超低碳深沖鋼中夾雜物的控制

耿麗杰

（濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司科技質(zhì)量部，山東 濟(jì)南 250101）

超低碳深沖鋼中夾雜物的控制

耿麗杰

（濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司科技質(zhì)量部，山東 濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼煉鋼廠采用KR→BOF→LF→RH→ASP工藝流程開發(fā)了低碳低硅冶煉技術(shù)。采用RH精煉工藝冶煉超低碳鋼，主要難點(diǎn)在于鋼中夾雜物控制。通過脫S處理、冶煉及精煉控制，提高鋼水潔凈度，改善其澆注性能；增大中間包的容量，設(shè)置擋渣壩、擋渣堰等，減少中間包夾雜物的形成；全程保護(hù)澆注，添加Ti等，控制鋼中的夾雜物。實(shí)現(xiàn)了超低碳深沖鋼的批量生產(chǎn)，鑄坯合格率達(dá)到98.49％。

超低碳深沖鋼；夾雜物；精煉；保護(hù)澆注

1 前言

濟(jì)鋼煉鋼廠120 t轉(zhuǎn)爐區(qū)域自2005年8月開始，開發(fā)低碳低硅冶煉技術(shù)，如08Al、SPCC、SPHC，以后又陸續(xù)開發(fā)了超低碳DDQ系列，2008年9月開始大批量生產(chǎn)。截至2010年底，共生產(chǎn)DDQ系列低碳鋼30.34萬t，鑄坯內(nèi)控合格率98.49％。

濟(jì)鋼煉鋼廠有120 t轉(zhuǎn)爐3座，單爐平均出鋼量150 t左右；配有LF精煉爐，處理量150 t，鋼種[S]達(dá)到0.001％以下；VD精煉爐處理量135 t，鋼種[H]達(dá)到1.5×10-6以下；RH精煉爐處理量165 t，鋼種[C]達(dá)到0.001％以下；板坯鑄機(jī)4臺（其中ASP薄板鑄機(jī)2臺）。對低碳低硅鋼的冶煉采用KR鐵水脫硫處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精煉→ASP薄板坯連鑄工藝，即KR→BOF→LF→RH→ASP工藝流程。

2 生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 成分控制

為了保證鋼材有良好的沖壓性能，DDQ系列低碳鋼的冶煉成分要求嚴(yán)格，以DD14鋼為例，其化學(xué)成分見表1。濟(jì)鋼確定的內(nèi)控成分范圍較窄，且化學(xué)成分穩(wěn)定，其余微合金元素含量越低越好。

表1 DD14鋼化學(xué)成分％

2.2 冶煉控制

1）KR控制。要求鐵水必須進(jìn)行脫S處理，入爐鐵水扒渣要干凈，入爐鐵水S≤0.005 0％，鐵水比≥80％，使用優(yōu)質(zhì)低硫廢鋼。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉控制。終點(diǎn)碳控制在一定范圍，防止鋼水過氧化。降低鋼中含氧量（[O]＜300× 10-6）。實(shí)踐表明：鋼的含氧量與終點(diǎn)碳、溫度、點(diǎn)吹次數(shù)、終點(diǎn)渣情況有關(guān)，終點(diǎn)碳越低、溫度越高、點(diǎn)吹次數(shù)越多，鋼中含氧量越高。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，力爭一次拉碳成功，盡量避免點(diǎn)吹。確保C、溫度協(xié)調(diào)出鋼，終點(diǎn)溫度1 675～1 700℃。

3）精煉控制。喂鈣線處理后保證軟吹時(shí)間≮10 min，保證加合金后的純真空處理時(shí)間≮5 min；RH出站：溫度1 580～1 590℃，出站時(shí)加無碳覆蓋劑。利用RH真空爐開發(fā)了冷軋超低碳鋼，冶煉過程主要問題是連鑄鋼水的性能不良，通過優(yōu)化RH真空爐控制，提高鋼水的潔凈度，改善其澆注性能。

3 夾雜物的控制工藝及分析

非金屬夾雜物對鋼的影響主要表現(xiàn)在鋼的使用性能和工藝性能兩方面。使用性能的影響主要表現(xiàn)在疲勞性能、沖擊韌性和塑性等；工藝性能的影響主要表現(xiàn)在鍛造或冷變形、淬火、焊接等容易在夾雜物聚集部位產(chǎn)生裂紋。帶狀組織是造成鋼各向異性的主要原因，使鋼的橫向塑性、韌性明顯降低[1]，特別是局部出現(xiàn)較粗大的帶狀組織將嚴(yán)重影響鋼的力學(xué)性能。帶狀組織嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)影響到鋼的切削加工性。鋼若出現(xiàn)了帶狀組織，加工時(shí)其表面光潔度就差，滲碳時(shí)易引起不均勻，熱處理時(shí)易變形且硬度不均勻。非金屬夾雜物的存在嚴(yán)重影響板材的力學(xué)性能。

提高鋼的純凈度、控制鋼中非金屬夾雜物的途徑是減少冶煉及澆注工藝操作過程中夾雜物的產(chǎn)生和外來夾雜物對鋼水的污染，其次是設(shè)法排出已存在于鋼水中的夾雜物。針對連鑄坯存在的非金屬夾雜物采取以下措施。

3.1 合理的爐外精煉技術(shù)

