濟(jì)鋼低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼的開發(fā)與生產(chǎn)

苗振魯

（山鋼股份濟(jì)南分公司寬厚板廠，山東濟(jì)南 250101）

生產(chǎn)技術(shù)

濟(jì)鋼低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼的開發(fā)與生產(chǎn)

苗振魯

（山鋼股份濟(jì)南分公司寬厚板廠，山東濟(jì)南 250101）

通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐出鋼、CAS精煉、RH處理等過程的脫氧工藝和造渣制度，形成合理的鋼包精煉渣系，為充分吸附鋼水中的夾雜物創(chuàng)造良好條件；利用鈣處理工藝，將鋼水中的Al2O3夾雜球化，使鋼中大部分Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CaO-Al2O3，為連鑄機(jī)順利澆鑄創(chuàng)造條件；按照KR→BOF→CAS→RH→CCM工藝路線生產(chǎn)低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼，將鋼水中的Si含量控制在了鋼種成分設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。

鋁鎮(zhèn)靜鋼；低碳；低硅；鈣處理；精煉

SPHE、耐鋅腐蝕JNX06等鋼種屬于低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼，由于鋼水成分中碳、硅含量低，轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水中自由氧含量高，一般情況下鋼水中w（O）≥500×10-6。冶煉過程中完全依靠鋁脫氧，會(huì)產(chǎn)生大量Al2O3夾雜，造成澆鑄過程水口絮流、塞棒上漲［1］，嚴(yán)重時(shí)引起生產(chǎn)事故，如鋼水中夾雜物含量高、澆鑄過程保護(hù)渣變性、結(jié)晶器粘結(jié)引起漏鋼等事故。協(xié)議要求耐鋅腐蝕鋼JNX06成品w（Si）≤0.030%、w（C）≤0.08%，鋼板內(nèi)部質(zhì)量滿足國標(biāo)一級探傷要求。為實(shí)現(xiàn)鋼水連續(xù)澆鑄和鋼板成品成分［Si］含量不超標(biāo)，從2013年開始，針對該鋼種冶煉工藝路線、鋼水在各工序點(diǎn)脫氧工藝、造渣制度和鈣處理工藝進(jìn)行深入研究與分析，通過優(yōu)化工藝，濟(jì)鋼生產(chǎn)JNX06鋼種實(shí)現(xiàn)10爐次連續(xù)澆鑄，澆鑄過程水口無絮流現(xiàn)象，塞棒行程穩(wěn)定，成品成分中w（Si）穩(wěn)定控制在0.030%以內(nèi)。

1 主要工藝裝備

濟(jì)鋼煉鋼廠現(xiàn)有1座KR，帶鐵水罐液壓推桿傾翻裝置和扒渣機(jī)裝備；1座210 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐（配備副槍系統(tǒng)）；1座配備自動(dòng)測溫、取樣裝置的吹氬站；1座雙工位210 t鋼包精煉爐；1座雙工位210 t RH真空處理爐（配備頂槍裝置，具備吹氧升溫功能）；1臺(tái)連鑄機(jī)，結(jié)晶器斷面尺寸為250/300 mm×（1 800～2 300）mm，主要配備二冷自動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)晶器液面自動(dòng)控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，大包長水口吹氬系統(tǒng)以及上下水口板間吹氬系統(tǒng)，18個(gè)扇形段，其中扇形段1～6為彎曲段，扇形段7、8為矯直段，其余為水平段。

2 鋼種成分及工藝流程設(shè)計(jì)

表1為JNX06鋼種成分要求，將厚度為250 mm鑄坯軋制成60 mm厚度的鋼板，要求鋼板內(nèi)部質(zhì)量符合國標(biāo)Ⅰ級探傷要求。

表1 JNX06鋼種成分設(shè)計(jì)（wB）%

從表1可以看出，該鋼種屬于典型低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼，冶煉過程中如果按照LF+RH雙精煉處理，容易造成鋼水中［Si］含量超標(biāo)；若按照RH單精煉爐處理，容易造成澆鑄過程水口絮流、塞棒上漲以及夾雜物超標(biāo)。根據(jù)該廠生產(chǎn)低碳低硅鋼經(jīng)驗(yàn)，采用KR→BOF→CAS→LF→RH→CCM生產(chǎn)工藝路線很難保證成品成分中w（Si）≤0.030%。為確保成品成分中［Si］含量不超標(biāo)，本次生產(chǎn)中取消LF處理工藝，將其造渣工藝分?jǐn)傊疗渌ば蜻M(jìn)行。因此，工藝路線設(shè)計(jì)為：KR→BOF→CAS→RH→CCM，進(jìn)行5爐試生產(chǎn)，結(jié)晶器斷面尺寸為250 mm×2 200 mm。

