轉(zhuǎn)爐冶煉拉絲用Q195 鋼生產(chǎn)實(shí)踐

魯懷亮， 崔忠林

（金燁鋼鐵公司煉鋼廠， 山西 長(zhǎng)治 046000）

隨著冷拔絲行業(yè)的發(fā)展，對(duì)熱軋盤條圓鋼用量越來(lái)越大，對(duì)盤條性能的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，要求其強(qiáng)度低、延伸好，提出了不斷絲的質(zhì)量要求。金燁鋼鐵公司（全文簡(jiǎn)稱我廠）生產(chǎn)的Q195 主要用于拉絲加工生產(chǎn)鍍鋅鐵絲、絲網(wǎng)、鐵釘?shù)任褰鹬破罚瑢?duì)煉鋼工序提出了更高的要求，特別是對(duì)我廠工藝裝備不完善、原輔料條件不理想來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題顯得尤為突出。

1 工藝裝備及工藝參數(shù)

我廠工藝裝備及工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 工藝裝備及工藝參數(shù)

2 生產(chǎn)條件

2.1 鐵水條件

鐵水成分見(jiàn)表2。

表2 鐵水成分 %

2.2 廢鋼

不得使用破碎料、含有色金屬?gòu)U鋼。

2.3 活性石灰

石灰中的w（S）不超過(guò)0.035%。

2.4 成分控制

成分設(shè)計(jì)的原則：金屬材料的性能是由化學(xué)成分、金相組織、晶體結(jié)構(gòu)決定的，特別是化學(xué)成分起著決定性的作用，從低碳鋼的凝固組織來(lái)看，其是索氏體，它由珠光體和鐵素體組成，其中珠光體是強(qiáng)化相。從低碳鋼的化學(xué)成分來(lái)看，碳含量愈高，鋼中的珠光體含量愈多，強(qiáng)度愈高，同時(shí)變形抗力增加，塑性降低，使冷加工困難；鋼中碳含量較高時(shí)，參與的固溶碳形成滲碳體并造成α 晶粒粗化，使鋼的延伸率惡化。為了降低屈服點(diǎn)，提高延伸率，碳含量應(yīng)控制在較低的水平，每降低0.01%碳，抗拉強(qiáng)度降低5.8 MPa，延伸率提高0.4%，但是碳含量與鋼水中的氧含量有密切的關(guān)系，碳高則氧低，碳低則氧高，當(dāng)碳低于0.08%時(shí)，氧含量急劇上升。

硅主要起固溶強(qiáng)化作用，在鐵素體中表現(xiàn)最明顯，但在一定程度會(huì)降低鋼的韌性，硅含量過(guò)高時(shí)，鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度和時(shí)效敏感性提高，冷加工性能劣化，但是，硅過(guò)低，鋼水脫氧不良，鑄坯皮下氣泡缺陷增多，反而使線材拉拔性能和表面質(zhì)量下降，因此，必須適當(dāng)控制硅含量。

錳的作用較弱，錳含量對(duì)抗拉強(qiáng)度的作用較小，而隨著錳含量的增加，延伸率直線下降，w（Mn）每增加0.01%，抗拉強(qiáng)度升高2 MPa，但是，錳可以提高硅和鋁的脫氧能力，也可以與硫化合形成硫化錳，消除硫在鋼中的有害影響，既要保證一定的錳硅比，降低鋼水氧化性，使鋼水有良好的可澆性，又要保證一定的錳硫比，減少鑄坯縱裂漏鋼幾率。

磷、硫均為有害元素，鋼水在凝固過(guò)程中，磷、硫雜質(zhì)極易促使偏析，偏析時(shí)大部分金屬雜質(zhì)和非金屬夾雜物集中在最后凝固部分，成分偏析必然導(dǎo)致軋材性能不均勻，易導(dǎo)致拉拔斷裂，為了減輕其對(duì)鋼質(zhì)的危害，要求越低越好，尤其是硫含量的影響。

根據(jù)以上分析，在國(guó)標(biāo)的基礎(chǔ)上，制定了我廠的成分控制范圍，見(jiàn)表3。

表3 成分控制表 %

3 優(yōu)化過(guò)程控制

優(yōu)化過(guò)程控制的前提必須保證產(chǎn)品具有良好的表面質(zhì)量、成分及性能均勻、夾雜物含量低，具有良好的流動(dòng)性。

3.1 轉(zhuǎn)爐過(guò)程優(yōu)化

在裝入控制方面，鐵耗按930 kg/t 以上控制，要求裝準(zhǔn)率≥90%以上，為穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐過(guò)程控制提供操作基礎(chǔ)；在優(yōu)化供氧控制方面，采取了高—低—高的恒壓變流量調(diào)節(jié)模式，終點(diǎn)壓槍時(shí)間不低于60 s，保證終點(diǎn)成分、溫度均勻，杜絕終點(diǎn)鋼水過(guò)氧化，要求終點(diǎn)w（C）為0.04%～0.06%；終點(diǎn)w（P+S）≤0.020%。

