含鋁鋼Q345C生產(chǎn)工藝研究

王海江

（山西新臨鋼鋼鐵有限公司，山西臨汾041000）

含鋁鋼Q345C生產(chǎn)工藝研究

王海江

（山西新臨鋼鋼鐵有限公司，山西臨汾041000）

山西新臨鋼煉鋼廠通過采用鋁質(zhì)脫氧劑和精煉喂鋁線的方式增加鋼中鋁含量，喂線控制Ca、Al含量，全程保護(hù)澆注等措施，保證了鋼中鋁含量（w(Al)≥0.020%）和鋼水澆注性，防止了鋁的流失，成功開發(fā)了Q345C含鋁鋼，噸鋼成本降低51.25元/t，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

含鋁鋼Q345C工藝

山西新臨鋼煉鋼廠（以下簡稱臨鋼煉鋼廠）現(xiàn)有3座30 t轉(zhuǎn)爐，3座30 t LF爐，2臺板坯連鑄線。為了減弱或完全消除低碳鋼在較低溫度下發(fā)生的淬火時效和應(yīng)變時效，通常要求鋼中含有一定數(shù)量的鋁（w(Als）≥0.015%）。因此，許多有特殊要求的鋼種對鋁含量都有明確要求；但鋼中鋁含量對鋼水可澆注性有顯著影響，控制不好容易出現(xiàn)澆注性差，甚至造成中間包鋼水結(jié)瘤，嚴(yán)重影響煉鋼廠的生產(chǎn)順行。

臨鋼煉鋼廠曾在2004—2005年期間試用過以鋁質(zhì)脫氧劑鋼芯鋁來增加鋼中鋁含量，在鋼芯鋁加入量達(dá)到0.7～1.0 kg/t（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下均指鋼芯鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，出現(xiàn)鋼水澆注性差、多次發(fā)生中包水口結(jié)瘤事故。隨后將爐前脫氧劑鋼芯鋁用量控制在0.6 kg/t以內(nèi)（此時鋼中的全鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.007%），鋼水澆注性略有改善，基本可保證生產(chǎn)順行，但鋼中的鋁含量很低，約0.005%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），達(dá)不到消除淬火時效和應(yīng)變時效的目的。2008年，臨鋼公司新產(chǎn)品開發(fā)辦公室擬開發(fā)部分含鋁鋼（w(Alt)≥0.015%），曾采用結(jié)晶器喂鋁線方式生產(chǎn)含鋁鋼，在喂鋁線試驗過程中，由于增鋁量較大（w(ΔAlt)≥0.015%）時，大大惡化了結(jié)晶器保護(hù)渣性能，鑄坯出現(xiàn)批量縱裂，給臨鋼煉鋼廠造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。隨后煉鋼廠不再生產(chǎn)含鋁鋼，改用Nb代替Al。

隨著精煉工藝的逐步完善和操作水平的提高，初步具備了生產(chǎn)含鋁鋼的條件。2010年，臨鋼煉鋼廠成立了含鋁鋼攻關(guān)小組，吸取以往經(jīng)驗教訓(xùn)，查閱相關(guān)資料，主要利用鋁質(zhì)脫氧劑和精煉喂鋁線的方式增加鋼中鋁含量，同時采用喂鈣線控制m(Ca)/m(Al)，保證鋼水澆注性，連鑄全程保護(hù)澆注，防止鋁流失等措施，大大提高了鋼中鋁含量（w(Al)≥0.020%），成功開發(fā)了Q345C含鋁鋼，噸鋼成本降低51.25元/t，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1 生產(chǎn)工藝

1.1 工藝流程

鐵水預(yù)處理→300 t混鐵爐→30 t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→連鑄→精整→軋制→檢驗入庫。

1.2 工藝要求

采用脫硫鐵水，要求w（S）≤0.030%、w（P）≤0.140%；使用優(yōu)質(zhì)廢鋼（坯頭、坯尾、中板廠邊角料）；轉(zhuǎn)爐、LF精煉爐、連鑄機(jī)、鋼包等設(shè)備處于良好狀態(tài)，具備電磁攪拌條件。

