唐鋼一鋼軋廠SPHC高效精煉的實踐

席曉利 馮慧霄 周曉紅 劉廣濤 盧彬（河北鋼鐵集團唐鋼第一鋼軋廠，河北唐山 063016）

唐鋼一鋼軋廠SPHC高效精煉的實踐

席曉利 馮慧霄 周曉紅 劉廣濤 盧彬（河北鋼鐵集團唐鋼第一鋼軋廠，河北唐山 063016）

針對唐鋼第一鋼軋廠3#LF精煉冶煉供1#機SPHC時不能保證恒拉速運行的現狀，通過提高鐵水預處理脫硫率，降低了LF精煉脫硫負荷；改變轉爐爐后預脫氧方式，降低了LF精煉前鋼水氧位；優化LF精煉脫氧工藝、供電制度及吹氬制度等，提高了LF精煉效率。實現了1#機的恒拉速，保證了生產的穩定，提高了產品質量。

鐵水 轉爐 高效 精煉 優化 實踐

1 前言

唐鋼第一鋼軋廠供1#機SPHC的生產工藝路線為：1#、2#頂底復吹轉爐冶煉→出鋼脫氧合金化→鋼包底吹氬→3#雙工位LF（變壓器功率28 MVA，升溫速率4℃/min）→1#中板坯連鑄機（直弧型連鑄機，中包容量52 t，2流）。為保證產品質量，要求3#LF精煉在冶煉供1#機SPHC時，保證拉速在1.8m/min～1.9m/ min，然而，在我廠目前的生產模式下，不可能再延長精煉周期，故必須通過應用高效精煉技術實現恒拉速控制。

2 唐鋼SPHC執行標準

我廠SPHC執行企業標準JS/ZY-QL-102《唐鋼第一鋼軋廠冷軋用鋼（SPHC）熱軋板卷工藝技術操作規程》，該規程明確了唐鋼生產SPHC的工藝流程、化學內控成分及各工序操作要點。唐鋼SPHC化學內控成分見表1。

表1 唐鋼SPHC化學內控成分%

3 穩定鐵水預處理及轉爐工藝

3.1 提高入爐鐵水脫硫率、扒渣率

鐵水是轉爐煉鋼的基本原料，鐵水成分直接影響轉爐冶煉過程（爐內溫度、化渣和鋼水質量），由于在轉爐煉鋼的氧化性氣氛下脫硫率僅為30%～60%，故為提高轉爐生產率，保證鋼水質量，對鐵水S＞0.020%的爐次進行脫硫處理，脫硫目標為S＜0.010%。另外，由于鐵水渣中含S、SiO2和Al2O3量較高，過多的鐵水渣帶入對轉爐冶煉也有很大影響，減少鐵水渣入爐量可以改善轉爐冶金效果。因此，要求裝入轉爐的鐵水帶渣量＜0.5%。目前，我廠脫硫率、扒渣率均穩定在90%以上。

3.2 嚴格控制入爐原料質量

石灰是頂底復吹轉爐煉鋼主要的造渣材料，它具有脫磷、脫硫能力，用量最大，其質量對煉鋼過程中成渣速度等吹煉工藝影響很大。由于石灰活性度是影響轉爐成渣速度的關鍵，因此國內均采用高質量的活性石灰來煉鋼，使用活性石灰可以提高成渣速度和渣化度，并減少石灰消耗量，有利于脫硫、脫磷反應進行，并減少溫度損失及爐襯蝕損，提高冶煉水平。生產中發現轉爐冶煉后鋼水回硫嚴重，回硫的主要原因為入爐原料（石灰、廢鋼等）帶入的硫。因此，我們加強了石灰、廢鋼等入爐原料的質量管理。目前，我廠SPHC大包S含量平均0.028%，且波動較小。

