鎂鋁鈣合金在Ｈ０８Ａ鋼中的應(yīng)用

張　全　陳　軍　郭旭東

摘要：宣鋼煉鋼廠針對(duì)生產(chǎn)低碳低硅焊條鋼存在的質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)合理選擇脫氧卉町種類，優(yōu)化脫氧方法。使鋼水和鑄坯質(zhì)量大大改善，取得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：低碳低硅焊條鋼；鎂鋁鈣合金；應(yīng)用

一、前言

低硅、低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼為改善組織結(jié)構(gòu)，消除皮下氣泡產(chǎn)生，通常要求具有微量鋁含量，鋼中夾雜物數(shù)量要少，尺寸要小，并能呈塑性，生產(chǎn)中采用大量的鋁進(jìn)行脫氧，鋼水過(guò)剩的氧量勢(shì)必產(chǎn)生大量的Al₂O₃，常導(dǎo)致水口結(jié)瘤，中斷澆注。因此，選擇合適的脫氧材料，執(zhí)行正確的脫氧工藝路線是生產(chǎn)低硅、低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的重要環(huán)節(jié)。宣化鋼鐵責(zé)任有限公司(以下簡(jiǎn)稱宣鋼)，2005年焊條鋼H08A規(guī)模生產(chǎn)以來(lái)，脫氧工藝長(zhǎng)期采用轉(zhuǎn)爐鋁錳預(yù)脫氧與吹氬站喂鋁線輔助降氧，后喂鈣線變性處理的方式，此工藝到氬站控氧極其不穩(wěn)定，氬站喂線量較大，對(duì)鋼水中變性產(chǎn)物，變性量及時(shí)間要求高，稍有處理不當(dāng)易造成鑄機(jī)鋼水可澆性差，導(dǎo)致澆注時(shí)中包水口發(fā)生蓄流，嚴(yán)重時(shí)缺流、停機(jī);另外，水口內(nèi)的粘附物一旦被沖刷掉，隨即進(jìn)入鋼中，惡化鋼坯質(zhì)量，生產(chǎn)中通常采用與XY08Z套拉緩流的方式解決已粘附的水口，鋼種命中率低，改煉爐次較多，連拉爐數(shù)8-10爐，如分坯不準(zhǔn)確，鑄坯易產(chǎn)生成分異議；因控氧不穩(wěn)定，氧站處理過(guò)程中爐渣回氧現(xiàn)象較為明顯，硅損嚴(yán)重，硅低于0 015％時(shí)，易產(chǎn)生皮下氣泡，無(wú)法正常軋制。

二、含鋁，鎂，鈣脫氧荊脫氧基奉原理

通常在生產(chǎn)低碳、低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)都是先用鋁脫氧，而后喂鈣線對(duì)夾雜物變性處理。為了消除鋁脫氧鋼中A1₂O₃夾雜的危害，大多采用鈣處理，當(dāng)鈣、鋁復(fù)合脫氧時(shí)，活度積比單獨(dú)用鋁的活度積小，其脫氧能力大(約為190倍)，鈣的存在提高了鋁的脫氧能力，即在達(dá)到同樣的脫氧效果時(shí)，減少鋁在鋼中的消耗量，同時(shí)鋁的存在也減少了強(qiáng)氧化劑鈣的脫氧消耗和鈣的揮發(fā)損失，避免二次氧化時(shí)產(chǎn)生更多的A1₂O₃夾雜堵塞水口；鎂和其它強(qiáng)脫氧劑如鋁做成合金形式不僅可以降低其蒸汽壓，提高其利用率，脫氧時(shí)相互作用生成復(fù)合脫氧產(chǎn)物，在鋼中更易上浮排除。使用鈣鎂脫氧劑，可以進(jìn)一步地降低鋼中的氧和硫、改善夾雜物的形態(tài)、大小和分布；經(jīng)過(guò)鈣處理后，鋼中仍然會(huì)存在大顆粒的鈣鋁酸鹽。經(jīng)過(guò)鋁脫氧后的鋼進(jìn)行鈣處理后，氧化物的面積增加了大概六倍，鎂處理后的鋼中氧化物夾雜的面積幾乎沒什么變化，并且細(xì)小，鎂與鈣一樣，鎂脫氧產(chǎn)生的MgO也能與Al₂0₃反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石，MgO A1₂0₃在鋼中不容易聚集長(zhǎng)大，高度彌散分布在鋼中；鎂處理后鋼中非金屬夾雜物的尺寸分布也發(fā)生明顯變化。