3.2 脫氧合金化

由于終點(diǎn)碳低，鋼水氧化性強(qiáng)，據(jù)資料介紹，鋼水中的w（Al）≤0.0015%，鑄坯易產(chǎn)生皮下氣泡，鋼水中的w（Al）≥0.006%，鋼水發(fā)黏，易造成中包水口絮流，鑄坯夾雜物增加，為保證鋼水的可澆性又不產(chǎn)生鑄坯皮下氣泡，選用了硅鋁鈣脫氧劑進(jìn)行脫氧，加入量0.3～0.5 kg/t 鋼，出鋼過(guò)程中，對(duì)準(zhǔn)鋼流加入，出鋼前，必須使用擋渣塞，出鋼后期必須使用擋渣球，嚴(yán)格控制下渣量，要求鋼包內(nèi)的渣層厚度不超70 mm。

3.3 鋼水精煉

出鋼前，打開(kāi)底吹閥門，要求出鋼過(guò)程必須底吹精煉，鋼包開(kāi)至精煉位，強(qiáng)吹并喂線，進(jìn)行鈣處理和深脫氧處理，喂線速度要求4～6 m/min，喂硅鈣線。喂線結(jié)束后，開(kāi)始軟吹，要求渣面微動(dòng)，不允許鋼水大翻，軟吹時(shí)間不小于5 min，軟吹結(jié)束后，靜置30 s后，測(cè)溫、取樣。

3.4 連鑄過(guò)程優(yōu)化

開(kāi)澆第一爐或異常鋼包生產(chǎn)Q235，過(guò)渡Q195時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行《異鋼種澆注規(guī)定》；澆注過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行參數(shù)控制要求，出現(xiàn)異常時(shí)，必須將鑄坯單獨(dú)存放；嚴(yán)禁混澆；必須保持中包黑面，結(jié)晶器保護(hù)渣均勻加入；嚴(yán)禁用吹氧管對(duì)鋼流吹氧；要求鋼包自開(kāi)率達(dá)到98%以上。

3.5 生產(chǎn)節(jié)奏優(yōu)化

精煉結(jié)束后，到大包開(kāi)澆，鎮(zhèn)靜時(shí)間控制在8～10 min，保證鋼水中的夾雜物充分地上浮。

4 生產(chǎn)結(jié)果分析

4.1 漏鋼事故

在生產(chǎn)Q195 鋼時(shí)，漏鋼幾率比生產(chǎn)HRB400E大，且全部是縱裂漏鋼，漏鋼部位全部在離角部10 mm 位置，漏鋼原因分析如下：

4.1.1 過(guò)熱度對(duì)漏鋼的影響

從過(guò)熱度控制情況分析對(duì)漏鋼的影響，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)漏鋼數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 過(guò)熱度與漏鋼次數(shù)的關(guān)系

從表4 可以看出過(guò)熱度超過(guò)40 ℃的漏鋼率占69.87%，低于30 ℃的漏鋼比率僅占10.84%，說(shuō)明過(guò)熱度高是造成縱向角裂漏鋼的主要原因，分析其原因是：

當(dāng)鋼水過(guò)熱度大時(shí)（拉速、水量不變），出結(jié)晶器的坯殼較薄，當(dāng)鑄坯溫度處于δ→γ 相變區(qū)時(shí)，由于收縮產(chǎn)生相變應(yīng)力，角部是應(yīng)力集中區(qū)域，且角部坯殼較其他部位生長(zhǎng)慢，故角部縱裂易發(fā)生。

4.1.2 鋼水成分對(duì)漏鋼的影響

從鋼水成分控制情況分析對(duì)漏鋼的影響，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)漏鋼次數(shù)與鋼水成分的關(guān)系見(jiàn)表5。

表5 鋼水成分與漏鋼次數(shù)的關(guān)系

鋼中硫化物在冷凝過(guò)程中，全部殘留在鋼中，由于[S]在高溫時(shí)，易造成熱脆，產(chǎn)生熱裂紋，鋼液在結(jié)晶器凝固過(guò)程中，沿鑄坯縱向表面產(chǎn)生凹坑，且伴有縱向裂紋，出結(jié)晶器后，在凹坑的薄弱處，開(kāi)裂漏鋼。

4.2 質(zhì)量缺陷

鋼水中的夾雜物主要以脫氧產(chǎn)物為主，其粒徑以30～100 μm 為主，雖然在精煉過(guò)程中，能夠促使90%以上的夾雜物聚合上浮，但是，仍然有部分夾雜物殘留在鋼液中，會(huì)污染鋼質(zhì)。