1.2.1 轉(zhuǎn)爐冶煉工藝

（1）鐵水裝入量為（25.5±0.5）t，廢鋼裝入量為（4.5±0.5）t，總裝入量≤31.0 t，進(jìn)精煉站鋼包自由空間大于300 mm。

（2）要求混鐵爐的鐵水中w（S）不大于0.030%，出鋼時間為2.0～3.5 min。轉(zhuǎn)爐w（終點C）≥0.06%，w（P）≤0.020%。

（3）開新爐前5爐，大補(bǔ)爐后兩爐、補(bǔ)出鋼口第一爐，新包第一爐、結(jié)包底包不得冶煉此類鋼。

（4）冶煉使用鋁鐵脫氧，每爐加入鋁鐵質(zhì)量為100 kg。加入順序：出鋼1/3加鋁鐵→硅錳→錳鐵→硅鈣。使用的合金必須經(jīng)過烘烤爐烘烤。鋼水進(jìn)精煉站時的氧活度在5×10－6～15×10－6，鋼中鋁含量達(dá)到0.020%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上。

（5）冶煉取吹氬前樣，用無鋁取樣器取樣。

（6）到LF爐，鋼水的溫度為1 560～1 600℃。

1.2.2 LF精煉工藝

（1）按要求分批加料，化好渣。石灰加入量按250～300 kg/爐控制（根據(jù)渣厚調(diào)整），螢石加入量為50 kg/爐，精煉渣加入量為80 kg/爐，電石加入量為40 kg/爐。

（2）鋼水進(jìn)站喂50 m/爐鋁線（可適當(dāng)調(diào)整），弱吹氬前喂入硅鈣線90 m/爐（要求鋼中w(S)控制在0.010%以下），喂入速度為1.7～2.0 m/s。

（3）精煉過程中控制好精煉爐爐頂氣氛，減少鋼水二次氧化；鋼水溫度按內(nèi)控要求上限控制。

（4）要求試驗爐次離站前進(jìn)行定氧、鋁操作，鋼中w(Al)≥0.030%。

（5）弱吹氬時間要求不小于10 min，弱吹氬過程鋼水液面不裸露。

（6）鋼包必須紅包，在生產(chǎn)Q345C前先在普鋼周轉(zhuǎn)一圈。

（7）第一爐精煉出站溫度控制為（1 620±10）℃；連澆爐精煉出站溫度控制為（1 565±10）℃。

1.2.3 連鑄工藝

（1）在中包開澆第一爐或特殊情況下使用石英質(zhì)浸入式下水口，其余使用鋁碳質(zhì)浸入式下水口。

（2）上水口使用鋯復(fù)合質(zhì)或鋁鋯碳質(zhì)材料。

（3）塞棒、浸入式下水口、上水口使用前必須按規(guī)程要求烘烤。

（4）使用Q345C專用保護(hù)渣，要求先掛套管后開澆，杜絕澆注過程的鋼水裸露，全程保護(hù)澆注。

（5）使用專用中包覆蓋劑。

（6）鑄機(jī)弧度、開口度偏差均小于0.5 mm，二冷噴淋裝置要求噴嘴暢通、對中。

（7）溫度控制見表1。

表1 溫度控制℃

（8）正常拉速穩(wěn)定在0.80～1.0 m/min，二冷比水量為0.70～0.90 L/kg。

2 含鋁鋼Q345C試生產(chǎn)情況與分析

（1）2010年6月21日試生產(chǎn)了6爐，其中，有5爐鑄坯中的w(Al)大于0.020%，有1爐（爐號為1007624）由于在出鋼過程中下渣，鑄坯中w(Al)為0.010%。全程鋁的吸收率平均為14.2%（見表2）。

表2 各工序鋁含量（平均值）對比%

從表2可以看出，精煉樣、中包樣、鑄坯樣中w(Alt)和w(Als)含量基本相等，說明夾雜物去除較好。精煉出站到中包澆注過程w(Al)損失42%。

在本次Q345C生產(chǎn)中，煉鋼廠采用鋁代替鈮，起到了細(xì)化晶粒和提高強(qiáng)度的作用。由于鋁成本較低，通過測算噸鋼成本可降低51.25元，大大降低了品種鋼生產(chǎn)成本。

（2）2010年8月12日，生產(chǎn)10爐Q345C含鋁鋼，由于第四爐次精煉過程中鋼包渣線穿鋼，上連鑄后出現(xiàn)流動性不好的現(xiàn)象，打亂了生產(chǎn)節(jié)奏，以至后續(xù)爐次澆注不正常，鋁損失較大，成品成分中w(Al)只有3爐大于0.020%。

