軋制電力角鋼用Q355B鋼坯生產實踐

李 勇，郭建峰，李炳岳，李睿翀，李海青，武 將

（呂梁建龍技術中心，山西 呂梁 032100）

呂梁建龍自2020年10月恢復生產以來，燒結、煉鐵、煉鋼工序關鍵設備逐漸恢復到設計水平，1800立高爐鐵水日產量基本達到4500噸/日左右，120噸轉爐鋼坯日產量基本達到5000噸/日左右，轉爐冶煉鋼種以低合金HRB400E、普碳鋼Q235為主，從下游軋鋼用戶反饋情況看，鋼坯在成分控制、鑄坯表面質量、彎曲度等方面均滿足了軋制的需要。為更高的創造利潤，結合山東、天津等地區的市場用戶的需要，開發了軋制電力角鋼用Q355B鋼坯，軋制電力角鋼用Q355B鋼坯對質量要求較高，化學成分C、Si、Mn成分要求按中高限且窄區間控制，鑄坯低倍缺陷級別要求縮孔≤0.5級、裂紋級別≤0.5級、無氣泡、疏松≤1級。為滿足用戶需求，攻關小組從冶煉用原輔材料質量管控、轉爐冶煉、鋼包吹氬、連鑄澆鑄等關鍵工序參數設計等方面開展攻關，經過幾輪嘗試，終于開發出質量合格用戶滿意的Q355B鋼坯，現將開發攻關過程及關鍵參數控制做以簡介。

1 主要工裝設備及生產流程

1.1 工裝設備

呂梁建龍煉鋼廠現有120噸頂底復合吹煉轉爐1座，底吹流量數控可調吹氬站1處，R8米8機8流斷面150mm*150mm小方坯連鑄機1臺，連鑄實行全程保護澆鑄，澆鑄采用結晶器液面自動控制技術。

（1）120噸轉爐工裝簡介。

表1 120噸轉爐工藝

（2）8機8流連鑄機簡介。

表2 8機8流連鑄機信息

1.2 工藝路線

（高爐鐵水）------魚雷罐-------120噸轉爐-------吹氬站鋼包全程底吹氬(≥10分鐘）---------8機8流連鑄機（150mm*150mm）------（軋鋼廠）。

1.3 Q355B化學成分

1.4 Q355B鑄坯低倍缺陷等級要求

表4 Q355B鑄坯低倍缺陷等級

2 Q355B鋼種冶煉、澆鑄工藝

針對Q355B鋼種對化學成分、鑄坯低倍組織的要求，結合現有工裝實際水平，制定了如下工藝制度。

2.1 轉爐冶煉工藝

（1）裝入制度。采取定量裝入制度，鐵水105噸/爐，廢鋼25噸/爐，出鋼量117±2噸/爐；鐵水條件：物理熱：1280℃～1350℃，含硅量：0.35%～0.60%，含硫量：≤0.040%；廢鋼：嚴禁使用高硫生鐵塊。

（2）供氧制度。氧氣壓力0.8MPa～0.95MPa，流量：26600 立方米/小時，開吹槍位：1.3m，化渣槍位1.45m，去碳槍位0.9m，按中--略高--中--高--低原則“恒壓變槍”控制搶位，終點壓槍≥50秒；底槍氮氬切換方式供氣，終點前3分鐘切換成氬氣，出鋼后濺渣時切換回氮氣；單支底槍氬氣流量： 50立方米/小時，4支底槍在爐底不均勻布置。

（3）造渣制度。采用單渣法造渣，造渣材料：活性石灰，輕燒白云石，化渣材料：燒結礦；爐渣堿度：R=2.8～3.2，按中上限控制，渣中MgO=8.5%～10%，渣中氧化鐵：TFe=15%～18%，造渣原則：前期早化渣，過程渣化透，終渣做黏 ；當鐵水含硫量偏上限時，采用高堿度R=3.0～3.3，大渣量等措施，提高去硫效果。

（4）溫度制度。冶煉過程按先低后高的原則進行溫度控制，冶煉終點溫度：1630℃～1650℃；，鋼包采用全程加蓋方式，可實現紅包出鋼，根據生產節奏具體情況，連鑄全流生產時氬后溫度：1575℃±5℃，開機溫度：1620℃～1635℃。

（5）冶煉終點控制。為保證成品硫、磷含量合格及終點溫度適中，參照供氧時間、槍位高度、爐口火焰狀態等因素采用“高拉補吹”的方式控制冶煉終點，并根據“一倒樣”結果決定“補吹”時間，通常狀況下，冶煉終點C：0.08%～0.12%，S:≤0.025%,P:≤0.018%,終點溫度：T=1630℃～1650℃；為保證提高“一次倒爐”命中率，采用“投彈”定碳、定氧、定溫技術，有效的降低了倒爐次數。

（6）脫氧合金化。爐后脫氧劑采用復合脫氧劑硅-鈣-鋇、硅錳合金、硅鐵組合使用方法，脫氧材料在出鋼1/3～2/3時間內隨合金溜槽緩慢加入，硅-鈣-鋇加入量0.8公斤/噸，為減少下渣對合金收得率及爐渣下渣“回磷”的影響，采用“雙擋渣”方式，及先期“擋渣帽”+后期“擋渣錐”復合擋渣，擋渣成功率可達98%左右，鋼包渣層厚度≈40mm，此方法保證了硅鐵、硅錳合金回收率的穩定，成品合金成分溫定在Si：0.4%±3%， Mn：1.42±3%，大大降低了鋼包補料微調的次數。

