LF-RH生產超低碳鋼種生產實踐

張忠福，劉守杰，王 哲，晏 武，李 毅，孫海坤，付有彭，張彥龍

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照276800）

超低碳鋼種作為國家重工業中的戰略產品之一，一直是鋼鐵行業中高精端產品的開發重點。近年來汽車行業、家電、電氣等行業的快速發展，對于超低碳鋼種產量需求越來越高，同時對超低碳鋼種的質量、性能等指標要求越來越嚴格，甚至一些高端產品仍依賴進口。行業競爭、質量需求倒逼等因素導致鋼鐵企業不得不對煉鋼工藝流程、關鍵技術進行攻關突破。如何高效、低成本、穩定的生產超低碳鋼種是鋼鐵行業需要研究的重點方向。隨著品種多樣化和高質量需求不斷增長，RH工序成為生產超低碳鋼種關鍵工序，如何在有限的時間內實現脫碳、成分穩定控制、鋼渣改質是RH精煉的關鍵。

1 工藝探索

1.1 工藝討論

超低碳鋼種生產成分要求w（C）≤0.015 0%。傳統RH生產超低碳鋼種工藝多采用RH單聯工藝路線生產超低碳鋼，該工藝流程短，生產組織穩定，成本低，是生產汽車板等超低碳鋼種的常規工藝路線。該工藝路線對于鋼水夾雜物處理程度低，工藝技術不夠成熟穩定，難以保證高拉速連鑄機生產。傳統RH工藝在生產超低碳鋼鋼水夾雜物含量高，出現塞棒附著夾雜物、堵塞水口，影響生產穩定及質量合格率，嚴重時可能導致連鑄非計劃停澆。另外轉爐終點控制穩定性、鋼包蓄熱效果、鋼包余渣等因素影響，導致鋼水到達RH時鋼水溫度穩定性差。尤其在鋼水溫度不達標的情況下需要鋁熱升溫，產生大量的鋁質夾雜物，如果后期鋼渣處理效果差，鋼水純凈度低，必然會導致水口堵塞。為解決RH到站溫度不穩定對生產、質量的影響，決定增加LF工序進行升溫及微渣處理，采用LF—RH雙聯法生產工藝。預期該工藝對提高鋼水質量，減少生產事故有較大提升，保證超低碳鋼生產的穩定順行。

1.2 生產要素

1）RH到站C-O影響。鋼水中碳、氧含量是對RH終點氧含量控制的主要影響因素，因此需要要求RH進站鋼時C-O含量合適，保證脫碳結束碳達標同時氧含量最低。如果鋼水氧含量過低，脫碳終點要求的脫碳效果就達不到，需要真空處理過程中進行吹氧操作。如果到站鋼水氧含量過高，導致脫碳終點氧高，生成的脫氧夾雜物總量高，影響鋼水潔凈度。

2）鋼渣增氧。通過生產數據及相關文獻表明，鋼渣的氧化性高低對鋼渣向鋼水中傳遞氧量以及對鋼水潔凈度影響較大。鋼渣氧化性越高，由于鋼渣與鋼水氧勢平衡，鋼渣向鋼水的傳氧量越高。為此，需要在RH處理前將鋼渣進行微處理，加入一定量的改質劑，降低鋼水頂渣的氧化性。通過LF工序進行渣微處理，預期鋼水及渣的氧化性可明顯降低，鋼渣的氧化性低，其向鋼水中傳遞的氧就少，進一步保證鋼水潔凈度。

2 關鍵工序控制方案

2.1 LF工藝方案

1）LF爐周期≤30 min。

2）LF到站w[O]為（250～400）×10-6，離站w[O]為（250～350）×10-6（改質后）。

3）升溫。鋼水到站及時化渣升溫，首批料加入電石50 kg；根據過程化渣情況投入電石，每次投入量20～30 kg，保證鋼中w[O]控制在（250～350）×10-6。

