龍鋼品種鋼生產工藝研究

習曉峰，楊召鵬，羅 巖

（陜西龍門鋼鐵有限責任公司煉鋼廠，陜西韓城715405）

1 引言

隨著科學技術的不斷發展,各行各業對鋼材質量的要求越來越高，45#鋼具有較高的屈服強度、抗拉強度和韌性[1]，常用來制作機械零件、機械構件、模具等[2-3]。該鋼種用量大、應用范圍廣、具有較大市場需求[4]。

陜西龍門鋼鐵有限責任公司煉鋼新區現有120 t頂底復吹轉爐2座，八機八流弧形連鑄機2臺，1300 t混鐵爐1座，KR、LF、VD等精煉設備各1套，具備年產鋼坯320萬t的能力，主要以普碳鋼和低合金鋼為主。2011年計劃以45#鋼的開發為起點，開發了3～5個品種鋼，實現產品結構的優化，進一步提高企業的競爭實力。

2 試制工藝

2.1 工藝流程

1300 t混鐵爐→鐵水包→120 t轉爐→LF精煉爐→8機8流方坯連鑄機→精整→轉運軋制。

2.2 冶煉要點

轉爐頂底復吹，底吹全程吹氮，實行單渣不留渣操作。入爐鐵水必須測鐵水溫度、用爐前光譜分析鐵水成分兌鐵前報到轉爐爐前，要求溫度≥1300℃，[S]≤0.050%，大于0.050%時用KR預先進行處理；[P]≤0.120%，帶渣量小于50 mm；廢鋼使用純凈廢鋼；要求污泥球+礦石單耗30～35 kg/t，保證早化渣和爐渣化透。用碳化硅、碳粉進行增碳，凈化劑、硅鈣鋇終脫氧。

出鋼過程全程吹氣，出鋼后鋼包開至吹氬站軟吹2 min后取樣、爐前光譜分析數據。爐前依據光譜樣進行喂碳線增碳至0.41%，喂完線起吊至精煉爐。吹氬工將當爐爐前吹氬用氣流量傳遞至精煉爐；爐前工將成分傳遞單送至精煉爐。

各冶煉參數按如表1所示。

2.3 LF精煉爐

表1 冶煉控制技術參數

LF精煉過程中要求：精煉爐到站溫度1570～1580℃；精煉結束后定氧，（O）≤30×10-6；采用石灰+精煉渣造白渣埋弧操作，白渣時間≥15 min；精煉周期按40 min控制。

精煉、合金微調完成后每爐喂100 m鈣鐵線，軟攪拌時間≥8 min。

2.4 連鑄控制

大、中包采用全保護澆鑄，大包采用長水口加墊圈。結晶器保護渣使用45#專用保護渣。拉坯速度控制在2.0～2.1 m/min；澆鑄周期為45 min。

配水表選用45#鋼專用配水表，二冷采用全水冷卻，冷卻強度：1.0 L/kg。中包溫度第一爐為1535～1555℃，正常爐次為1525～1545℃。結晶器采用電磁攪拌。

