H08A 品質提升技術研究

王 剛*，牟小海，李志丹，戢俊強

（成渝釩鈦科技有限公司，四川 內江 642469）

自2016 年7 月26 日以來，我公司因種種原因未再生產H08A，為拓展產品結構，開辟新產品市場。我公司于2019 年4月重啟H08A 的生產。

自2016 年起，我公司主要生產建筑鋼材，3 年來未涉及低碳、低硅鋼鐘的冶煉，技術操作員工離崗較多，現有操作人員技術參差不齊。生產之初，用戶在質量控制上提出較為嚴格的要求，要求我公司H08A 應滿足其95%以上產品質量的要求。

（1）對砷、磷、硫等元素要求遠遠超出國家標準的要求。

表1 國家標準、用戶對H08A 要求

（2）對鋼中T[O]提出要求，要求材樣T[O]≤120ppm。

在實際生產中盤卷粗拉拔時發生脆斷、金屬料消耗高于其他外廠等因素直接影響生產效率和成材率。針對以上問題，我公司成立焊條鋼批量化生產技術研究項目組，開展焊條鋼的提升品質技術研究。

1 H08A生產工藝及優化

H08A 主要在新區120t 轉爐系統生產，工藝流程如下：KR脫硫→120t 提釩轉爐→120t 頂底復吹煉鋼轉爐→Ar 站吹氬（增加LF 精煉環節）→七機七流方坯連鑄機（全程保護澆注+電磁攪拌→高線軋制）。

1.1 轉爐冶煉工藝

（1）過程控制。由于威鋼為半鋼煉鋼，鐵水煉鋼之前要經過提釩工序，提釩后鐵水中Si、Mn、C 被氧化，熱量不足、造渣困難，不利于脫P。轉爐通過廢鋼調節過程吹煉溫度，合理使用半鋼助熔劑，保證爐渣的良好流動性，促進脫磷反應的進行，提高脫磷效果，中后期添加改質劑，并嚴控出鋼下渣量，杜絕鋼包下渣，從而保證成品P。

（2）脫氧合金化。原H08A 生產工藝，煉鋼廠采用一步脫氧法，即轉爐出鋼過程中，一次性加入脫氧劑，下步脫氧工作全都在LF 爐中完成。因轉爐爐前氧值測量存在一定偏差，且鋼水在出鋼轉運過程中，存在不同程度的增氧情況。常導致鋼水到LF時，氧值波動大，氧值過高，LF 脫氧困難，氧值過低，LF 無法進行正常脫氧，且影響澆注。為控制鋼中[Si]含量，轉爐出鋼采用留氧操作，出鋼結束后在氬站定氧，根據鋼中氧含量采用鋁線脫去多余的氧，并調整鋼中鋁含量至0.010%～0.020%范圍內，為精煉環節正常處理創造良好條件。

1.2 增加LF 精煉工序，降低鋼中夾雜物含量

原方案未進行LF 精煉工序，部分爐次T[O]高達150ppm 以上。通過增加精煉工序，降低鋼中氣體含量及夾雜物水平，控制鋼中T[O]。

（1）黃白渣及脫氧工藝。鋼水全程埋弧精煉，爐渣發泡性好，可以適當增加反應界面，提高反應速度，并均勻覆蓋鋼水，避免鋼水裸露吸氣。精煉渣發泡性，主要與熔渣的黏度、表面張力和密度有關，同時也決定吹氣量的大小。因此釩鈦科技煉鋼廠，在H08A 通電前期，通過加入螢石和預熔精煉渣，提高精煉渣流動性，降低精煉渣的表面張力和密度，促進精煉渣發泡。同時根據熔渣情況，加入石灰，保證熔渣合適的堿度，形成2CaO·SiO2而增大爐渣粘度有利發泡。同時在造渣過程中加入一定量改質劑及石灰以保證爐渣堿度，采用鋁礬土造渣，提高渣中Al2O3的含量，縮短LF 成渣時間，延長黃白渣時間＞15min 以上。

H08A 為低硅低碳鋁脫氧鋼，因此，釩鈦科技煉鋼廠，相應提高精煉渣堿度，控制鋼水Si 含量。采用添加鋁粒的方式，對鋼水進行擴散脫氧，形成CaO.SiO2.Al2O3三元渣系，提高爐渣流動性，強化精煉渣的脫氧能力，促進白渣的形成。

采用鋁粒補充脫氧、硅鈣粉和電石進行擴散脫氧，使用碳化硅輔助脫氧并進行埋弧，防止鋼液吸氣，利用鋼包底吹氬攪拌，使氧在渣鋼之間的分配可以在短時間內達到平衡，以達到快速脫氧、脫硫的目的。

（2）鈣處理工藝。在鋁鎮靜鋼中，Al2O3為脫氧產物，在H08A拉拔過程中易發生脆斷，并在鋼水澆注過程中易堵塞水口。改善鋼水澆注性必須確保最大限度的去除氧化鋁夾雜，并對殘余的氧化鋁夾雜進行變性處理，使其成為低熔點的鋁酸鹽夾雜物。使煉鋼及精煉過程中形成的夾雜物按照CaO·6Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·Al2O3→12CaO·7Al2O3方向進行，從而使鈣鋁酸鹽成為液態易于上浮去除。