采用合適的爐外精煉方法進(jìn)行鋼液的深度脫氧、脫硫、脫氣等，提高鋼液自身的純凈度。鋼包處理有噴吹各種粉劑—喂鋁絲（或鋁塊）－硅鈣芯線－稀土絲－真空處理。其目的是脫氧、脫硫、去除夾雜物、使夾雜物變性、調(diào)整鋼液成分、控制鋼水溫度，使鋼中硫化物轉(zhuǎn)變成不變形的球狀鈣鋁酸鹽化合物，消除晶間片狀析出物，使氧化鋁夾雜物聚集上浮，使鋼的組織各向性能得到改善。

3.2 減少中間包夾雜物的形成

連鑄鋼液中有很大一部分的夾雜物來自中間包。為減少中間包鋼液夾雜物或防止中間包夾雜進(jìn)入結(jié)晶器采取以下措施：促進(jìn)夾雜物上浮，分離夾雜物并排除。當(dāng)液面深度不變時(shí)，加大中間包容量，實(shí)際上增加鋼液進(jìn)出水平口水平距離，延長鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間，有利于夾雜物上浮；另一方面，換鋼包時(shí)可保持中間包澆注穩(wěn)定，防止液面低于臨界值產(chǎn)生渦流將渣子卷入結(jié)晶器，從而保持鋼液潔凈。中間包設(shè)置擋渣墻，延長鋼液停留時(shí)間，并消除中間包底部死區(qū)，改善鋼水流動(dòng)軌跡，使鋼水沿鋼渣界面流動(dòng)，減短夾雜物上浮距離，利于渣子吸收，避免渣子卷入鋼液中。

3.3 全程保護(hù)澆注

采用性能相適的保護(hù)渣，在結(jié)晶器鋼液面上形成熔渣層，使鋼液與空氣隔離，保護(hù)鋼液免受氧化，還能吸收鋼－渣界面處的非金屬夾雜物，防止夾雜物在該處聚集，凈化鋼－渣界面。

保護(hù)渣需達(dá)到均勻流入、吸附夾雜、減少散熱、提高潤滑等多種效果，因此要求保護(hù)渣具有良好的鋪展性、透氣性、保溫性及與鋼種相匹配。1#鑄機(jī)的直結(jié)晶器加上直立段，約有3.7 m的高度，有利于夾雜物上浮，使鋼水中的夾雜物上浮良好，保護(hù)渣吸收夾雜量較大，熔渣成分波動(dòng)范圍較大。對此鑄機(jī)需要保護(hù)渣具有良好的吸收夾雜物能力。因鋼中夾雜物含有Al2O3等，對鑄坯縱裂紋的產(chǎn)生有一定影響。保護(hù)渣對Al2O3夾雜的吸附有一極大值，超出此范圍，保護(hù)渣中Al2O3幾乎不再變化。熔渣吸收夾雜后，必然使保護(hù)渣性能發(fā)生較大變化，這影響了保護(hù)渣渣膜組成、潤滑特性及熱阻的穩(wěn)定。根據(jù)一般鋼種夾雜量對應(yīng)保護(hù)渣的吸收情況，調(diào)整為3爐換一次保護(hù)渣，效果良好。鑄坯縱裂紋得到有效控制，鋼板表面縱裂紋導(dǎo)致的澆鑄退廢和協(xié)議板量也大幅減少。

3.4 增強(qiáng)夾雜物與基體的結(jié)合力

夾雜物與基體之間的關(guān)聯(lián)不夠緊密導(dǎo)致裂紋的形成與擴(kuò)展，尤其是脆性夾雜物，不隨金屬基體一起變形[1]。因此，在夾雜物周圍更容易形成裂紋?？梢酝ㄟ^向超高強(qiáng)度鋼種添加Ti，生成Ti2CS取代MnS，增強(qiáng)了夾雜物與基體間的結(jié)合力，從而提高鋼的韌性。

4 結(jié)語

降低煉鋼過程中的夾雜含量應(yīng)從產(chǎn)生源頭抓起，通過工藝優(yōu)化，采用全程保護(hù)澆注、提高鋼的純凈度等措施，解決了低碳鋼的鋼水可澆性問題。超低碳深沖鋼冶煉工藝的成功開發(fā)，為超低碳深沖鋼的進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。截至2010年底，共生產(chǎn)DDQ系列低碳鋼30.34萬t，鑄坯內(nèi)控合格率98.49％，鑄坯表面質(zhì)量良好。

[1]宋維錫.金屬學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1987.

Control of the Inclusions in Ultra-low-carbon Deep-drawing Steel

GENG Li-jie
（The Technology Quality Department of Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

The Steelmaking Plant of Jinan Steel developed low-carbon and low-silicon smelting technique by KR-BOF-LF-RH-ASP process flow and main difficulty of smelting low-carbon steel with RH vacuum refinement process is the inclusion control.Then they took many measures,such as,increasing the cleanliness of the molten steel by desulphuration and the control of smelting and refining and improving the pourability,reducing inclusion forming in the tundish by increasing its capacity and setting slag dams and weir, and controlling the inclusions in the steel by protective casting and adding Ti etc,realizing the batch production of the ultra-low-carbon.The percent of the strand pass reached 98.49％.

ultra-low-carbon deep-drawing steel;inclusion;refinement;protective casting

TF703

B

1004-4620（2011）04-0007-02

2010-12-29

耿麗杰，女，1973年生，1994年畢業(yè)于湖南株洲冶金學(xué)校冶金專業(yè)?，F(xiàn)為濟(jì)鋼科技質(zhì)量部助理工程師，從事技術(shù)及質(zhì)量管理工作。