脫氧劑對(duì)鋼中夾雜物尺寸數(shù)量和尺寸分布影響

(二)使用鎂鋁鈣合金處理試驗(yàn)方案：

1、基于含鈣、鎂、鋁脫氧劑的脫氧及脫硫速度快，增強(qiáng)變性效果的原因，方案使用鎂鋁鈣合金替代原鋁錳合金脫氧，成分含量如下：

2、轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制執(zhí)行原有工藝。

3、出鋼用鋁鎂鈣鐵代替原工藝鋁錳合金脫氧。

鋁鎂鈣鐵合金按1.3kg／噸鋼加入量；其它合金及渣料加入量執(zhí)行現(xiàn)有工藝。

4、出鋼1／3后，加入1／3鋁鎂鈣合金，再加入其它合金，然后加入剩余的鋁鎂鈣鐵。

共試驗(yàn)了8爐，其中5爐用鎂鋁鈣鐵脫氧，3爐采用原工藝進(jìn)行脫氧。轉(zhuǎn)爐出鋼成分、出鋼過(guò)程中加入脫氧劑，所加合金種類及數(shù)量，出鋼后鋼包定活度氧值見表3，

5、試驗(yàn)結(jié)果及分析：

12526至12530為鎂鋁鈣鐵脫氧爐次，12531至12533為用鋁錳合金脫氧爐次。由表3可以看出用鎂鋁鈣鐵脫氧較用脫氧的爐次的到站活度氧含量低，氧值穩(wěn)定，在終點(diǎn)相同時(shí)，加1.6kg／噸鋼鎂鋁鈣鐵脫氧的12526爐次的到站活度氧含量，比加相同鋁量2.2kg／噸鋼12533爐次的鋁錳鐵到站活度氧含量低近20ppm，鈣、鋁吸收率較高，說(shuō)明鎂鋁鈣鐵有很強(qiáng)的脫氧效果，適當(dāng)?shù)脑黾渔V鋁鈣鐵的量可以進(jìn)一步的降低鋼中的氧含量，且脫氧脫硫速度比較快。從分析過(guò)程硫含量。加鎂鋁鈣鐵爐次較加鋁錳爐次的硫含量降低近0.002％-0.003％，但在終點(diǎn)出鋼碳低，氧含量較高情況下，鈣、鎂主要與鋼中的氧反應(yīng)，脫硫效果不明顯。

三、結(jié)論

主要試驗(yàn)結(jié)果如下：

(一)通過(guò)脫氧劑對(duì)比試驗(yàn)中，鎂鋁餌鐵有很強(qiáng)的脫氧、脫硫作用，且脫氧脫硫速度比較快。

(二)鋁鎂鈣脫氧劑對(duì)H08A鋼液脫氧。鋼中的活度氧值較原工藝脫氧的爐次的低。且鋼中活度氧值比較穩(wěn)定，鋼中殘余的非金屬夾雜物大幅度減少。

(三)使用中存在的問(wèn)題及相關(guān)技術(shù)措施：

在使用鎂鋁鈣合金對(duì)H08A鋼脫氧后，活度氧值很穩(wěn)定，減少了氬站大量補(bǔ)鋁線降氧的操作，但由于生產(chǎn)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的擋渣效果，即滿足鋼包渣層厚度≤70mm；爐渣回氧的問(wèn)題仍然時(shí)常造成反復(fù)喂線。對(duì)鋼水污染嚴(yán)重，影響可澆性及造成鋼水硅損失，以往多采用對(duì)鋼包渣的改性，如出鋼畢加入鋁餅、鋁粒，降低渣的氧化，或出鋼時(shí)向鋼包內(nèi)加入精煉渣；但改性劑與爐渣反應(yīng)時(shí)間不穩(wěn)定，加入量難確定，量大時(shí)與鋼水、爐渣雙重反應(yīng)，氬站定氧波動(dòng)大。

引入鎂鋁鈣合金后嘗試取消氬站喂補(bǔ)鋁線的操作，使用鎂鋁鈣合金投補(bǔ)降氧及爐渣改質(zhì)，鋼水降氧較穩(wěn)定，但由于比重較輕，后由鋁錳替代其作為后補(bǔ)降氧及爐渣改質(zhì)：該操作在生產(chǎn)實(shí)踐中已推廣應(yīng)用，大大縮短了爐外處理的時(shí)間。

(四)通過(guò)該脫氧劑推廣試驗(yàn)，相關(guān)工藝操作得到優(yōu)化，H08A命中率提高，平均每個(gè)中包煉18爐以上，最高煉成爐數(shù)達(dá)24爐，減少了蓄流和損鋼，無(wú)停機(jī)事故發(fā)生。

采用鋁鎂鈣鐵合金脫氧，不但脫氧劑用量少，脫氧充分，而且該脫氧劑有改變夾雜物形態(tài)，促進(jìn)夾雜物上浮的功能，鋼中夾雜物量減少，減輕了LF精煉工藝中喂鈣線變性處理的負(fù)擔(dān)，凈化了鋼液?？商岣吒纳泼撗跣?，提高鋼水潔凈度，確保煉鋼生產(chǎn)工藝順行，降低生產(chǎn)成本。