IF鋼的轉爐工藝研究

王小善，魏元，王曉峰，朱國強，李冰（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧鞍山114021）

?

IF鋼的轉爐工藝研究

王小善，魏元，王曉峰，朱國強，李冰
（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧鞍山114021）

摘要：以鞍鋼260 t轉爐生產的超低碳IF鋼為對象，研究了超低碳IF鋼的轉爐冶煉工藝。結果表明，采取優化鐵水罐折鐵量提高轉爐裝入鐵水比，增加復吹轉爐底槍支數和供氣流量進行強化冶煉，部分爐次采取零位攪拌工藝等措施后，能夠降低吹煉終點碳氧積和終點氧含量，為RH精煉提供較好的初始條件。

關鍵詞：IF鋼；頂底復吹轉爐；碳氧積

王小善，工程師，2003年畢業于東北大學冶金工程專業。E-mail:xiaowang200@sohu.com

IF鋼是高級別汽車板中的典型鋼種，是衡量一個國家汽車鋼板生產水平的重要標志之一，目前以IF鋼為基礎發展起來的高防腐蝕性能深沖熱鍍鋅IF鋼板、深沖高強度IF鋼板、深沖高強度烘烤硬化IF鋼板等系列超低碳鋼，已廣泛應用于汽車內板與面板的生產。

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠現有魚雷罐折鐵設備2套、復合噴吹脫硫設備2座、260 t頂底復吹轉爐3座，配套精煉設備包括LF爐2座、RH-TB裝置2座，中薄板連鑄機3臺，具有批量生產IF鋼的生產能力。隨著汽車工業的迅猛發展，國內市場對高質量、低缺陷的汽車板提出了更高的要求。煉鋼作為汽車板生產的前端工序，必須為精煉和連鑄提供優質潔凈的鋼水，從而降低鑄坯的夾雜缺陷。

1　超低碳IF鋼轉爐冶煉影響因素分析

1.1廢鋼、鐵水原料的影響

廢鋼量、鐵水量和鐵水條件是轉爐物料平衡和熱平衡計算的基礎。因此，IF鋼生產計劃下達后，轉爐依據高爐出鐵溫度和成分及時組織廢鋼量，鐵水罐到達脫硫站測溫后，再對廢鋼量進行微調。從而做到轉爐冶煉IF鋼時，廢鋼量滿足最理想的熱平衡計算。目前，IF鋼轉爐冶煉終點氧含量大于0.09%的比例在3%以內。對于大多數“一罐制”鋼廠來說，由于魚雷罐來鐵量不穩定，不能達到每個魚雷罐的折鐵量都能滿足轉爐兌鐵量的要求。對此，制定了鐵水罐最大折鐵量控制原則，使轉爐裝入鐵水比從85.2%提高至89.8%。通過廢鋼量精確調整和合理提高鐵水比，為轉爐冶煉控制提供了最佳物理化學條件。

1.2副槍測試時機控制

安裝副槍的轉爐TSC過程測試時機的判斷非常重要，穩定過程測試時機不僅在吹煉后期有利于碳溫調整，而且能夠穩定控制終點磷含量。最佳TSC碳含量應控制在0.4%～0.8%。為了控制最佳的過程測試時機，除了廢鋼過磅數量準確外，轉爐兌鐵時采用鐵水量自動采集，保證兌鐵量偏差控制在2 t之內。吹煉前進行自動化煉鋼靜態計算，TSC測試時間選在計算總氧累的82%進行。通過最佳TSC碳含量控制IF鋼吹煉終點一拉率達到89.1%，碳含量控制在0.4%～0.8%的比例達到82.6%。IF鋼轉爐過程控制實績數據見圖1。

圖1　IF鋼轉爐過程控制實績數據

從圖1中可以看到，絕大部分TSC測試碳含量數據點為0.4%～0.8%，能夠更好的滿足轉爐在TSC測試后穩定控制終點溫度和終點碳含量，大大提高了轉爐一拉率和終點碳溫命中率。

