提高煉鋼廠簾線鋼命中率生產實踐

彭新才，王旭冀

（湖南華菱湘鋼煉鋼廠，湖南 湘潭 411101）

鋼簾線又稱鋼絲簾線，作為橡膠骨架材料，主要用于輪胎子午線增強用骨架，具有強度高、韌性好的特點，其成品絲直徑最小可以達到0.15mm，要求優質的高碳低合金線材才能滿足如此高的要求，這就對煉鋼工藝提出了近乎苛刻的要求。湘鋼煉鋼廠原有工藝復雜，操作難度大，生產過程不穩定，煉鋼命中率偏低，生產次數增多，嚴重影響交貨期。

通過與高等院校合作，采取一系列措施，提高了簾線鋼的命中率。

1 原因分析

統計我廠近一年簾線鋼各原因改判如下。

表1 簾線鋼改判原因占比，%

從表1得知，我廠簾線鋼改判原因主要為精煉工藝操作波動，其次為氣體氮高，再次為鑄坯質量超標。

1.1 生產工藝

近年來，國內廠家陸續進行了簾線用鋼的開發與研制[1-4]，湘鋼煉鋼廠原工藝流程：高爐鐵水-鐵水預處理-80t轉爐-CAS-80t LF-VD（抽真空）-連鑄（150×150mm），對比國內及國外鋼廠工藝見表2。

表2 各廠工藝情況對比

此工藝流程具有生產節奏長，工藝復雜，各工序間配合程度高，尤其是抽真空工藝對崗位的操作，鋼包的盛鋼量，頂渣的粘稠度都提出了極高的要求。

1.2 鋼中氮

從表2對比可知，湘鋼簾線鋼有真空處理，但是氮含量的控制仍然較高。對轉爐出鋼后各道工序鋼水進行取樣分析N元素，經過近期數據分析影響鑄坯中[N]含量的主要來源：（1）合金、增碳劑帶入；（2）LF爐電弧增氮；（3）二次氧化增氮。所占比例如下圖：

圖1 各因子對鋼中的N含量的影響

從圖1中看出：增碳劑漲氮占比最大，其次為二次氧化，LF電弧增氮，合金漲氮所占比例較少；對合金中氮含量進行檢驗分析，如下表3。

表3 合金中氮含量

由合金加入導致的增氮量的貢獻：增碳劑＞金屬錳＞高純硅，因此需引進低氮增碳劑。

1.3 夾雜物塑性

從不同連鑄坯上隨機選取若干試樣制成金相樣，用EDS電子探針檢測鋼中的化學成份及夾雜物形狀后，再用Fact-sage熱力學軟件對相關體系進行三元相圖繪制并標注，來研究鑄坯中夾雜物組成、形態和化學成份的影響。

從圖2中得知，以1500℃為低熔點區域，處在低熔點塑性區的夾雜物比例僅為34%。高熔點的夾雜物中Al2O3含量高，為控制夾雜物在低熔點塑像化區，夾雜物中Al2O3含量應控制在5%～25%。同時對比國內鋼廠精煉工藝得知，我廠螢石加入量偏大（最高達300Kg每爐)，渣系粘度小，埋弧效果差，導致電弧對包襯侵蝕輻射，而且增氮嚴重。

圖2 氧化性夾雜在三元相圖中的分布

1.4 鑄坯質量

簾線鋼碳含量達0.80%，容易發生碳偏析，過高的碳偏析意味著材料的硬度分布不均勻，在周期性形變過程中成為裂紋源[5]。我廠偏析值要求不大于1.10，但仍存在部分流次超標。

簾線鋼對鑄坯表面質量要求嚴格，不能夠存在凹坑、針眼、結疤、小夾雜物和裂紋。由原材料坯料表面夾渣等缺陷，在軋制過程容易形成異物壓入，使盤條在放線架或機械剝殼階段或粗拉時斷裂。