3.3 優化爐后頂渣制度

基于轉爐爐后造渣的動力學及熱力學條件均好于LF精煉，將原有頂渣制度更改為：固化出鋼過程合金料、脫氧劑、頂渣的加入順序，即待出鋼至1/3時，向鋼包內加入頂渣石灰，由于此時鋼水未脫氧且溫度較高，石灰能夠很快熔化，待石灰完全熔化后加入鋁基脫氧劑，之后快速將合金料加入包內。這樣操作能夠利用合金料將鋁基脫氧劑“帶入”鋼水更深的部位，提高利用率。先加入的石灰快速熔化后能夠形成保護層，將脫氧劑與空氣隔開減少燒損，提高利用率。

4 精煉工藝優化

4.1 脫氧工藝優化

唐鋼SPHC要求S≤0.015%，LF快速脫硫極其重要。脫硫反應式：

從鋁鎮靜鋼的脫硫反應公式（1）看，LF脫硫的前提為脫氧，針對脫氧工藝的主要措施如下。

4.1.1 精煉前回收連鑄澆余

由于連鑄澆余溫度高且有一定的硫容量，回收連鑄澆余后，使得鋼包渣子中（FeO+MnO）含量降低5%左右，目前供1#機SPHC澆余回收率在94%左右。

4.1.2 精煉前期加入部分精煉渣

加入精煉渣后鋼包渣子中Al2O3提高8%左右，改善了鋼包渣子的流動性，同時也利于提高鋼水的純凈度。見表2。

表2 不同階段渣樣成分/%

4.1.3 強調一次性喂鋁

SPHC鋼屬于低碳高鋁鎮靜鋼，需要在LF精煉初期采用鋁脫氧，由于鋁是極強的脫氧元素，其脫氧產物Al2O3熔點高，表面張力大，不為鋼液所潤飾，易于在鋼液內上浮去除，滯留在鋼液中的Al2O3，將在鋼液中聚集成鏈狀夾雜，對鋼質量有不良影響[1]。對于高自由氧的鋼液用鋁脫氧，如果鋁是以一批方式加入鋼液中，主要形成珊瑚狀Al2O3簇，這些簇狀物很容易浮出進入渣中，只有少量緊密狀簇狀物和單個Al2O3粒子滯留在鋼液中，其尺寸小于30 um；如果以兩批方式加入，靠近Al2O3粒子，有一些板型Al2O3的出現，其尺寸在5 um～20 um，且二次脫氧產生的Al2O3粒子少，尺寸在10 um～20 um，不利于夾雜的碰撞長大和上浮去除，所以加入鋁應盡可能快的一批加入，以減少有害的Al2O3夾雜。

4.2 供電制度優化

精煉供電制度的根本在于精煉進站溫度，結合鋼水溫度“一脈相承”的特點，通過研究和試驗，我們的結論是：溫度是系統工程，必須采用分頭管理的方式加以控制。為“夯實”精煉進站溫度，采取的主要措施如下。

4.2.1 穩定轉爐出鋼溫度

出鋼溫度標志著煉鋼廠生產水平的高低，是主要的技術指標之一，提高出鋼溫度會直接惡化其它指標，像鋼鐵料消耗、合金料消耗、轉爐壽命等，故在目前的生產組織下，穩定SPHC出鋼溫度，保證大包溫度≥1 590℃。

4.2.2 提高生產調度水平

控制轉爐出鋼至精煉進站冶煉間隔≤30 min；加快鋼包周轉，保證紅包出鋼。

4.2.3 薄渣精煉

我廠的3#LF采用的是電極可旋轉式的雙工位精煉爐，雙工位同時具備鋼水在線冶煉能力，借助設備優勢，可以優先進站加入少量渣料精煉，邊精煉邊等待連鑄澆余。

4.3 吹氬工藝優化

從2010年年初開始，陸續為3座LF精煉站安裝智能氣體流量控制儀實現高精度流量控制（設定流量和實際流量偏差≤±5NL/min），并提供冶煉SPHC鋼不同階段流量參考：進站鋼包接好氬氣管后及時吹氬氣，站外待煉過程氬氣流量按50NL/min～200NL/min控制；靜吹弱攪拌過程流量100NL/min～300NL/min；給電中強攪拌過程流量300NL/min～600NL/min；脫硫強攪拌過程流量800NL/min～1 000NL/min。