1.3轉爐冶煉控制

1.3.1鐵水配硅操作

鐵水硅含量主要影響爐渣堿度和渣量，在堿度、溫度和底吹條件不變的情況下，鐵水硅含量增加，渣量變大，提高了磷的分配比，從而提高了脫磷效率［1］。鐵水硅含量低不利于轉爐過程化渣，易引起冶煉過程返干，脫磷相對困難，爐襯提溫效果變差。因此為了穩定IF鋼的冶煉控制和有效脫磷，對于硅含量較低的鐵水實施配硅操作。鐵水配硅工藝是指兌入轉爐的鐵水硅含量小于0.4%時，根據鐵水量和硅鐵硅含量計算后在高位料倉加入硅鐵，將鐵水硅含量理論值配至0.4%。通過配硅工藝操作保證冶煉過程化渣狀態良好，熔池溫度均勻升高，為轉爐脫磷提供了條件的同時能夠滿足冶煉終點的溫度要求。

1.3.2頂底復吹冶煉

復吹轉爐底槍分布在轉爐爐底0.6D（D為住轉爐直徑）的位置上，底部氣體主要靠流量調節閥進行調節，底槍工藝分布圖如圖2。轉爐底吹主要參數見表1。

圖2　轉爐底槍工藝分布圖

表1　轉爐底吹主要參數

轉爐終點碳氧積是評價轉爐終點控制效果的一個重要指標。碳含量一定時，它的高低是衡量鋼水中氧含量的重要依據［2］。終點碳氧積低有利于降低合金消耗，減少脫氧過程中形成的夾雜物，從而提高鋼水質量。轉爐采用復吹冶煉工藝，增加底槍支數和底部供氣量，加強了熔池的攪拌力，促進鋼渣界面的進一步反應，加速過程化渣。在冶煉后期鋼渣中FeO含量較高的情況下，利用良好的底吹攪拌動力學條件，為低磷鋼種后期脫磷提供了保障。因此復吹工藝不僅獲得了較好的脫磷效果，而且有效降低了終渣中的FeO含量。同時大大減少了冶煉過程的返干和大跑渣現象，冶煉過程更加平穩，終點補吹爐次明顯減少。補吹爐次減少和補吹時間縮短有利于鋼水中氮含量控制，有文獻指出，轉爐補吹時間對鋼水的增氮量有一定的影響，隨著補吹時間的增加，鋼水的增氮量增加［3］。鞍鋼某復吹轉爐冶煉終點溫度在1 685～1 705℃范圍內，冶煉終點平均碳氧積為0.002 3，獲得了良好的脫磷效果和較低的終點氧含量。圖3為實際生產中IF鋼冶煉終點碳氧關系圖。

圖3　IF鋼轉爐冶煉終點碳氧關系圖

由圖3可見，轉爐在實際生產中的碳氧分布與理想曲線比較接近，部分爐次終點氧含量超出了理想氧含量。氧含量過高會給后道工序增加脫氧負擔，還影響鋼水潔凈度和合金收得率。所以，必須重點控制并持續降低轉爐終點碳氧積。

1.3.3復吹零位攪拌工藝

零位攪拌工藝能夠促進鋼水碳、溫均勻，并促進脫碳和鋼渣界面反應繼續進行。停止吹氧后進行零位攪拌，進一步降低了鋼水的氧含量和終渣的氧化性，在出鋼過程中減少了由于鋼水液面波動造成的卷渣，提高了鋼水潔凈度。利用轉爐底槍數量多、分布均勻、底吹氣體流量大的優點，對于IF鋼終點溫度比目標溫度高的冶煉爐次采用零位攪拌工藝，攪拌前后數據變化情況見表2。

表2　零位攪拌前后終點數據（平均值）變化情況

由表2可見，采用零位攪拌工藝雖然終點溫度損失17℃，但終點氧值降低非常明顯，平均降低了0.012 5%，平均終渣FeO降低了4.4%。終點氧值和終渣FeO的降低不僅對轉爐鋼鐵料非常有益，同時降低了合金消耗。零位攪拌脫磷效果明顯，大大降低了低磷鋼種的補吹比例。

1.3.4出鋼頂渣改質

IF鋼出鋼前使用專用復合擋渣器阻擋出鋼時的初期渣，出鋼過程采用擋渣標擋渣，嚴格控制鋼水帶渣量，鋼包內渣厚控制在80 mm以內。轉爐出鋼采用復合頂渣改質工藝，實現了鋼水進一步脫磷，同時頂渣脫氧改質。出鋼過程脫磷率達到15% ～30%，平均值為21.3%。頂渣中FeO脫除率達到30%～50%，平均值為44.6%，轉爐終點與進精煉鋼水中P含量對比見圖4。由圖4可以看出，在出鋼過程加入復合改質劑，通過出鋼時鋼水罐內鋼水流的動力學攪拌、渣洗，鋼水中的磷元素得到進一步脫除，大大提高了成品磷含量小于0.010%鋼種的生產。