2 措施及驗證效果

為了提高簾線鋼的命中率，從控制鋼水氮含量、調整精煉操作工藝和優化連鑄工藝參數3個方面著手進行改善。

2.1 降低氣體氮

取湘鋼現有碳粉送煤科院檢測，結果如下表4。

表4 碳粉檢驗結果

從表4中看出，石油焦在三種碳粉中氮含量最高，類石墨碳粉最低。把石油焦碳粉替換成類石墨碳粉，統計鋼種氮含量變化如圖3。

圖3 增碳劑改變前后氮含量

2.2 夾雜物塑性化

通過對爐渣成分的調整，有效的將夾雜物調整成為延展性高的塑性夾雜物。通過降低精煉螢石的使用量，由原來的300Kg每爐減少到100Kg來減少耐材侵蝕；延長VD軟吹時間，由原來的30分鐘調整為35分鐘；穩定簾線鋼包爐渣系，并將鋼包爐的頂渣的堿度由原來的0.8～1.0調整為0.65～0.9等措施，夾雜物的顆粒明顯變小，且處在低熔點塑性區的夾雜物比例提高到85%。

2.3 鑄坯質量攻關

2.3.1 過熱度控制

簾線鋼屬于高碳鋼，鑄坯凝固時體積收縮較大，當鋼水過熱度太高，鑄坯內柱狀晶粒發達，容易產生中心疏松、內裂和縮孔，所以適當降低澆注過熱度(ΔT≤30℃)，減少柱狀晶區、使等軸晶區發達，均勻坯心成份，進一步減少中心偏析、裂紋和疏松等低倍缺陷。

2.3.2 鑄坯拉速控制

連鑄拉速越高，鑄坯在結晶器內停留時間越短，鋼液凝固速度就會降低，導致鑄坯液芯變長，延緩了等軸晶的形核、長大，擴大了柱狀晶區，容易形成凝固搭橋，造成中心偏析。拉速越慢，結晶器振頻越小，振痕就會越深，在振痕處易形成成分偏析及裂紋。

因此，通過不斷摸索試驗，根據我廠4#鑄機的澆注條件，為更好的控制中心偏析，簾線鋼拉速控制在2.3～2.4m/min為宜。

2.3.3 二冷水溫水量控制

增加二冷水量，有利于減輕中心偏析，但不同二冷水溫對中心偏析影響較大，連鑄二冷水的水溫度為：28～30℃，但是夏天二冷水溫達到33攝氏度。鑄坯在二次冷卻過程，當處于正常拉速2.2～2.4 m/min時，為滿足冶金準則的情況良好，根據鑄坯過拉矯機的溫度，采用人工增大冷水水量，確保在矯直區域鑄坯的表面中心溫度為900～930℃。

規范連鑄過熱度、拉速和根據二冷水溫調整水量等措施，簾線鋼鑄坯中心碳偏析平均值由原來的1.078下降為1.045，且無鑄坯單流次超標。

2.3.4 表面質量

更換性能合適的保護渣，目前煉鋼廠生產簾線鋼使用日建大中保護渣替代龍城保護渣，實驗效果較好，鑄坯表面無明顯的渣溝、渣坑等缺陷；采用修磨方式，對鑄坯有缺陷的部位和切割渣進行清理干凈。

2.4 生產工藝優化

通過采取降低鋼中氮含量、優化及穩定精煉渣系，成功縮短工藝流程，將VD抽真空工藝優化為僅軟吹，具體如下：高爐鐵水-鐵水預處理-80t轉爐-CAS-80t LF-VD（僅軟吹）-連鑄（150×150mm），簡化了生產流程，解決了生產工藝復雜致生產波動情況。

3 結論

（1）煉鋼廠簾線鋼命中率低的原因為精煉工藝操作波動，氣體氮高，鑄坯質量超標；

（2）采取引進低氮增碳劑降低鋼中氮含量、減少螢石的用量及穩定精煉渣系成功縮短工藝流程，解決了生產工藝復雜致生產波動情況；

（3）控制好鋼水的過熱度、拉速，并根據二冷水溫調整水量，采用合適的保護渣和鑄坯修磨方式，提高了鑄坯合格率。

（4）通過以上措施，使煉鋼廠簾線鋼命中率由82%提高到98%。