4）鋼包渣改質。LF處理結束，抬電極前，用料倉立即向渣面投入改質劑，3 min后定氧，根據定氧情況確定鋁粒（1～3 mm）加入量，均勻加入到渣面，不允許大氬氣攪拌，改質后渣中w（FeO+MnO）≤12%。

5）加入順序。先加改質劑再加鋁粒，改質劑加入量：400 kg，鋁粒（1～3 mm）加入量：90 kg+（離站氧-300×10-6）×106×0.45。

6）LF精煉出站w（Fe）≤6%。

2.2 RH工藝方案

1）處理程序。RH工序全程處理時間21 min左右，以開始處理時間為0點，3 min左右進行定氧、取樣操作，確定鋼水氧含量、溫度及鋼水成分。8～10 min左右為脫碳尾期，進行定氧、取樣操作，再次確認鋼水氧含量、溫度及鋼水成分。10～13 min左右，加入鋁粒、中碳錳鐵、硅錳進行脫氧合金化操作。16～18 min左右，進行定氧操作，確定鋼中氧含量，同時進行鋼水鋁成分微量調整。21 min左右，真空破空操作。破空后加入改質劑進行鋼渣改質。

2）到站要求。w[C]為0.025%～0.045%，w[O]為（250～350）×10-6。

3）脫C結束。w[C]≤80×10-6（注：不允許吹氧）。

4）脫氧合金化。脫碳結束，立即加入硅鐵、中碳錳/金屬錳、鋁粒合金化。循環3 min后定氧補Al丸調Als（允許1次補Al），加脫硫劑300 kg。真空加鋁總量按≤200 kg/爐控制。

5）凈循環時間（最后一次物料加入后開始計時）。≥5 min。

6）改質。破空后立即向渣面鋪灑小顆粒鋁粒（1～3 mm）50～120 kg，并進行氬氣攪拌改質，注意根據渣面氬花大小控制吹氬流量。

7）軟吹要求。改質后一次軟吹≥8 min，鈣處理后二次軟吹時間≥5 min。

8）鈣處理。喂線量400～500 m/爐，喂線后禁止補鋁。

9）RH精煉出站w（Fe+MnO）≤2%。

3 試驗結果及數據分析

3.1 LF生產數據（見表1）

LF工序關鍵核心點為送電過程吸氧控制及改制過程。電石及改制劑可有效控制渣中氧化鐵含量。

表1 LF工序關鍵指標

3.2 RH生產數據（見表2）

RH工序關鍵核心為前期快速脫碳，破空后鋼渣

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表2 RH工序關鍵指標改質、鈣處理效果。降低脫碳結束終點氧為關鍵點。

3.3 成分控制（見表3）

表3 成分控制情況

4 關鍵數據分析

4.1 RH進出站渣樣分析（見表4）

按照LF、RH工藝控制方案，通過送電過程電石加入、出站改質等，LF出站鋼渣w（Fe）控制5.53%。

表4 成分控制情況 %

4.2 碳成分控制（見下頁圖1，圖2）

真空處理過程再前300 s脫碳速率高，在300～600 s脫碳速率變緩。生產超低碳鋼種控制600 s為合適的脫碳時間，可保證碳含量滿足生產要求。

圖1 真空處理時間與C含量關系

圖2 處理全過程C含量變化

5 結論

根據超低碳鋼種實際生產，對關鍵LF-RH工序進行跟蹤，得出以下結論：

1）LF-RH工藝生產超低碳鋼種滿足穩定控制碳成分≤0.015%，并且有進一步下降空間。

2）LF-RH工藝穩定生產過程對渣處理工藝依賴性較高，通過LF渣微處理、RH破空改質處理、鈣處理，鋼水出站鋼渣w（Fe+MnO）≤2%，可以保證鋼水可澆性，生產穩定順行。

3）LF-RH工藝關鍵是控制鋼水C-O平衡，通過對C-O控制，保證RH脫碳終點氧含量最低是保證LF-RH工藝穩定順行的核心關鍵。