3 生產(chǎn)情況及分析

3.1 入爐鐵水及轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制

設(shè)計(jì)要求w（S）≤0.010%，由于RH無脫硫功能，故入爐鐵水需深脫硫。實(shí)際生產(chǎn)過程中，要求入爐鐵水中w（S）≤0.005%，處理后扒渣干凈，鐵水裸露面積≥90%。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制見表2。終點(diǎn)P、S達(dá)到較好水平，終點(diǎn)C、O含量控制良好，鋼水無過氧化情況。

3.2 出鋼、脫氧合金化及造渣制度

出鋼過程采用雙擋渣，即出鋼前期使用擋渣帽，后期使用擋渣棒，通過鋁平衡計(jì)算，出鋼下渣量約3 kg/t，說明擋渣效果良好。

出鋼至1/4時(shí)加入800 kg小顆粒石灰和300 kg鋁塊進(jìn)行強(qiáng)脫氧，使脫氧產(chǎn)物盡快形成、聚集、長大及上浮，出鋼至1/2時(shí)再加入金屬錳，出鋼完畢加入300 kg復(fù)合脫氧劑脫除渣中氧；出鋼過程全程開鋼包底吹，底吹開度以吹開鋼液面直徑為標(biāo)準(zhǔn)，以300～500 mm為宜，確保出鋼過程化好渣、化透渣。

表2 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制和氬前溫度

根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量情況，在吹氬站喂入100～200 m鋁線，確保CAS成分中Als質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.030%～0.060%，然后進(jìn)行吹氬處理，鋼包底吹流量開度以吹開鋼液面直徑為標(biāo)準(zhǔn)，以300～500 mm為宜，吹氬時(shí)長不少于8 min，觀察渣樣顏色，變?yōu)樯罹G色時(shí)停止處理，出氬站具體渣成分見表3。

表3 CAS出站渣成分（wB）

3.3 RH處理

3.3.1 H含量與脫氣時(shí)間和真空度的關(guān)系

根據(jù)文獻(xiàn)［2］，當(dāng)鋼水中原始w（H）≤10×10-6，在100 Pa真空度下處理10 min以上，鋼水中w（H）均可降至1.5×10-6以下，具體如圖1所示。

圖1 真空脫氣時(shí)間和真空度對脫氫行為的影響

根據(jù)以上分析，RH精煉工序要求在真空度≤100 Pa條件下處理時(shí)間不少于10 min，純脫氣時(shí)間不少于6 min。

3.3.2 造渣處理

RH真空處理過程中，在鋼渣界面上手動(dòng)加入泡沫劑，鋼渣發(fā)泡后加入50～100 kg鋁粒，鋁粒和鋼渣完全反應(yīng)后以渣子變?yōu)榛野咨珵闃?biāo)準(zhǔn)，此時(shí)渣樣成分見表4。

3.3.3 鈣處理

為達(dá)到鋼水澆鑄過程不絮流、不堵水口以及夾雜物變性的目的，根據(jù)林路等［3］研究鋼水中Ca含量與Als的關(guān)系，在w（Al）=0.030%、溫度1 550～1 600℃時(shí)，為使鋼中大部分Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CaO-Al2O3，控制w（Ca）=（3.98～17.51）×10-6［3］。一般認(rèn)為溶解鈣是全鈣的1/10［4］，依據(jù)圖2和實(shí)際鋼水中Al含量喂入鈣線量，具體Ca含量和Al含量見表5。