由于鐵鋼軋系統(tǒng)不平衡，存在鐵大于鋼，軋大于鋼的現(xiàn)狀，在生產(chǎn)Q195 鋼時(shí)，因其質(zhì)量要求較嚴(yán)，生產(chǎn)節(jié)奏比HRB400E 鋼種慢，過(guò)熱度比HRB400E鋼種高，操作工擔(dān)心發(fā)生漏鋼事故，配水參數(shù)控制的較大，由于配水參數(shù)不合理，鑄坯易出現(xiàn)縮孔缺陷，一旦發(fā)生縮孔，同時(shí)伴隨有中心偏析、中心裂紋、中心疏松，若在軋制過(guò)程中不能焊合，則在盤條中形成較長(zhǎng)的疏松，在拉拔時(shí)極易發(fā)生斷裂。

5 采取的措施

根據(jù)我廠的實(shí)際工藝裝備情況，對(duì)工藝控制進(jìn)行了優(yōu)化了工藝制度，由于我廠沒(méi)有LF 爐，鋼水精煉以爐后吹氮為主，為此，從入爐料開(kāi)始，提出了嚴(yán)格的要求。

1）鐵水w（S）不允許超過(guò)0.025%，終點(diǎn)w（S）≤0.020%。

2）成品w（Mn）按0.35%～0.38%控制，保m（Mn）/m（S）≥15。

3）終點(diǎn)溫度按1640～1655 ℃控制，精煉后鋼包溫度1585～1610 ℃。

6 效果分析

通過(guò)不斷的優(yōu)化過(guò)程控制，從成分控制、配水參數(shù)控制，均取得了明顯的效果，鑄坯質(zhì)量得到了明顯的改善，鑄坯低倍檢驗(yàn)結(jié)果和軋材力學(xué)性能有了極大的改善，拉絲斷絲率明顯的減少。

6.1 成分控制分析（見(jiàn)表6）

從表6 可以看出，總體成分控制達(dá)到公司控制目標(biāo)，但是，由于鐵水硫波動(dòng)大，鋼水成分硫達(dá)標(biāo)率不足90%，鋼水成分硅按廠控要求，達(dá)標(biāo)率僅57%，這也是造成盤圓延伸率偏下限的主要原因。

表6 實(shí)際控制情況 %

6.2 鑄坯低倍分析（見(jiàn)表7）

從低倍檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，鑄坯皮下氣泡控制的較理想，說(shuō)明成分設(shè)計(jì)、脫氧合金化控制的理想；非金屬夾雜物偏高，說(shuō)明目前采用爐后底吹精煉未達(dá)到最佳控制效果，以及1號(hào)鑄機(jī)使用小中包生產(chǎn)時(shí)，鋼水在中包內(nèi)的停留時(shí)間短，夾雜物不能充分的上浮；合理的過(guò)熱度控制和配水參數(shù)，消除了凝固過(guò)程中的樹枝晶搭橋現(xiàn)象，內(nèi)部組織致密。

表7 鑄坯低倍分析結(jié)果 級(jí)

6.3 力學(xué)性能分析

抗拉強(qiáng)度Rm≤400 MPa，達(dá)標(biāo)率98%，延伸率A≥30%，達(dá)標(biāo)率100%，但是剛達(dá)到30%的比率占6%，出現(xiàn)波動(dòng)的主要原因是生產(chǎn)過(guò)程操作不夠穩(wěn)定，出現(xiàn)這一問(wèn)題的根源在成分的穩(wěn)定性和性能的均勻性，尤其是夾雜物的控制方面還有待改進(jìn)。從用戶使用效果來(lái)看，可以拉拔不同規(guī)格的產(chǎn)品，最小規(guī)格可達(dá)Ф0.7 mm，通過(guò)煉鋼工序的工藝改進(jìn)和優(yōu)化，基本上能夠保證用戶的連續(xù)生產(chǎn)。

7 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)我廠現(xiàn)有工藝裝備條件下的轉(zhuǎn)爐、連鑄工藝的優(yōu)化改進(jìn)，完全可以生產(chǎn)出滿足拉拔不同規(guī)格的Q195 產(chǎn)品，說(shuō)明工藝路線是可行的。

2）控制入爐料質(zhì)量是穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐操作的基礎(chǔ)，合理的脫氧制度是低w（C）（0.04%～0.08%）、低w（Si）（0.08%～0.12%）控制要求下，鋼水的可澆性的保證。

3）合理控制w（P)）、w（S）含量既杜絕了漏鋼事故的發(fā)生，又可減輕鑄坯偏析等缺陷。