唐鋼一鋼軋廠(chǎng)SPHC高效精煉的實(shí)踐

席曉利 馮慧霄 周曉紅 劉廣濤 盧彬（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼第一鋼軋廠(chǎng)，河北唐山 063016）

唐鋼一鋼軋廠(chǎng)SPHC高效精煉的實(shí)踐

席曉利 馮慧霄 周曉紅 劉廣濤 盧彬（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼第一鋼軋廠(chǎng)，河北唐山 063016）

針對(duì)唐鋼第一鋼軋廠(chǎng)3#LF精煉冶煉供1#機(jī)SPHC時(shí)不能保證恒拉速運(yùn)行的現(xiàn)狀，通過(guò)提高鐵水預(yù)處理脫硫率，降低了LF精煉脫硫負(fù)荷；改變轉(zhuǎn)爐爐后預(yù)脫氧方式，降低了LF精煉前鋼水氧位；優(yōu)化LF精煉脫氧工藝、供電制度及吹氬制度等，提高了LF精煉效率。實(shí)現(xiàn)了1#機(jī)的恒拉速，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

鐵水 轉(zhuǎn)爐 高效 精煉 優(yōu)化 實(shí)踐

1 前言

唐鋼第一鋼軋廠(chǎng)供1#機(jī)SPHC的生產(chǎn)工藝路線(xiàn)為：1#、2#頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→出鋼脫氧合金化→鋼包底吹氬→3#雙工位LF（變壓器功率28 MVA，升溫速率4℃/min）→1#中板坯連鑄機(jī)（直弧型連鑄機(jī)，中包容量52 t，2流）。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求3#LF精煉在冶煉供1#機(jī)SPHC時(shí)，保證拉速在1.8m/min～1.9m/ min，然而，在我廠(chǎng)目前的生產(chǎn)模式下，不可能再延長(zhǎng)精煉周期，故必須通過(guò)應(yīng)用高效精煉技術(shù)實(shí)現(xiàn)恒拉速控制。

2 唐鋼SPHC執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

我廠(chǎng)SPHC執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JS/ZY-QL-102《唐鋼第一鋼軋廠(chǎng)冷軋用鋼（SPHC）熱軋板卷工藝技術(shù)操作規(guī)程》，該規(guī)程明確了唐鋼生產(chǎn)SPHC的工藝流程、化學(xué)內(nèi)控成分及各工序操作要點(diǎn)。唐鋼SPHC化學(xué)內(nèi)控成分見(jiàn)表1。

表1 唐鋼SPHC化學(xué)內(nèi)控成分%

3 穩(wěn)定鐵水預(yù)處理及轉(zhuǎn)爐工藝

3.1 提高入爐鐵水脫硫率、扒渣率

鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原料，鐵水成分直接影響轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程（爐內(nèi)溫度、化渣和鋼水質(zhì)量），由于在轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧化性氣氛下脫硫率僅為30%～60%，故為提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率，保證鋼水質(zhì)量，對(duì)鐵水S＞0.020%的爐次進(jìn)行脫硫處理，脫硫目標(biāo)為S＜0.010%。另外，由于鐵水渣中含S、SiO2和Al2O3量較高，過(guò)多的鐵水渣帶入對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉也有很大影響，減少鐵水渣入爐量可以改善轉(zhuǎn)爐冶金效果。因此，要求裝入轉(zhuǎn)爐的鐵水帶渣量＜0.5%。目前，我廠(chǎng)脫硫率、扒渣率均穩(wěn)定在90%以上。

3.2 嚴(yán)格控制入爐原料質(zhì)量

石灰是頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主要的造渣材料，它具有脫磷、脫硫能力，用量最大，其質(zhì)量對(duì)煉鋼過(guò)程中成渣速度等吹煉工藝影響很大。由于石灰活性度是影響轉(zhuǎn)爐成渣速度的關(guān)鍵，因此國(guó)內(nèi)均采用高質(zhì)量的活性石灰來(lái)煉鋼，使用活性石灰可以提高成渣速度和渣化度，并減少石灰消耗量，有利于脫硫、脫磷反應(yīng)進(jìn)行，并減少溫度損失及爐襯蝕損，提高冶煉水平。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水回硫嚴(yán)重，回硫的主要原因?yàn)槿霠t原料（石灰、廢鋼等）帶入的硫。因此，我們加強(qiáng)了石灰、廢鋼等入爐原料的質(zhì)量管理。目前，我廠(chǎng)SPHC大包S含量平均0.028%，且波動(dòng)較小。