表4 RH渣樣成分（wB）

圖2 鋼水中Ca、Al熱力學(xué)平衡關(guān)系

表5 RH處理后鋼水中［Ca］、［Al］含量

3.4 結(jié)果分析

3.4.1 澆鑄過程

總體來說，生產(chǎn)的5爐鋼水澆鑄過程結(jié)晶器液面波動(dòng)值在±5 mm以內(nèi)，塞棒行程均為輕微波動(dòng)，屬于正常波動(dòng)值，中包過熱度控制為10～30℃，澆鑄過程良好，為穩(wěn)態(tài)澆鑄，具體見表6。

表6 試驗(yàn)5爐次低碳低硅鋼澆鑄情況

3.4.2 各工序點(diǎn)Si含量變化

5 爐鋼水中Si含量從CAS、RH、CCM取樣點(diǎn)依次有升高的趨勢，但總體控制良好，連鑄機(jī)中包鋼水成分中w（Si）≤0.020%，滿足成分設(shè)計(jì)要求，具體見圖3。

3.4.3 鑄坯低倍組織

在第3、第5爐的第3塊鑄坯上分別取低倍樣，2塊低倍樣質(zhì)量較好，C類中心偏析均為1.0級，中心疏松0.5級，無中間裂紋、三角區(qū)裂紋、角部裂紋、針孔氣泡、夾雜等缺陷，鑄坯中心疏松照片見圖4。

圖3 各工序點(diǎn)鋼水中Si含量變化情況

圖4 試制鑄坯中心疏松情況

連鑄機(jī)澆鑄過程順利，沒有出現(xiàn)絮流、氣泡、漲行程等問題，鑄坯表面質(zhì)量與內(nèi)部質(zhì)量合格，生產(chǎn)穩(wěn)定順行。目前，按照該工藝生產(chǎn)的低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼已經(jīng)批量生產(chǎn)，鋼板的內(nèi)部質(zhì)量滿足國標(biāo)Ⅰ級探傷要求，夾雜物A、B、C、D之和≤4.0。

4 結(jié)論

4.1按照KR→BOF→CAS→RH→CCM工藝路線組織生產(chǎn)，去除LF處理工序，將LF造渣工藝分?jǐn)傊赁D(zhuǎn)爐出鋼過程、CAS處理過程和RH冶煉過程，可以冶煉低碳低硅鋼，且冶煉過程平穩(wěn)，澆鑄順利，具備連續(xù)生產(chǎn)條件。

4.2采用KR→BOF→CAS→RH→CCM工藝路線生產(chǎn)低碳低硅鋼，鋼中w（Si）可以完全控制在0.030%以內(nèi)。

4.3為使鋼中大部分Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CaO-Al2O3，當(dāng)鋼水中w（Al）在0.030%左右時(shí)，全鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在39×10-6以上，鋼水可澆性良好，沒有塞棒絮流和夾雜物堵水口現(xiàn)象。

［1］王明合，胡黎寧，田新中，等.低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼的生產(chǎn)實(shí)踐［J］.煉鋼，2004，20（5）：33-36.

［2］張海民.濟(jì)鋼RH爐外精煉脫氣分析［J］.河北冶金，2009，29（2）：34-36.

［3］林路，包燕平，劉建華，等.RH-喂線鈣處理的管線鋼X80非金屬夾雜物變性效果分析［J］.特殊鋼，2010，31（5）：51-54.

［4］陳家祥.連續(xù)鑄鋼手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

Development and Production for Al-killed Low Carbon and Low Silicon Steel

MIAO Zhenlu
（The Heavy Plate Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

Reasonable ladle refining slag system was produced by deoxidizing and slag forming process by converter tapping procedure,CAS processing procedure,RH processing procedure,which created good conditions for adsorbing the impurities in molten steel fully.Residual Al2O3in the molten steel was spheroidized and most Al2O3in the molten steel has been changed into liquid CaO-Al2O3by Ca treatment procedure,which created conditions for caster casting successfully.The production of Al-killed low carbon and low silicon steel by KR-BOF-CAS-RH-CCM process route can control the content of［Si］in molten steel within the range of design requirements of steel composition.

Al-killed steel;low carbon;low silicon;calcium treatment;refining

TF762+.3

A

1004-4620（2015）02-0006-03

2015-01-22

苗振魯，男，1974年生，2009年畢業(yè)于北京科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司寬厚板廠生產(chǎn)準(zhǔn)備車間主任，工程師，從事冶金工程技術(shù)工作。