精煉工序含鋁鋼取消鈣處理工藝研究及應用

陳長芳

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

隨著鋼材新品種的不斷開發，鋼的潔凈度已經成為了生產高端冶金產品的瓶頸。目前，我國經濟建設急需的技術含量高、附加值高的潔凈鋼還主要依賴進口。因此，我國鋼鐵工業對鋼的純凈度問題也越來越重視，如何降低鋼中的夾雜物已經成為人們越來越關注。中厚板公司品種多為含鋁鋼，工藝路徑為含鋁鋼都需進行鈣處理，鈣鋁比0.04～0.1，但鈣處理鋼水中由于有游離[Ca]存在，其中一部分會與鋼水中的游離[O]結合形成(CaO)，(CaO)與中包水口、塞棒等耐材中的Al2O3發生反應形成形成低熔點物質C12A7，(熔點l365℃)等。容易導致水口、塞棒等耐材侵蝕，造成鋼水潔凈度變差或者導致生產事故。本文通過優化精煉渣系，優化精煉吹氬制度等手段，取消鈣處理工藝，降低鋼水內部夾雜物的等級，提高鋼水內部質量，實現潔凈鋼生產。

1 精煉渣工藝優化

Ca處理對中包耐材有所侵蝕，產生的CaS夾雜物也會堵塞水口，利用爐渣與鋼液間的平衡反應來控制夾雜物。通過控制渣的成分組成、脫氧條件、堿度、氧化鋁的含量等，對中厚板精煉渣進行了以下優化。

1.1 轉爐爐后出鋼過程控制

唐山中厚板公司工藝流程：120t轉爐→LF精煉→連鑄，生產節奏較快，LF爐處理鋼水的周期一般為35min。在短時間內使精煉渣快速熔化、形成還原性白渣，達到脫硫和吸收夾雜物的目的，就需要在出鋼及精煉過程中為上述反應創造良好的動力學條件。

為了加快精煉成渣速度，為脫硫和吸附夾雜物提供足夠的時間，采用出鋼過程渣洗的方案[1]。出鋼時先加入碳粉脫氧，再加入合金，最后加入鋁脫氧，出鋼過程隨合金加入精煉渣和活性小粒石灰，通過爐后等待天車時間，進行一定程度的鋼包內攪拌，使得爐后完成初期白渣的形成。白渣形成后，到達精煉工位，進行深層次的造渣，使鋼中[S]得到進一步的脫除，成分和溫度命中后精煉工藝就軟吹氬階段。

1.2 LF精煉堿度控制

隨著爐渣堿度的提高，硫的分配比增大，有利于脫硫的進行，當堿度大于2.3以后硫的分配比可以超過100[2]。隨著CaO含量提高，[s]降低，但當w(CaO)＞60%后，CaO含量提高，脫硫效果反而降低。通過實驗不同堿度，對比分析夾雜物情況及硫的分配比情況，確定合適的堿度及渣中CaO含量。

1.3 精煉渣循環利用

利用連鑄回轉臺下來的熱態精煉渣，減少造渣料的加入，降低因渣料熔化帶來的熱量損失，從而縮短精煉的化渣時間。熱態精煉渣循環利用時，精煉石灰由原來的5kg/t減少到2kg/t，澆鑄結束后將循環渣直接倒入精煉等待位的鋼包里，促進爐渣快速成渣。

2 吹氬制度優化

結合自身生產組織模式，鋼包平均在臺等待時間8min，充分利用鋼包在連鑄平臺的待澆時間，將精煉軟吹功能轉移至連鑄[3]，增加LF爐軟吹時間，通過反復試驗，確定最終連鑄在臺氬氣流量控制，保證夾雜物的有效去除。

3 實施效果

3.1 渣系變化

通過工藝優化后，對試驗精煉渣進行取樣分析。結果表明能夠提前生成鋁酸鈣，尤其是12CaO.7Al2O3的部分生成，其次是吸收的物理熱少，能快速成渣。對應夾雜物水平并未發生變化。實際生產中爐渣數據如下。

3.2 連鑄可澆性及侵蝕情況

通過對試驗階段塞棒曲線的檢查，澆注過程塞棒曲線并未出現波動，拉速未受到任何影響，換下的水口未出現侵蝕、套眼等異常情況。

圖1 澆筑性與侵蝕狀態

表1 優化后LF爐精煉渣

表2 優化前后夾雜物情況

4 小結

①根據對渣系研究，LF精煉取消鈣處理是可行的，具有理論依據和現實意義；②鈣處理取消后，耐材侵蝕明顯減輕，有效較少夾雜物及生產事故；③由于在精煉過程中取消了鈣處理，為實現高效、低成本生產提供了有利條件。