轉爐終點與進精煉頂渣中FeO含量的對比見圖5。由圖5可以看出，轉爐出鋼過程經過復合頂渣改質后，到達RH精煉位時鋼水頂渣中FeO的含量比轉爐終點渣中FeO的含量明顯降低，減少了高氧化性頂渣向鋼水傳氧的過程，提高了鋼水的潔凈度。

圖4　轉爐終點與進精煉鋼水中P含量的對比

圖5　轉爐終點與進精煉頂渣中FeO含量變化

為了保證鋼包內頂渣具備較強的吸附夾雜的能力，有效提高鋼水潔凈度，CaO/Al2O3應控制在1.0～1.9［4］。

2　超低碳鋼冶煉工業應用

通過穩定控制轉爐冶煉過程，優化底吹工藝制度，穩定控制鋼水氧含量和碳含量，不斷降低終渣FeO含量和鋼包內FeO含量，并嚴格控制鋼水帶渣量，合理控制冶煉終點溫度，為RH精煉創造有利的初始條件。轉爐工藝優化前后RH進站初始條件變化情況見表3。

表3　轉爐工藝優化前后RH進站初始條件變化情況

從表3可以看出，通過精確控制IF鋼的選鐵操作和廢鋼、鐵水量的裝入操作，優化轉爐副槍過程測試時機，強化復吹冶煉，部分爐次實施零位攪拌工藝，RH精煉前的鋼水碳含量降低了0.006 0%，氧含量降低了0.004 5%。出鋼前采用復合擋渣器擋渣，并通過復吹降低了渣中FeO含量，從而提高了出鋼結束的擋渣效果，RH處理前的罐內渣厚有所降低，提高了鋼水的潔凈度。轉爐出鋼時，頂渣改質優化后罐內ω［CaO］/ω［Al2O3］控制在1.0～1.9之間，提高了頂渣吸附夾雜的能力，IF鋼的夾雜缺陷率有了明顯的降低。

3　結論

通過采取鐵水罐最大折鐵量控制原則，增加轉爐底槍支數和底部供氣強度，實施轉爐復吹強化冶煉，部分爐次采取零位攪拌工藝，以及轉爐出鋼過程采用復合頂渣改質工藝后，轉爐裝入鐵水比提高至89.8%，轉爐終點碳氧積平均值達到了0.002 3，出鋼過程脫磷率達到15%～30%，頂渣中FeO的脫除率達到30%～50%，為RH精煉創造了有利的初始條件。

參考文獻

［1］朱榮，張海寧.150 t轉爐脫磷脫硫效率研究［J］.煉鋼，2011,

7（3）：33-35.

［2］馮捷，包燕平.轉爐冶煉IF鋼終點氧含量控制分析［J］.鋼鐵釩鈦，2010,31（1）：75-78.

［3］蘇小利，劉文飛.260 t復吹轉爐底吹模式及鋼水增氮的研究［J］.煉鋼，2011,27（6）：31-33.

［3］郭東.太鋼4號高爐停爐操作實踐［J］.煉鐵，2012（5）:48-50.

（編輯賀英群）

修回日期：2016-01-28

［4］武貴生，楊嘉瑞.RH脫碳過程噴濺控制［J］.太鋼科技，2001（1）:19-22.

（編輯許營）

修回日期：2015-11-26

Study on Steelmaking Process for IF Steel by Converter

Wang Xiaoshan，Wei Yuan，Wang Xiaofeng，Zhu Guoqiang，Li Bing
（General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning，China）

Abstract：Based on the analysis of the samples from the ultra-low carbon IF steel smelted by 260 t converter in Ansteel，the steelmaking process for the ultra-low carbon IF molten steel by converterwas studied.The study results show thatwhen suchmeasures as optimizing the appropriate amount of the hotmetal pouring into hotmetal ladle for increasing the ratio of hotmetal to be charged into converter,increasing the number of bottom lances in converter and argon flow rate for strengthening smelting and using the bottom-blowing stirring process at zero point for some heats, the product of both carbon content and oxygen content at the blowing end point in converter can be reduced so that good primary conditions for RH refining can be achieved.

Key words：IF steel;top-bottom combined blown converter;product of carbon content and oxygen content

中圖分類號：TF704

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4613（2016）02-0052-04