（7）氬站鋼包吹氬。為保證脫氧劑、合金的充分熔化，鋼液成分、溫度的均勻穩定，在出鋼時采取全程吹氬方式，出鋼時氬氣壓力：1.1MPa ，流量：400立方米/小時 ；到氬站后， 氬氣壓力：0.8 MPa，前5分鐘流量：350 立方米 /小時 ，后5分鐘流量：250立方米/小時；全程吹氬時間：出鋼時間+氬站時間≥13分鐘 ，充足的吹氬時間使鋼中夾雜物得以充分上浮， 軋材全氧含量約55ppm～75ppm。

2.2 連鑄澆鑄工藝

為確保連鑄澆鑄順行，連鑄坯低倍缺陷級別滿足用戶需要，制定了如下澆鑄工藝制度：

（1）中間包鋼液溫度。Q355B鋼種液相線溫度=1512℃+2℃，為杜絕縮孔缺陷，執行低過熱度澆鑄制度，中間包溫度區間：1532℃～1545℃。

（2）拉坯速度。為保證鑄坯低倍組織缺陷達標，拉速控制在2.4～2.8m/分鐘，杜絕高拉速。

（3）二冷比水量。二冷比水量按1.3～1.4Kg/公斤控制，同時對拉矯前溫度進行監控，確保拉矯前坯溫≥950℃；足輥段：一段：二段：三段=43:38:15:4 。

（4）振幅、振頻。實行小振幅高振頻控制，振幅=±4mm,振頻=120～195次/分鐘（振頻隨拉速自行調整），小振幅、高振頻對鑄坯表面振痕深度的“淺化”作用明顯，振痕深度在0.1mm～0.2mm。

（5）中間包液面高度。中間包液面高度≥500mm，有利的保證了夾雜物的上浮效果，同時對澆鑄溫度的穩定幫助較大。中間包渣層厚度控制在60mm以內，及時排渣，排渣完畢加保溫覆蓋劑，厚度約50mm左右。

3 生產過程簡述

按上述工藝制度生產了10爐Q355B鋼坯，化學成分全部合格，部分爐號低倍組織不夠理想，成分、低倍組織如下。

（1）化學成分。

表5 生產過程化學成分

（2）鑄坯低倍組織缺陷。

表6 鑄坯低倍組織缺陷

10 無 0 0 0 0 內弧少許 2.2～2.5 1532～1537 1.4

（3）鑄坯代表缺陷圖示分析。

圖1 鑄坯代表缺陷圖示

（4）鑄坯缺陷產生原因分析及相應措施。通過對鑄坯低倍組織缺陷種類與連鑄工藝參數控制對應分析，可以看出“縮孔”出現與中間包溫度、拉坯速度有關聯性，中間包溫度≥1540℃，拉速≥2.5m/分鐘時，鑄坯“縮孔”缺陷出現且級別較高，在中間包溫度在1528℃～1540℃之間，拉速在2.0～2.6m/分鐘時，“縮孔”缺陷趨于消失，呈現一種趨勢：即隨著中間包鋼液過熱度的降低、拉坯速度的降低，“縮孔”缺陷呈逐漸降低的趨勢，盡管試驗的爐數（10爐）偏少，但是缺陷與連鑄工藝參數控制之間有相互關聯性還是可以分析出來的。“縮孔”產生的機理過程應該是：鑄坯初生坯殼在出結晶器銅管下沿時厚度僅8mm～10mm左右，中間包鋼液過熱度高、拉坯速度快時，坯殼減薄1mm～2mm，伴隨著鑄坯下行，在二冷室中坯殼經二次冷卻后逐漸增厚，伴隨著鑄坯下行行程的增加，坯殼內包裹的鋼液逐漸冷凝成固態鑄坯基體組織，而由于高過熱度、高拉速鋼坯坯殼內包裹的液態鋼液總量高于低過熱度、低拉速鋼液所形成坯殼內液態鋼液總量，導致鑄坯在二冷段下行過程中，液態鋼液將熱量傳遞出去后，由液態轉變成固態形態，體積整體收縮，無法填充原有坯殼內初始空間，而拉坯速度相對又快，導致弧形段鑄坯上部鋼液無法及時下行“填充”，而由于鋼液熱量釋放是向四周均勻進行的，所以鑄坯“芯部”鋼液最后冷凝成固態組織后，“芯部”呈現圓柱型空腔，即“縮孔”出現，這是類似于模鑄澆鑄過程中形成的“小鋼錠”結構，鋼錠頂部鋼液由于熱量外傳而凝固，而頂部鋼液的初始充溢空間無法得到后續鋼液的補充而出現“空腔”，二種缺陷產生的機理是相同的。而減少或杜絕連鑄坯“縮孔”出現的措施，應是控制好鋼液過熱度在10℃～30℃以內，拉速2.5m/分鐘以內（不同鋼種、不同斷面臨界拉速不同，且差異顯著，應該具體問題具體分析）。

（5）修定工藝參數（中間包鋼液溫度、拉速）后重新生產。對連鑄中間包鋼液溫度（1525℃～1540℃）、拉坯速度（2～2.5m/分鐘）修定后重新生產了30爐Q355B鋼坯，低倍組織僅2爐“縮孔”缺陷級別最高0.5級，其它缺陷同樣沒有超過0.5級。

表7 修訂過程中工藝參數

4 結語

（1）對連鑄工藝參數合理控制后是可以生產出低倍組織合格的Q355B鑄坯的。

（2）鑄坯“縮孔”缺陷產生的主要原因是中間包鋼液過熱度偏高、拉速快。

（3）合理的中間包鋼液溫度是1525℃～1540℃，合理的拉坯速度是2.0～2.5m/分鐘；

（4）按修定后的要點批量生產Q355B鋼坯，完全滿足了下游用戶的質量要求。