C72DA鋼種精煉夾雜物控制實(shí)踐

王子龍

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司 技術(shù)中心，河北 張家口075100）

1 前 言

LF 精煉后期為了去除鋼液夾雜物，通常采用氬氣弱攪拌的手段。劉風(fēng)剛等對(duì)不同吹氬流量下的鋼包流場(chǎng)、氣泡運(yùn)動(dòng)、液面形態(tài)和夾雜物去除進(jìn)行了數(shù)學(xué)計(jì)算。優(yōu)化結(jié)果表明，在100 t 鋼包條件下，吹氬流量為100～200 L/min 時(shí)，鋼液裸露面積較小且?jiàn)A雜物有較好的去除效果。在吹氬流量為150 L/min時(shí)，軟吹前10 min鋼水中大尺寸夾雜物上浮去除明顯。

河鋼集團(tuán)宣鋼公司二鋼軋廠（以下簡(jiǎn)稱(chēng)二鋼軋）自2015年開(kāi)發(fā)C72DA鋼以來(lái)，夾雜物合格率一直維持在99%以上。因后續(xù)開(kāi)發(fā)品種鋼種類(lèi)增多，且產(chǎn)能進(jìn)一步加大，導(dǎo)致該鋼種在LF 精煉冶煉軟吹時(shí)間及周期受到影響，夾雜物合格率僅為96.85%。為提高鋼液純凈度，2020 年5 月，二鋼軋對(duì)夾雜物去除進(jìn)行了研究試驗(yàn)，并論證了其關(guān)鍵影響因素，LF精煉后軟吹時(shí)間對(duì)夾雜物上浮的影響。

2 夾雜物控制實(shí)踐

2.1 工藝概況

宣鋼C72DA 鋼的化學(xué)成分控制范圍見(jiàn)表1。其生產(chǎn)工藝流程為：鐵水KR脫硫預(yù)處理→150 t轉(zhuǎn)爐（雙渣）冶煉→150 tLF 精煉→150 mm×150 mm方坯連鑄→高線軋制。

表1 C72DA鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

2.2 試驗(yàn)方法

C72DA 鋼液在LF 爐精煉結(jié)束后，加覆蓋劑進(jìn)行軟吹，在鋼水微微涌動(dòng)、鋼液不裸露（軟吹氬氣流量100～300 L/min，根據(jù)透氣磚效果而定）條件下，對(duì)C72DA 鋼精煉處理后軟吹時(shí)間對(duì)鋼中夾雜物的影響進(jìn)行研究，取樣方法及檢驗(yàn)內(nèi)容如下。

1）取樣方法。軟吹時(shí)間控制在45 min，從軟吹10 min開(kāi)始，間隔5 min以人工方式取樣1次，每爐取樣8塊。取樣器插入鋼水深度為500 mm左右。樣品尺寸為Φ35 mm×15 mm，累計(jì)進(jìn)行了5爐鋼液試驗(yàn)，共計(jì)取樣40塊。

2）檢驗(yàn)內(nèi)容。將所取試樣標(biāo)號(hào)分類(lèi)收集，嚴(yán)格杜絕混號(hào)。經(jīng)車(chē)削，磨制成金相試樣，在萊卡DMI5000M金相顯微鏡下放大100倍進(jìn)行觀測(cè)。檢驗(yàn)內(nèi)容包括單位面積夾雜物個(gè)數(shù)（單位：個(gè)/mm2）及最大夾雜物尺寸（單位：μm）。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述試驗(yàn)方案對(duì)試樣進(jìn)行觀測(cè)分析，統(tǒng)計(jì)5爐試驗(yàn)鋼的金相觀測(cè)平均值。軟吹氬氣流量100～300 L/min的情況下，5爐鋼液不同軟吹攪拌時(shí)間夾雜物個(gè)數(shù)如表2所示，不同軟吹攪拌時(shí)間夾雜物尺寸大小如表3 所示。夾雜物金相觀測(cè)對(duì)比情況僅列舉10、35、45 min軟吹時(shí)間的，如圖1所示。

表2 5爐鋼液不同軟吹攪拌時(shí)間夾雜物個(gè)數(shù) 個(gè)/mm2

2.4 軟吹時(shí)間對(duì)夾雜物去除效果的影響

通過(guò)對(duì)40 塊試樣觀測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在前10～35 min的軟吹時(shí)間內(nèi)，單位面積夾雜物個(gè)數(shù)隨氬氣軟吹攪拌時(shí)間增加而明顯減少；最大夾雜物尺寸也隨氬氣軟吹攪拌時(shí)間增加而明顯減小，判斷該時(shí)間段鋼包內(nèi)鋼液夾雜物伴隨氬氣弱攪拌不斷快速上浮被渣系吸附。當(dāng)軟吹時(shí)間達(dá)到在35 min 左右時(shí)，隨著軟吹攪拌時(shí)間增加，鋼樣中單位面積夾雜物個(gè)數(shù)開(kāi)始呈緩慢下降趨勢(shì)，同時(shí)最大夾雜物尺寸變化不明顯，表明在軟吹攪拌35 min 后，鋼中夾雜物上浮與渣系中夾雜物翻卷入鋼液中速率接近動(dòng)態(tài)平衡。軟吹時(shí)間對(duì)應(yīng)單位面積夾雜物數(shù)量的關(guān)系如圖2a 所示；軟吹時(shí)間對(duì)應(yīng)最大夾雜物尺寸的關(guān)系如圖2b所示。

表3 5爐鋼液不同軟吹攪拌時(shí)間最大夾雜物尺寸 μm

圖1 10、35、45 min軟吹時(shí)刻試樣金相組織 100×

圖2 軟吹時(shí)間與夾雜物關(guān)系統(tǒng)計(jì)

2.5 軟吹時(shí)長(zhǎng)對(duì)成本及生產(chǎn)節(jié)奏的影響

軟吹氬氣流量100～300 L/min 的情況下，根據(jù)精煉車(chē)間統(tǒng)計(jì)溫降為1℃/min，每包鋼液升溫電耗約200 元/min，即軟吹10 min 每包鋼直接損失經(jīng)濟(jì)效益為2 000 元。且對(duì)日生產(chǎn)量也造成較大損失，軟吹時(shí)間超過(guò)45 min必要性不強(qiáng)，卻對(duì)鋼液溫度及生產(chǎn)周期產(chǎn)生較大影響。綜合考慮轉(zhuǎn)爐吹煉周期、連鑄機(jī)拉速及生產(chǎn)節(jié)奏多方面因素，軟吹攪拌時(shí)間不得超過(guò)45 min。

3 生產(chǎn)應(yīng)用

二鋼軋從2020年5月開(kāi)始，將C72DA鋼的軟吹攪拌時(shí)間調(diào)整為35～45 min。通過(guò)采集優(yōu)化前后數(shù)據(jù)，對(duì)比2019 年5 月—2020 年4 月生產(chǎn)的186 爐和2020年5月—2020年12月生產(chǎn)的118爐的鋼液夾雜物合格率。夾雜物合格率提升明顯，由96.85%提高至99.58%；三氧化二鋁類(lèi)、硅酸鹽類(lèi)、點(diǎn)狀或球狀?yuàn)A雜物平均級(jí)別分別降低0.08、0.06、0.05；同時(shí)因夾雜物超標(biāo)造成的降級(jí)品、改判品大幅減少。