超低碳if鋼生產(chǎn)工藝流程的選擇

if鋼是一種國內(nèi)需求大、生產(chǎn)技術(shù)難度大的材料。國內(nèi)目前多家企業(yè)采用傳統(tǒng)工藝流程生產(chǎn)IF鋼產(chǎn)品。針對唐鋼現(xiàn)有工藝設備,通過多次試驗生產(chǎn),最終在唐鋼薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線成功實驗生產(chǎn)IF鋼,目前產(chǎn)品主要定位在汽車內(nèi)板及沖壓用件,2011年已順利達產(chǎn),月產(chǎn)量3000t。1反滲透膜的過濾IF鋼的內(nèi)控成分及目標值見表1。可以看出,硫的控制目標含量小于0.006%,需要進行鐵水預處理,碳的含量是小于0.003%,碳的含量較低需要選擇RH進行精煉。所以,為了最終達到IF鋼的成分要求和力學性能的要求,確定IF鋼生產(chǎn)的工藝流程為:鐵水預處理脫硫→頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐冶煉→RH精煉→薄板坯鑄連軋。2控制鋼水凈度的措施2.1預處理、粉、到爐為了保證鋼中雜質(zhì)元素[S]盡量低,采用單吹顆粒鎂鐵水預處理脫硫,鐵水加入聚渣劑后扒渣1次后,噴粉脫硫,靜止3min后再加入聚渣劑,再次噴粉、扒渣,保證入爐鐵水[S]≤0.003%。2.2轉(zhuǎn)爐終點[c]的影響及措施唐鋼第一鋼軋廠擁有三座公稱容量150t的頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐,氧槍吹氧流量為40000Nm3/h,采用≥0.08m3/(t·min)的全程氬氣底吹。轉(zhuǎn)爐的終點[C]控制水平可以到0.055%以下,但是終點[C]控制太低,鋼水過氧化性強,即鋼中的氧含量過高影響鋼的質(zhì)量。溫度控制:采用高溫帶氧出鋼,終點溫度≥1700℃,氧位控制在300×10-6～900×10-6。為了滿足RH深脫碳工藝條件,轉(zhuǎn)爐終點[C]不宜控制過高,主要因碳高RH噴濺嚴重,容易造成粘槍及堵塞合金加料口。圖1為轉(zhuǎn)爐實際生產(chǎn)終點碳氧積情況,碳氧積平均為0.0029%。對于超低碳IF鋼,硫是有害元素,為了降低終點硫含量,嚴把原材料質(zhì)量,選用低硫物料。轉(zhuǎn)爐使用廢鋼加鐵水冶煉,爐后加入石灰抑制鋼水回硫。為防止出鋼過程中回硫,降低鋼渣氧化鐵含量,出鋼加入石灰提高鋼渣鈣鋁比值至2.0～4.0之間,再加入緩釋脫氧劑確保入RH鋼渣氧化鐵至10%以下。表2為唐鋼轉(zhuǎn)爐終渣成分和經(jīng)過緩釋脫氧劑改質(zhì)后RH進站鋼渣樣成分。氮是一種有害元素。氮與鋁結(jié)合生成AlN沉淀對IF鋼的性能造成危害。為了嚴格控制鋼中的[N]含量,采取以下措施:1)底吹全程采用氬氣,出鋼前加強氬氣底吹流量;2)嚴禁出鋼過程中加入鋁錠等強脫氧劑,采用帶氧出鋼,若終點氧位≥1200×10-6,采用復合脫氧劑弱脫氧至700×10-6。氧是鋼水中表面活性元素,大量氧原子占據(jù)鋼水表面阻止氮向鋼液中溶解和擴散;3)嚴格控制吹氬站底吹效果,控制底吹氬流量,避免鋼液裸露,與空氣接觸吸氮,當加完改質(zhì)劑后,關(guān)閉鋼包底吹氬氣。2.3碳處理至低碳排放唐鋼第一鋼軋廠RH設備的主要技術(shù)參數(shù)見表3。RH真快度≤200Pa、溫度≥1580℃條件下,脫碳時間12min～15min,終脫碳氧位≥100×10-6,即可將碳處理至20×10-6以下,但要冶煉高檔次汽車板即獲得更低的碳含量,需要延長脫碳時間至20min以上,終脫碳氧位控制在200×10-6以上時,真快度≤100Pa時,可以達到理想值。RH不具備脫硫功能,為防止回硫、回磷,在冶煉前用一爐硫、磷較低的鋼水涮真空槽,將碳處理至極限后開始冶煉IF鋼。在RH精煉過程中強調(diào)一次性配鋁,盡量減少二次補鋁,鋼水循環(huán)2min后加入鈦鐵循環(huán)8min后負壓。2.4吹上切口工作原理開發(fā)初期,澆注超低碳鋼種過程中,因鋼水中Al2O3等夾雜物多,造成結(jié)晶器浸入式水口及上水口堵塞。鋼水可澆性不好,連澆受阻,僅能澆注1爐,為此與院校合作,決定使用透氣上水口,降低夾雜物蓄上水口幾率,達到提高鋼水連澆爐數(shù)的目的。吹氬上水口工作原理如圖2所示。吹氬上水口內(nèi)壁為透氣層,氬氣通過透氣層在內(nèi)壁形成氬氣泡膜,氬氣泡捕粘夾雜物,捕粘的夾雜物隨氬氣泡在結(jié)晶器內(nèi)上浮,被保護渣吸附。同時氬氣氣泡膜阻止夾雜物粘附內(nèi)壁,減緩夾雜物在內(nèi)壁匯集,從而延長上水口內(nèi)徑縮小的趨勢,提高鋼水連澆爐數(shù)。經(jīng)過使用10個澆次的吹氬透氣上水口后,得出的結(jié)果見表4。受各工序周期不匹配影響,生產(chǎn)組織困難,目前僅限于4爐連澆,目前轉(zhuǎn)爐處于爐役后期,出鋼溫度偏低,RH鋁氧升溫量大,個別爐次需要更換下水口,連澆爐數(shù)有待于進一步提高。3顯微殘余物的測定通過對精煉、連鑄過程進行取樣,并分析鋼水和鑄坯的潔凈度,得出精煉、連鑄過程鋼中總氧和氮含量隨工序的變化值,如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可以看出,在RH進站時平均總氧含量為142×10-6,到RH精煉結(jié)束時鋼液中平均總氧為48×10-6,表明RH精煉效果明顯,在鑄坯中平均總氧含量只有15×10-6,總氧含量的控制達到了較高的水平。在精煉和連鑄過程中鋼中平均氮含量變化不大,表明無明顯的二次氧化發(fā)生。鑄坯中每平方毫米中平均顯微夾雜物的個數(shù)為2.13,并且沒有觀察到大于5μm的夾雜物(見表5)。表6為鑄坯中大型夾雜物的含量。由表6可知鑄坯中每10kg鋼中平均大型夾雜物的含量為1.73mg。從鋼中平均總氧含量、顯微夾雜物和大型夾雜物的含量上可以看出唐鋼采用鐵水預處理脫硫→頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐冶煉→RH精煉→薄板坯鑄連軋工藝生產(chǎn)的IF鋼的潔凈度水平達到了較高水平。4小體積、大安全唐鋼采用鐵水預處理脫硫→頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐冶煉→RH精煉→薄板坯鑄連軋工藝成功地生產(chǎn)出超低