3.3 優(yōu)化爐后頂渣制度

基于轉(zhuǎn)爐爐后造渣的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)條件均好于LF精煉，將原有頂渣制度更改為：固化出鋼過(guò)程合金料、脫氧劑、頂渣的加入順序，即待出鋼至1/3時(shí)，向鋼包內(nèi)加入頂渣石灰，由于此時(shí)鋼水未脫氧且溫度較高，石灰能夠很快熔化，待石灰完全熔化后加入鋁基脫氧劑，之后快速將合金料加入包內(nèi)。這樣操作能夠利用合金料將鋁基脫氧劑“帶入”鋼水更深的部位，提高利用率。先加入的石灰快速熔化后能夠形成保護(hù)層，將脫氧劑與空氣隔開(kāi)減少燒損，提高利用率。

4 精煉工藝優(yōu)化

4.1 脫氧工藝優(yōu)化

唐鋼SPHC要求S≤0.015%，LF快速脫硫極其重要。脫硫反應(yīng)式：

從鋁鎮(zhèn)靜鋼的脫硫反應(yīng)公式（1）看，LF脫硫的前提為脫氧，針對(duì)脫氧工藝的主要措施如下。

4.1.1 精煉前回收連鑄澆余

由于連鑄澆余溫度高且有一定的硫容量，回收連鑄澆余后，使得鋼包渣子中（FeO+MnO）含量降低5%左右，目前供1#機(jī)SPHC澆余回收率在94%左右。

4.1.2 精煉前期加入部分精煉渣

加入精煉渣后鋼包渣子中Al2O3提高8%左右，改善了鋼包渣子的流動(dòng)性，同時(shí)也利于提高鋼水的純凈度。見(jiàn)表2。

表2 不同階段渣樣成分/%

4.1.3 強(qiáng)調(diào)一次性喂鋁

SPHC鋼屬于低碳高鋁鎮(zhèn)靜鋼，需要在LF精煉初期采用鋁脫氧，由于鋁是極強(qiáng)的脫氧元素，其脫氧產(chǎn)物Al2O3熔點(diǎn)高，表面張力大，不為鋼液所潤(rùn)飾，易于在鋼液內(nèi)上浮去除，滯留在鋼液中的Al2O3，將在鋼液中聚集成鏈狀?yuàn)A雜，對(duì)鋼質(zhì)量有不良影響[1]。對(duì)于高自由氧的鋼液用鋁脫氧，如果鋁是以一批方式加入鋼液中，主要形成珊瑚狀A(yù)l2O3簇，這些簇狀物很容易浮出進(jìn)入渣中，只有少量緊密狀簇狀物和單個(gè)Al2O3粒子滯留在鋼液中，其尺寸小于30 um；如果以?xún)膳绞郊尤耄拷麬l2O3粒子，有一些板型Al2O3的出現(xiàn)，其尺寸在5 um～20 um，且二次脫氧產(chǎn)生的Al2O3粒子少，尺寸在10 um～20 um，不利于夾雜的碰撞長(zhǎng)大和上浮去除，所以加入鋁應(yīng)盡可能快的一批加入，以減少有害的Al2O3夾雜。

4.2 供電制度優(yōu)化

精煉供電制度的根本在于精煉進(jìn)站溫度，結(jié)合鋼水溫度“一脈相承”的特點(diǎn)，通過(guò)研究和試驗(yàn)，我們的結(jié)論是：溫度是系統(tǒng)工程，必須采用分頭管理的方式加以控制。為“夯實(shí)”精煉進(jìn)站溫度，采取的主要措施如下。

4.2.1 穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐出鋼溫度

出鋼溫度標(biāo)志著煉鋼廠(chǎng)生產(chǎn)水平的高低，是主要的技術(shù)指標(biāo)之一，提高出鋼溫度會(huì)直接惡化其它指標(biāo)，像鋼鐵料消耗、合金料消耗、轉(zhuǎn)爐壽命等，故在目前的生產(chǎn)組織下，穩(wěn)定SPHC出鋼溫度，保證大包溫度≥1 590℃。

4.2.2 提高生產(chǎn)調(diào)度水平

控制轉(zhuǎn)爐出鋼至精煉進(jìn)站冶煉間隔≤30 min；加快鋼包周轉(zhuǎn)，保證紅包出鋼。

4.2.3 薄渣精煉

我廠(chǎng)的3#LF采用的是電極可旋轉(zhuǎn)式的雙工位精煉爐，雙工位同時(shí)具備鋼水在線(xiàn)冶煉能力，借助設(shè)備優(yōu)勢(shì)，可以?xún)?yōu)先進(jìn)站加入少量渣料精煉，邊精煉邊等待連鑄澆余。