4.4 鈣處理工藝優化

由于在冶煉SPHC用鋁脫氧后在鋼中形成大量的Al2O3，很難從鋼中去除干凈，在澆鑄時很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞從而中斷澆鑄過程。為了解決這個問題，常用的方法是對鋼水進行鈣處理，通過對鋼中加入一定的鈣，使得高熔點的Al2O3與CaO結合形成低熔點的鋁酸鈣，從而改善鋼液的澆鑄性能。針對鈣處理采取的主要措施如下。

4.4.1 全部使用鈣鋁線進行鈣處理

避免了因使用純鈣線喂線速度慢、鋼渣翻騰劇烈、Als燒損不穩的情況。

4.4.2 升降式喂絲工藝

調整般導管曲率半徑必須大于1.5 m，減少絲線在導管中的阻力；保證喂絲導管的水平段與豎直段的夾角必須大于90℃，降低喂絲芯線打彎或上翹幾率；控制喂絲速度為3.0m/s～4.5m/s，保證喂絲深度大于1.6 m，提高芯線元素吸收率。

5 工藝效果

5.1 拉速情況扣除開機爐次，拉速穩定在1.8～1.9m/min。

5.2周期情況精煉周期平均縮短3 min。

5.3 溫度情況冶煉澆次前5爐鋼時，LF出站鋼水溫度應控制在上限，將中間罐溫度控制在中上限，使塞棒盡快地受熱，形狀規則，中間罐蓄熱充足，防止塞棒開度波動大和罐溫溫降大而拉速不穩定。連澆5爐鋼水后，LF出站鋼水溫度應控制在中下限，將中間罐溫度控制在中下限，防止鋼水溫度高造成冶煉時間長罐溫高而使中間罐耐材侵蝕過快，造成拉速波動。

6 結論

6.1 通過對鐵水S高于0.020%的爐次進行脫硫處理，將鐵水S脫至0.010%以下等措施降低了LF精煉脫硫負荷。

6.2 改變爐后預脫氧方式，保證LF精煉前鋼水低氧位操作。

6.3 通過回收連鑄澆余、加入精煉渣及一次喂鋁實現LF精煉快速脫氧。

6.4 優化供電制度、鈣處理制度，避免重復冶煉，提高LF精煉效率。

6.5 圍繞著高效精煉，優化了鐵水預處理、轉爐、LF精煉工藝，縮短了3#LF供1#機SPHC精煉周期，保證了1#機恒定拉速1.8m/min～1.9m/min運行。

[1]成國光，干勇，劉瀏，等.新編鋼水精煉暨鐵水預處理1500問[M].北京：中國科學技術出版社，2007.95.

Practice of SPHC High Efficient Refining at Tanggang Rolling Mill 1

Xi Xiaoli,Feng Huixiao,Zhou Xiaohong,Liu Guangtao,Lu Bin

In an aim to address the condition that the constant casting speed could not be ensured when LF 3 supplied SPHC 1 at Tanggang Rolling Mill 1,the authors relieved LF desulfurization burden by increasing hot metal pre-desulfurization rate;lowered steel oxygen content before LF refining by changing pre-deoxidization method after converter;raised LF refining efficiency by optimizing LF deoxidization process, power supply system and argon injection system.Thus,SPHC 1 could keep constant casting speeds and the production stability was ensured with improved product quality.

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（收稿 2011－02－16責編趙實鳴）

席曉利，男，畢業于蘭州理工大學冶金工程專業，現就職于唐鋼第一鋼軋廠技術科。