采用海綿鈦替代鈦鐵制備含鈦鋼的AOD爐冶煉實踐

蘭廣澤， 劉明生

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼一廠， 山西 太原 030003）

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡稱太鋼）煉鋼一廠為不銹鋼專業生產單位，于1983年建成中國第一臺18 t AOD爐，1985年建成我國第一臺立式板坯連鑄機。AOD爐在1999年和2004年先后兩次進行改造、擴容至45 t。經過30余年的實踐，積累了豐富的經驗，創造了巨大的經濟效益。2004年，與奧鋼聯合作進行技術改造后，實現了AOD智能煉鋼。主要冶煉鋼種包括304系列、316系列、321系列、耐熱鋼、雙相鋼、鎳基合金等200余種不同牌號鋼種[1]。

1 現有321生產工藝

太鋼煉鋼一廠不銹鋼生產線為90 t超高功率電弧爐，3座45 tAOD爐，1座45 tLF爐，1座立式板坯連鑄機。AOD爐由于爐容量較小，多連澆過程中生產節奏緊張，LF爐處理時間只有30～35 min，不具備LF爐加鈦鐵合金化的條件?；诂F有生產條件AOD冶煉含鈦鋼，鈦的合金化采用爐內合金化的方式。321系列不銹鋼冶煉工藝流程為：EAF電爐—AOD爐—LF爐—CCM連鑄[2]。90 tEAF化鋼初鋼水條件見表1。

表1 電爐初鋼水條件

AOD冶煉流程：扒渣站扒渣—45 t AOD兌鋼—氧化期，在氧化期升溫脫碳的同時進行合金化調整—采用硅鐵進行預還原，加入量計算按二級計算機控制—還原分析后扒渣量大于85%—造新渣—鈦合金化—出鋼。

2 海綿鈦與鈦鐵對比

海綿鈦和鈦鐵成分對比情況見表2。

表2 低氮鈦鐵與海綿鈦成分

從成分來看海綿鈦的純凈度要高于普通鈦鐵，其中海綿鈦鐵氮含量和硅含量遠低于普通鈦鐵。海綿鈦易于減少從還原到包中氮含量的增量，對減少氮化鈦夾雜物的產生、提高鋼水純凈度有積極作用。同時易于控制包中硅含量，為生產高鈦、低硅、低氮的800系列鎳基合金提供了較好的資源。

海綿鈦比重較輕，如果從LF爐加入不易于鈦的合金化，由于AOD爐底吹攪拌能力遠大于LF爐攪拌能力，所以較于普通鈦鐵，海綿鈦更適于在AOD爐加入與現工藝相匹配。

海綿鈦與鈦鐵形貌對比見如圖1。

圖1 海綿鈦與鈦鐵的形貌對比

3 利用海綿鈦進行工藝試驗

使用海綿鈦進行AOD爐內合金化的試驗基于普通321系列不銹鋼的冶煉控制，調整過程溫度控制、減少供氧總量和降低氧化期的渣量。

1）氧化期吹煉模式見表3。

表3 氧化期吹煉氣體流量

氧化期進行合金化調整，氧化終點溫度控制在1 690～1 710℃之間。

2）氧化期加入石灰量在3～4 t，還原期根據堿度適當補加石灰，堿度控制在1.8。

3）扒渣后加入強脫氧劑鋁粉調渣0.5 kg/t，同時調渣呈黃白色后進行吹氬操作，純吹氬時間不少于3 min。

4）調渣后由爐外加入海綿鈦鐵，同時出鋼包落入出鋼位，進行包內吹氬，進行無氧化保護。

4 試驗效果

該工藝在AOD三個爐次上均進行了試驗，對本次試驗與隨機選取的加入鈦鐵冶煉321爐次進行過程溫度控制對比及平均鈦的收得率、硅耗、還原到包中增硅量、產品氮含量和鑄坯氧含量進行比較，結果如圖 2、表 4。

圖2 過程溫度對比圖

表4 試驗爐次與使用普通鈦鐵爐次平均指標對比

5 結語

研究結果表明，在保證相同成分組成的情況下，采用海綿鈦進行合金化，可以穩定提高收得率，減少合金調整量，益于降低AOD終點溫度，特別是鋼中氮含量進一步降低，對減少氮化鈦夾雜物的產生，提高鋼水純凈度，具有較好的效果。