于對(duì)Al2O3夾雜進(jìn)行變形處理，使之形成球形12CaO7Al2O3夾雜。通過(guò)實(shí)踐，將必保Ca/Als01改進(jìn)為將Ca/Als控制在008012，以較低的成本保證了鋼水的可澆性。453RH夾雜物及氣體的控制高級(jí)別的低合金鋼為了有效地控制夾雜物和氣體含量需要采用LF+RH雙聯(lián)工藝。在生產(chǎn)之前先安排2爐低硫鋼水進(jìn)行洗槽，減少RH真空槽壁冷鋼對(duì)鋼水的污染；合金、碳和溫度在LF爐都已調(diào)整合適，RH要求鋁一次配加成功或者不調(diào)整，保證純脫氣時(shí)間6min，嚴(yán)禁吹氧升溫污染鋼水。454鋼中氣體的控制(1)LF精煉通過(guò)加發(fā)泡劑增強(qiáng)埋弧效果、微正壓操作、減少送電起弧次數(shù)、控制吹氬強(qiáng)度、減少鋼水與空氣接觸等手段，控制鋼水吸氮過(guò)程。(2)RH采用本處理模式，在高真空下通過(guò)脫氫、脫氮、脫氧，進(jìn)一步提高了鋼水質(zhì)量。5工藝優(yōu)化效果(1)