含鋁冷鐓鋼LF工藝控制與實踐

謝 凱

（陽春新鋼鐵有限責任公司，廣東 陽江 529600）

冷鐓鋼產品主要用于汽車、造船、設備制造、電子、家電、自行車、工具、輕鋼結構、建筑等行業。此鋼對質量要求成分穩定、有害元素P、S低，鋼水純凈度高、表面質量高、幾何尺寸精度高、冷成型時開裂率低等優點，我煉鋼廠采用的工藝流程:120轉爐—吹氬站—120tLF爐—5機5流方坯連鑄，LF爐精煉是此重要環節，為了滿足鋼水質量的要求，必須對鋼水進行深脫氧造白渣、脫硫、升溫、成分的微調、夾雜物的去除、鈣處理保證鋼水良好的可澆性和純凈度[1]。

1 吹氬站工藝控制

進LF爐前吹氬站根據進站活度氧和酸溶鋁含量喂入鋁線對鋼中的酸溶鋁優先進行調整，出站控制0.045%～0.055%。過程伴隨吹氬，促進鋼中(FeO,MnO)等夾雜上浮,降低鋼中的氧含量,均勻成分和溫度。對出站溫度控制，以滿足鋼包爐造渣要求。

2 LF爐造渣脫氧工藝控制

造渣脫氧是LF爐精煉工藝的重點，是造精煉白渣和穩定鋼水中的鋁的重要前提條件，由于低碳低硅含鋁鋼中酸溶鋁較高，我們選擇造CaO-SiO2-A12O3三元渣系，控制精煉渣終渣的成分區間w CaO=55%～65%，wSiO2=5%～10%，wMgO＜8%，wAl2O3=28%～32%，w(FeO+MnO)＜1.5%，精煉終渣堿度R控制在大于3.0，渣中保持熔渣良好的流動性和較高的渣溫，脫氧劑渣面均勻的分布，通過良好的動力學攪拌達到快速造白渣的目的，從而實現鋼水快速的脫氧、脫硫。具體實施如下：

渣料配比加入：鋼包爐保證石灰的活性度，鋼水進站后加入第一批渣料：石灰500-600Kg，預熔渣100-200Kg，埋弧渣100-150Kg，視爐渣流動性情況加入螢石100-200Kg；采用低功率檔位先化渣2-3分鐘，再用中、高功率檔位送電升溫8-10分鐘。送電過程加入第二批渣料：石灰200-300Kg，螢石50～150Kg，埋弧渣100～150kg，預熔渣50-150Kg分批加入確保埋弧效果。根據渣子和溫度及節奏情況，確認是否適當補加第三批石灰和螢石。

脫氧操作：鋼包爐鋼水的脫氧主要是打破鋼渣間的FeO濃度平衡通過氬氣的攪拌的動力條件使鋼中的FeO快速向渣中擴散，直到趨于平衡達到去除鋼中的氧化夾雜物，提高鋼水的純凈度的目的。鋼水進工位前，先觀察鋼水的帶渣量，預判斷鋼水的氧化性，加入電石對頂渣預脫氧，送電過程渣發泡時多次分散加入鋁粒、電石做為脫氧劑對渣面進行脫氧，確保脫氧劑在鋼渣界面均勻的分布，通過爐內還原氣體發泡保埋弧的穩定持續，達到對渣的快速脫氧，每次通電結束觀察渣的流動性，取渣樣渣根據顏色由黑色、灰色、褐色、綠色、黃色或白色變化進行脫氧劑量加入實現渣脫氧操作，通過觀察渣的形狀及時對渣況及時進行調整保證鋼渣具有良好的流動性和夾雜的吸附性，確保是終渣為白渣，保持白渣15分以上[2-4]。

3 酸溶鋁的控制

在精煉過程隨著時間延長會出現酸溶鋁的減少，鋼中酸溶鋁含量的控制直接影響著鈣處理的效果，酸溶鋁控制過高或過低，都會引起夾雜物總量的增加，A12O3夾雜的變性不充分導致水口結瘤，AlS過低會增加溶解氧的含量,造成鋼中氧化物夾雜的增加,并影響鋼的組織性能。鋼中AlS過高時，鋼中酸溶鋁易與渣中氧結合，還會還原渣中的SiO2和MnO等化合物，使鋼液中Al2O3增加，同時過高的酸溶鋁還會增加鋼液在澆鑄時的二次氧化，產生滯留在鋼中的Al2O3夾雜。控制好酸溶鋁含量是降低夾雜物，避免水口結瘤的一個關鍵工藝。所以在保證鋼水鋁含量不降低，減少鋁脫氧產物形成是一控制難點。

控制要點：①LF處理前期首要任務快速的造白渣，保證白渣在通電10-15分快速形成。快速化渣是造渣的前提，分批次合理加入造渣劑，做好快速化渣升溫保證埋弧發泡，保證渣的流動性，白渣未形成前鋼中的酸溶鋁與渣中氧反應造成的酸溶鋁氧化損失大，在造白渣時加人適量的鋁脫氧劑，使渣中的氧與加入的鋁脫氧劑反應，爐內有良好的還原性氣分，渣的埋弧發泡，各項反應就基本上到位爐渣能快速脫氧，等到爐內精煉白渣已形成。②精煉前期做好對鋼中酸溶鋁的調整，避免后期補位鋁線的調整造成產生大量的Al2O3夾雜去除滯后。③白渣形成后主要控制鋼水酸溶鋁不被二次氧化，脫硫過程嚴格控制攪拌強度、攪拌時間、爐渣粘度，避免鋼水大面積裸露。④脫硫合金化完成后LF的主要任務是控溫、和去除夾雜物，以液面波動但不裸露鋼液面為原則，保證溫度的均勻和脫氧夾雜物的上浮吸附于渣中。⑤上臺前Als控制不宜過高，在0.035%左右為宜。