2.5 軋制要點

均熱溫度：（1100±30）℃；精軋溫度：880～900℃；吐絲溫度：850～870 ℃；風機：4臺。

3 試驗結果

試生產3爐，共計379 t，鑄坯成分檢測及低倍組織全部合格。

3.1 試驗成分（見表2、表3）

表2 鋼坯成分/%

表3 轉爐回P情況/%

3.2 精煉爐

精煉爐脫硫效率及精煉完鋼水氧含量見表4。

表4 精煉爐脫硫效率

3.3 連鑄

連鑄大、中包電磁攪拌使用正常，平均拉速1.9 m/min，第一爐中包溫度1543～1556℃，正常爐次中包溫度1533～1551℃，比水量1.0 L/kg。

3.4 鑄坯質量

鑄坯檢測情況如表5所示，鑄坯的低倍樣如圖1、圖2所示。

表5 鑄坯檢測情況

圖1 連鑄第一爐

圖2 正常爐次

本次生產共取低倍樣10組，各檢測項目均達到內部控制標準，個別流出現角部裂紋、中心疏松評級較高，主要試生產，第一爐及正常爐次過熱度控制較高。

3.5 ?6.5盤條性能指標

軋制成?6.5盤條性能，取10組鋼材樣分析性能指標，數據平局值Rel為491M P a，Rm為800M P a，A為27%，Z為44.1%。

4 分析及改進措施

4.1 轉爐終點碳含量較低

龍鋼煉鋼老區60 t轉爐從2006年一直采用留渣操作，轉爐脫磷效率較高，而且石灰單耗與不留渣相比較下降約15 kg/t。新區轉爐也曾經進行了留渣操作的嘗試，平均石灰單耗降低約12 kg/t，成品磷平均下降了0.004%。但是由于120 t轉爐爐膛較大，留渣量變化較大，導致冶煉過程和終點控制變差，過程槍位較難控制、高溫噴濺爐次較多，而且終點溫度很不穩定。而新區轉爐不留渣時過程非常平穩（入爐鐵水每爐要測鐵水溫度、爐前光譜分析鐵水成分），終點溫度（1650±10）℃時達標率可達到90%以上，倒爐渣中含鐵量比留渣時低2.3%，所以新區轉爐停止了留渣操作。本次試生產45#鋼考慮目前操作水平和原料狀況，特別是石灰質量較差、終點碳較高時脫磷困難的因素，選取了拉低終點碳增碳的方法，雖然達到了預期效果，但從各鋼水質量和消耗成本等方面考慮，還是應該穩定提高終點碳含量，下一步考慮采用雙渣操作，強化前期去磷效果，提高終點碳含量。

4.2 脫硫效率較低

本次試生產轉爐和精煉爐脫硫率都不高，主要原因是石灰質量較差，尤其是石灰含硫量較高，要提高脫硫率降低成品硫含量，必須進一步提高石灰質量。要求供灰單位采取措施降低石灰和焦末中的硫含量，從源頭上降低硫負荷，控制石灰硫含量在0.060%以下。本次生產為降低原料帶來的硫影響，停用生鐵塊采用純廢鋼并將廢鋼量由15 t減少到10 t，終點硫較原來平均降低0.003%，這一點在冶煉品種鋼時必須堅持。

4.3 裂紋及中心疏松

個別低倍樣角部裂紋、中心疏松評級較高，下一步通過精準對中浸入式水口、降低鋼水過熱度、調整二冷對中等降低角部裂紋；通過降低鋼水過熱度、進一步調整電磁攪拌頻率、電流，使電磁攪拌效果最佳，以消除中心疏松。

4.4 鑄坯表面顏色黯淡

由于使用全保護澆注，在比水量1.0 L/kg情況下鑄坯出二冷室表面顏色黯淡，個別低倍內裂明顯，下一步降低比水量0.8～0.9 L/kg再行觀察。

5 結論

此次試生產確立的45#鋼生產工藝有效可行，經檢驗產品質量完全滿足要求。試生產過程中得到以下結論：石灰質量較差、終點碳較高時可導致脫磷困難，從經濟角度考慮可以通過采用雙渣操作，強化前期去磷效果；石灰質量較差是導致轉爐和精煉爐脫硫率的主要原因；通過降低鋼水過熱度和調整電磁攪拌可以消除中心疏松。

[1]趙亮，張朝暉，巨建濤，等.釩鐵與釩氮合金生產HRB500鋼筋的對比試驗研究[J].熱加工工藝，2007，36（18）：35-37.

[2]侯志慧，張艷良，崔日榮.45鋼生產實踐[J].天津冶金，2007（6）：4-6.

[3]李建婷，鄭軼榮，馮捷，等.45#鋼連鑄板坯的生產實踐[J].鑄造技術，2006，27（9）：918-920.

[4]李京軍，夏文勇，阮細保.轉爐冶煉45優質碳素結構鋼的生產實踐[J].江西冶金，2004，24（3）：1-3.