為了確保連鑄良好的澆鑄性能，應向鋼中加入合適含量的鈣。鈣含量太低時，形成的仍是高熔點的復合夾雜物，此時鋼澆鑄性能比不進行鈣處理還差，但是鈣含量過高時，又易生成CaS夾雜物，澆鑄性能仍比較差。圖1中的陰影部分就是鈣處理鋼的最佳控制區，在該區域形成的夾雜物全是液態的，澆鑄性能最好[1]。

圖1 鈣處理最佳控制區

1.3 連鑄全保護工藝

連鑄澆注過程保護不好，會造成鋼水與空氣接觸或吸入空氣，引起鋼水二次氧化，造成鋁損增加，鋼中夾雜物含量增高[2]。

通過數據統計發現，出現T[O]偏高爐次中開澆第一爐和第二爐占比80%以上。在中間包烘烤結束時打開吹氬管路，以較強的氬氣流量對中間包進行吹掃，排出中間包內空氣，使之形成氬氣氛圍，直到中間包液位升至600mm 以上且覆蓋劑加入完成后再關閉吹氬，避免開澆過程鋼水與空氣直接接觸，有效降低開澆鋼水二次氧化。

1.4 軋制工藝控制

針對用戶提出的金屬料消耗偏高的問題，分析影響用戶金屬料消耗的因素主要為：剝殼工序的氧化鐵皮量。試制之初，到用戶現場進行跟蹤，我廠剝殼工序平均產生氧化鐵皮30kg/t，廠一26kg/t，廠二為27kg/t，廠一氧化鐵皮最少。因此對軋鋼工藝進行改進。

（1）氧化鐵皮控制。在用戶粗拉拔后取樣進一步研究發現，盤條表面存在大量壓入基體的氧化皮，嚴重影響盤條成品表面質量。在軋制生產現場發現，方坯未投入高壓水除鱗系統，90%區域氧化皮未脫落(見圖2(a))，經過1 號軋機后，由于壓縮變形，方坯兩側中心部位氧化皮由于鼓形作用容易脫落，而方坯角部區域氧化皮易殘留，在后續軋制過程中被壓入基體，形成盤條角部附近的壓入氧化皮。采用增加投入除鱗設備，并將除鱗壓力由原來的4MPa 提高到8MPa，現場觀測除鱗效果較以前有明顯好轉（圖2）。盤條表面質量較以前有顯著提高。

圖2 投入除鱗設備前、后鑄坯氧化鐵皮變化

（2）優化高線軋制工藝。工藝改進的主要思想是：提高加熱段和均熱段溫度，加快氧化速率，再通過加快鋼盤條在900℃～800℃區間及600℃～450℃的冷卻速度，在不影響鋼盤條正常組織的前提下，合理降低氧化鐵皮厚度，改善氧化鐵皮結構，消除內層Fe3O4，增大FeO 比例，由此降低了焊條整體氧化鐵皮厚度。

坯料軋制工序：上述方坯坯料軋制的開軋溫度為1020 ℃～1080 ℃，精 軋 溫 度 為900 ℃～940 ℃，吐 絲 溫 度 為890℃～910℃；

冷卻設備的控制：在焊接用鋼盤條生產線上，冷卻設備包括16 架風機、22 組保溫罩，它們布置在13 段鋼盤條風冷輥道的兩側，第一段風冷輥道速度為0.4m/s，第一架風機開啟50%的風量，1 組保溫罩開啟，2～18 組保溫罩關閉，19～22 組保溫罩開啟。檢測焊接用鋼盤條H08A 盤條氧化鐵皮的主要成分為FeO，氧化鐵皮厚度低于6.3μm，在氧化鐵皮層與基體間沒有Fe3O4 層形成。

2 生產數據及效果

2.1 S、P 成分控制

在完成工藝流程及參數優化改進后，通過試生產發現S、P全部符合H08E 標準，平均S 含量為0.008%，平均P 為0.014%，H08C 比例達到90.2%。

圖3 S、P 成分控制對比流程

隨著S、P 含量的降低，用戶反饋稱目前我公司提供的H08A母材能夠滿足其95%以上的產品需求。

2.2 鋼中T[O]控制情況

通過適當提高終點碳，嚴格控制高氧化性爐渣進入鋼包，采用鋁粒補充脫氧，嚴格連鑄保護澆注，鋼中T[O]嚴格控制在100ppm 以下，平均為60ppm，最低為35ppm。

圖4 T[O]控制情況

2.3 用戶使用效果情況

由于母材剝殼干凈、清洗效果好，故酸洗后鋼絲表面顏色好、拉拔性能較好，爛線少。金屬料消耗為26kg/t，損失較少。粗拉和精拉后鋼絲清洗較干凈，鋼絲表面質量較好。

圖5 粗拉后鋼絲

圖6 精拉后鋼絲

因S、P、T[O]、尺寸控制較好，焊條鋼終端用戶整體使用情況良好，深受客戶青睞，產品已經覆蓋用戶大部分產品規格，H08A 產品已推薦其他區域（云南、深圳等地）使用。

3 結論

（1）通過優化轉爐吹煉工藝、出鋼留氧操作、LF 黃白渣工藝、連鑄保護澆注工藝，可有效控制鋼坯成分、T[O]含量。

（2）軋鋼投入除鱗裝置，有效改進除鱗效果；加快氧化速率，改善氧化鐵皮結構，有效降低了金屬料消耗。