4.3 吹氬工藝優(yōu)化

從2010年年初開(kāi)始，陸續(xù)為3座LF精煉站安裝智能氣體流量控制儀實(shí)現(xiàn)高精度流量控制（設(shè)定流量和實(shí)際流量偏差≤±5NL/min），并提供冶煉SPHC鋼不同階段流量參考：進(jìn)站鋼包接好氬氣管后及時(shí)吹氬氣，站外待煉過(guò)程氬氣流量按50NL/min～200NL/min控制；靜吹弱攪拌過(guò)程流量100NL/min～300NL/min；給電中強(qiáng)攪拌過(guò)程流量300NL/min～600NL/min；脫硫強(qiáng)攪拌過(guò)程流量800NL/min～1 000NL/min。

4.4 鈣處理工藝優(yōu)化

由于在冶煉SPHC用鋁脫氧后在鋼中形成大量的Al2O3，很難從鋼中去除干凈，在澆鑄時(shí)很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞從而中斷澆鑄過(guò)程。為了解決這個(gè)問(wèn)題，常用的方法是對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理，通過(guò)對(duì)鋼中加入一定的鈣，使得高熔點(diǎn)的Al2O3與CaO結(jié)合形成低熔點(diǎn)的鋁酸鈣，從而改善鋼液的澆鑄性能。針對(duì)鈣處理采取的主要措施如下。

4.4.1 全部使用鈣鋁線(xiàn)進(jìn)行鈣處理

避免了因使用純鈣線(xiàn)喂線(xiàn)速度慢、鋼渣翻騰劇烈、Als燒損不穩(wěn)的情況。

4.4.2 升降式喂絲工藝

調(diào)整般導(dǎo)管曲率半徑必須大于1.5 m，減少絲線(xiàn)在導(dǎo)管中的阻力；保證喂絲導(dǎo)管的水平段與豎直段的夾角必須大于90℃，降低喂絲芯線(xiàn)打彎或上翹幾率；控制喂絲速度為3.0m/s～4.5m/s，保證喂絲深度大于1.6 m，提高芯線(xiàn)元素吸收率。

5 工藝效果

5.1 拉速情況扣除開(kāi)機(jī)爐次，拉速穩(wěn)定在1.8～1.9m/min。

5.2周期情況精煉周期平均縮短3 min。

5.3 溫度情況冶煉澆次前5爐鋼時(shí)，LF出站鋼水溫度應(yīng)控制在上限，將中間罐溫度控制在中上限，使塞棒盡快地受熱，形狀規(guī)則，中間罐蓄熱充足，防止塞棒開(kāi)度波動(dòng)大和罐溫溫降大而拉速不穩(wěn)定。連澆5爐鋼水后，LF出站鋼水溫度應(yīng)控制在中下限，將中間罐溫度控制在中下限，防止鋼水溫度高造成冶煉時(shí)間長(zhǎng)罐溫高而使中間罐耐材侵蝕過(guò)快，造成拉速波動(dòng)。

6 結(jié)論

6.1 通過(guò)對(duì)鐵水S高于0.020%的爐次進(jìn)行脫硫處理，將鐵水S脫至0.010%以下等措施降低了LF精煉脫硫負(fù)荷。

6.2 改變爐后預(yù)脫氧方式，保證LF精煉前鋼水低氧位操作。

6.3 通過(guò)回收連鑄澆余、加入精煉渣及一次喂鋁實(shí)現(xiàn)LF精煉快速脫氧。

6.4 優(yōu)化供電制度、鈣處理制度，避免重復(fù)冶煉，提高LF精煉效率。

6.5 圍繞著高效精煉，優(yōu)化了鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、LF精煉工藝，縮短了3#LF供1#機(jī)SPHC精煉周期，保證了1#機(jī)恒定拉速1.8m/min～1.9m/min運(yùn)行。

[1]成國(guó)光，干勇，劉瀏，等.新編鋼水精煉暨鐵水預(yù)處理1500問(wèn)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.95.

Practice of SPHC High Efficient Refining at Tanggang Rolling Mill 1

Xi Xiaoli,Feng Huixiao,Zhou Xiaohong,Liu Guangtao,Lu Bin

In an aim to address the condition that the constant casting speed could not be ensured when LF 3 supplied SPHC 1 at Tanggang Rolling Mill 1,the authors relieved LF desulfurization burden by increasing hot metal pre-desulfurization rate;lowered steel oxygen content before LF refining by changing pre-deoxidization method after converter;raised LF refining efficiency by optimizing LF deoxidization process, power supply system and argon injection system.Thus,SPHC 1 could keep constant casting speeds and the production stability was ensured with improved product quality.

hot metal,converter,SPHC,high efficiency,refining,optimization,practice

（收稿 2011－02－16責(zé)編趙實(shí)鳴）

席曉利，男，畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)就職于唐鋼第一鋼軋廠(chǎng)技術(shù)科。