（3）2010年8月15日，再次進(jìn)行了試生產(chǎn)，并對方案進(jìn)行了完善，爐前鋁鐵用量根據(jù)進(jìn)站（LF爐）Al含量進(jìn)行調(diào)整，加入量為100～110 kg/爐；精煉工序也對喂鋁線量進(jìn)行了調(diào)整，保證出站w(Al)達(dá)到0.040%以上，同時保證精煉軟吹氬時間，降低鋼中鋁在精煉過程中的二次氧化；連鑄工序的重點仍是做好鋼水的防氧化操作，要求先掛套管后開澆，加強(qiáng)大包套管吹氬保護(hù)，杜絕澆注過程的鋼水裸露。本次試驗效果較好，平均w(Al)達(dá)到0.058%，有1爐鋁含量偏離正常，判斷為因采用含鋁取樣器，導(dǎo)致鋁含量異常，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.020%，后切角復(fù)驗合格，澆注過程良好。

（4）含Al鋼水由于鋼水中含有較多的Al2O3夾雜，連鑄時就會引起中間包水口堵塞［1］。有關(guān)資料表明［2］：含Al鋼水通過鈣處理，可以較好地防止水口堵塞。水口堵塞主要是由于高熔點的Al2O3黏附在水口壁上造成的。對含Al鋼水進(jìn)行鈣處理，可以使高熔點單體Al2O3（2 000℃熔化）轉(zhuǎn)化為低熔點的C12A7（12CaO·7Al2O3，Tf=1 400℃），且在澆注溫度下保持液態(tài)。但加入鈣要有一個合適的范圍，加入量太少，不足以將Al2O3轉(zhuǎn)化為C12A7；過多又會生成CaS（Tf=2 500℃），CaS如同Al2O3一樣也會使水口堵塞，且鋼水中鈣含量高會發(fā)生水口侵蝕問題。因此，鋼水鈣處理時，有效控制鈣含量可提高鋼水流動性，保障連鑄正常澆注。

本次生產(chǎn)硅鈣線加入量為90～120 m/爐（1.0～1.3 kg/t），喂硅鈣線前鋼中w(Al)控制在0.040%～0.050%。對本次生產(chǎn)鋼中鋁含量和鈣含量進(jìn)行統(tǒng)計分析，含鋁鋼鈣處理后，w(Ca)＞0.001 2%時，鋼水流動性較好，連鑄可正常澆注。有關(guān)資料表明，m(Ca)/m(Al)應(yīng)大于0.1，本次試生產(chǎn)平均為0.062（見圖1），還有待提高。

圖1 鋼中鈣鋁含量對比

3 實施效果

通過含鋁鋼Q345C的試生產(chǎn)，針對試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題對方案進(jìn)行優(yōu)化，解決了含鋁鋼澆注性差和鋁含量易氧化難以控制的問題，成功開發(fā)了含鋁鋼Q345C，形成了一套較完善的含鋁鋼生產(chǎn)工藝，鋼中w(Al)可達(dá)到0.020%以上，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時擴(kuò)寬了新產(chǎn)品開發(fā)范圍，為公司提供了新的效益增長點。

4 經(jīng)濟(jì)效益

試生產(chǎn)以前，Q345C鋼采用Nb代替Al。試生產(chǎn)以后，用鋁代替鈮，噸鋼成本降低51.25元（見表4）。

表4 成本對比

5 結(jié)論

（1）爐前采用鋁鐵脫氧，精煉工序通過喂鋁線/鈣線控制Al、Ca含量，保證精煉軟吹氬（鋼液無裸漏）時間，連鑄工序做好鋼水的保護(hù)澆注工作，小轉(zhuǎn)爐也可生產(chǎn)含鋁鋼。

（2）在低牌號含Nb鋼生產(chǎn)過程中，采用Al代Nb，可明顯降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］張振申.浸入式水口結(jié)瘤成因分析與預(yù)防措施［J］.連鑄，2005（3）:19.

［2］王寶明.含鋁鋼中夾雜物產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施［J］.煉鋼，2008（6）:41.

（編輯：胡玉香）

Abstract:In the steel-making plant of Shanxi New Lin-gang Company,some measures were taken such as applying the aluminum deoxidizer and fining the aluminum-feeding line to increase the aluminum content of steel,line-feeding control Ca,Al content and line protection casting.This guaranteed the aluminum content(w（Al）≥0.020%)and the molten steel casting,prevented the Al outflow,developedaluminum steel Q345C successfully,reducedcost 51.25 Yuan/tons,and obtained good economic efficiency.

Key words：aluminum steel,Q345C,production

Research on Production of Aluminum Steel Q345C

WANG Haijiang
（Shanxi New Lin-gang Co.,Ltd.,Linfen 041000,China）

TF713

A

2010-12-11

1672-1152（2011）01-0016-03

王海江（1973-），男，于太鋼集團(tuán)山西新臨鋼煉鋼廠從事技術(shù)質(zhì)量工作，工程師。Tel：13935783820，E-mail：whj68681668@yahoo.com.cn