4 鋼水返硅控制

低碳低硅含鋁冷鐓鋼由于鋼中的鋁高硅低，不宜用增硅的脫氧劑脫氧，我廠鋼包爐主要采用鋁粒脫氧，使渣中硅氧化物很易還原,精煉過程不易控制。硅的氧化物主要來源轉爐帶入的渣量，在LF強還原氣氛中，由于脫氧良好，部分SiO2中的Si被還原到鋼水中，精煉過程增[Si]的反應方程式為：3（SiO2）+4[Al]=2（Al2O3）+3[Si]，其它研究表明當[Si][Al]反應平衡時的Si含量在1，00%左右，遠遠大于鋼種上限要求，所以該反應達不到平衡，一直會向增硅方向進行。隨著精煉時間的延長，增硅量會逐漸變大。所以我們從轉爐控制減少轉爐下渣量，在滿足鋼水質量要求的前提下,盡量縮短LF爐精煉的時間，避免鋼水長時間在強還原氣氛下；精煉過程中Als不宜長時間控制過高；不同時期，合理控制氬氣攪拌功率，降低返硅的動力學條件；嚴格控制好脫氧劑的加入方式、加入量，避免過量的鋁粒強脫氧加大返硅的量；LF精煉過程中爐渣控制不要過稀，避免造成后期返氧，再次加入鋁粒強脫氧。

5 吹氬工藝控制

吹氬攪拌作用主要是均勻鋼水的成份和溫度，促進夾雜物上浮，加快鋼水的脫氧脫硫反應提供動力學條件，調整LF精煉過程的吹氬量的大小，把攪拌功率調到一個合適的范圍內，避免造成鋼水的二次污染，又有利于夾雜物聚集上浮；由于吹氬強度過大，形成柱狀貫通流，造成鋼液面裸露直徑過大，會加速鋼水中酸溶鋁的氧化，過程氬氣的控制原則：

前期下渣料：開啟強攪拌將頂渣吹開，下渣料開啟旁吹使渣料充分的混勻，送電前保證所加入的料在鋼包表面完全鋪開保證快速化渣，為造出白渣提供有利條件。

過程送電化渣加熱升溫：中小流量，將造渣料化開，保證發泡的效果，過程升溫應適當調小流量控制，便于維持發泡埋弧保持送電的弧流穩定，保證鋼渣界面和鋼水的傳熱，鋼水上下溫度達到均勻，同時促進鋼水中的脫氧和脫硫反應進行。

過程成分調整、脫硫：中等氬氣攪拌，控制好攪拌的時長，避免過程酸溶鋁的燒損、增硅、卷渣、，鋼水的長時間裸露吸氧造成鋼水的二次氧化等問題。

后期喂線軟吹控制：小流量控制，精煉鈣處理后軟吹時間控制在8min以上，促進小顆粒夾雜物變性的夾雜物有充分的上浮時間，以液面微動，鋼水不裸露為宜，避免鋼水的二次氧化造成酸溶鋁和鈣的損失，利于提高鋼水純凈度和可澆性，達到鋼水精煉的目的。出站鋼液面加入堿性覆蓋劑加強吸附夾雜物的效果。

6 鈣處理工藝控制

因為XSWRCH8A主要以鋁脫氧，脫氧產物主要為A12O3夾雜，其熔點達到2030℃，在液態鋼中呈固態，在連鑄澆注過程中很容易沉淀在中間包水口引起堵塞或結瘤，而且殘留在鋼材中的A12O3夾雜物與鋼的基體相比呈硬脆性，在軋制過程中會被破碎并且沿軋制方向連續分布，從而造成嚴重的缺陷。因此要改善鋼水的可澆性，采用鈣質處理工藝，利用喂入的鈣對高熔點的Al2O3進行變質處理，即形成液態低熔點的12CaO·7Al2O3，有利于上浮凈化鋼水。當鋼中的酸溶鋁達到一定的比例時，鋼水中也必須有一定量的鈣，所有鋼水的鈣處理應根據鋼中酸溶鋁的含量喂入合適的鈣線量保證鈣處理效果，保證Ca/Al比達到0.09-0.15才能獲得較高的球狀夾雜物比率，保證鋼水具有良好的流動性。為了提高鈣處理A12O3轉變為12CaO·7 A12O3的效率，還應控制鋼水中的硫含量小于0.010%，避免形成CaS造成水口堵塞。進行喂線操作時，并控制合理喂線速度，保證喂絲的垂直喂入，控制好鋼水的凈空高度，喂點因避開吹氬出氣泡柱，選擇鋼液下降流的中心位置，近鋼水液面的垂直導管喂入來提高鈣的收得率，喂線速度以3-5M/S控制。

7 溫度控制

前期化渣使用低級電壓，中檔電流，時間3-5分鐘。正常升溫選較高電壓，較大電流升溫，每次時間控制在8-10分鐘之間，如果進站溫度高，可考慮采用低級電壓，中小電流加熱。將終點溫度升至高出站溫度10～15℃左右，對鋼水進行鈣處理。鋼包爐的終點溫度參考中包溫度而定，盡量保持中包溫度恒定。

8 結語

通過2020年3月XSWRCH8A試驗生產，鋼中成分均控制內控范圍，出站[Si]%：0.0356%，LF爐增硅量控制為0.0232%。鋼水中[Ca]／[A1]控制為0.094，鈣化處理到位，精煉出站[Als]%：0.036%[AL]：0.0367%，Als]%/[AL]%:98.1%，說明鋼中的夾雜物較少，臺上澆注可澆性良好。