高純凈IF鋼冶金工藝開發(fā)分析

張曉峰

【摘 要】鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步能夠有效提高國民經(jīng)濟(jì)，而攀鋼IF鋼的應(yīng)用最為廣泛，所以IF鋼的品質(zhì)很重要，能顯著提升產(chǎn)品的市場競爭力。本文分析了國內(nèi)外IF純凈鋼研究和生產(chǎn)現(xiàn)狀，并對攀鋼高純凈IF鋼冶金工藝關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，希望能夠提高鋼鐵的品質(zhì)，增加市場競爭力。

【關(guān)鍵詞】高純凈IF鋼；冶金工藝開發(fā)；分析

0.前言

我國每年的鋼鐵消耗量正在逐年增加，鋼鐵產(chǎn)量也在逐年增加，位居世界先進(jìn)行列，但是質(zhì)量和品種結(jié)構(gòu)等方面，與發(fā)達(dá)國家相比，還有相當(dāng)大的差距。提高鋼材質(zhì)量，改善品種結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，否則中國將很難邁入真正的鋼鐵強(qiáng)國的行列。而IF鋼較普通鋼有很多優(yōu)良的性能，廣泛應(yīng)用在汽車、家電等制造行業(yè)，也因此成為世界各國冶金界研究生產(chǎn)的重點(diǎn)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得市場用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，高質(zhì)量的IF鋼必須有較高的純凈度，這樣才能提高性能和使用壽命。

1.高純凈IF鋼冶金工藝技術(shù)現(xiàn)狀分析

IF鋼的開發(fā)在經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展到今天后，鋼中的碳、氮、硫的含量得到了大幅度的降低，并且開發(fā)出了加入鈦、鈮合金的技術(shù)，從而使IF鋼的性能得到進(jìn)一步優(yōu)化，并且生產(chǎn)成本也在不斷被控制。已經(jīng)形成了預(yù)處理（脫硫、脫硅、脫磷）→轉(zhuǎn)爐冶煉（脫碳、脫磷）→爐外精煉（脫碳、脫氣、去除雜質(zhì)）→連鑄的工藝流程。當(dāng)鋼中的雜質(zhì)降低到一定的水平后，鋼材的各項(xiàng)性能也將發(fā)生質(zhì)的變化，所以各項(xiàng)工藝技術(shù)都在圍繞這個(gè)展開。

1.1氧的控制

生產(chǎn)高純凈IF鋼的重要技術(shù)就是對鋼中全氧和夾雜物含量的控制，含量高的話鋼材就容易發(fā)生脆性斷裂，沖擊性能將不足。但是在鋼去氧中由于控制爐或者其他條件的原因，都使得夾雜物較多，難以控制，同時(shí)鋼水也容易被其他雜質(zhì)例如空氣等氧化。實(shí)際生產(chǎn)中，為了去除鋼中夾雜物和防止二次氧化物，主要通過在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)對鋼渣處理，在真空的條件下精煉，并且攪拌吹氣，同時(shí)使用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)澆鑄，下渣要進(jìn)行檢測，中間包使用放渦流技術(shù)，智能控制鋼包，同時(shí)在加熱時(shí)控制溫度穩(wěn)定，澆鑄速度也要控制在一定水平，不能太快。

1.2硫的控制

硫以化合物的形式存在鋼中，會(huì)使鋼表面不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生裂紋。所以在生產(chǎn)中要對鋼進(jìn)行脫硫，脫硫主要分為兩個(gè)部分：首先是在煉鋼前對鐵水進(jìn)行預(yù)處理脫硫，然后二次精煉脫硫。鐵水脫硫要在高溫、高堿度、低氧化性的條件下進(jìn)行。然后是鋼水脫硫，鋼水脫硫包括轉(zhuǎn)爐鋼水脫硫和二次鋼水脫硫，由于轉(zhuǎn)爐脫硫的效率較低，所以鋼水脫硫的重點(diǎn)是二次精煉。生產(chǎn)超低硫鋼不可缺少的就是二次精煉，通常綜合運(yùn)用噴粉、真空處理、加熱造渣、喂線、吹氬攪拌等手段。最后對是對脫硫渣的處理，防止脫硫渣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐污染鋼液，為此在預(yù)處理的鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前一定要仔細(xì)扒渣，通過各個(gè)環(huán)節(jié)的層層工作，減少入爐鐵水硫含量。

1.3磷的控制

作為鋼中的有害雜質(zhì)元素，會(huì)嚴(yán)重影響鋼材的延展性能、低溫沖擊等性能，使鋼容易發(fā)生冷脆，所以必須降低磷含量。脫磷需要在低溫、高堿度的條件下進(jìn)行，但是和脫硫不同的是，脫磷必須在高氧化性的條件下進(jìn)行。磷的去除主要在三個(gè)階段進(jìn)行，分別是在鐵水的預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、二次精煉。鐵水預(yù)處理階段的技術(shù)手段產(chǎn)生的渣量較少，但是需要先脫硫，有溫度損失，而且轉(zhuǎn)爐冶煉廢鋼比也不能太高。而轉(zhuǎn)爐時(shí)，攪拌條件好，鋼渣容易分離，但是需要的溫度條件太高，渣量較大，氧位稍低。在二次精煉時(shí)渣量較少，但是需要對鋼液進(jìn)行加熱，脫氧前需要除渣，有溫度損失。

1.4碳的控制

碳的控制技術(shù)也是IF鋼生產(chǎn)中的重要技術(shù)之一，因?yàn)樘嫉暮恐苯記Q定產(chǎn)品的性能以及鈦、鈮量投入的多少，從而也決定了生產(chǎn)成本。近年來，市場對IF鋼的質(zhì)量要求不斷提高，這就對鋼中碳含量提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，于是RH真空精煉脫碳技術(shù)就被逐漸應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)需要處理后期有足夠的鋼水?dāng)嚢铚囟?，并且RH真空室的結(jié)殼需要去除。為了降低輔助材料的增碳作用，在RH脫碳后必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，避免后部工序鋼水增碳。具體可以采用無碳整體打結(jié)鋼水罐，采用低碳合金來進(jìn)行RH后期處理，及時(shí)清理RH真空槽內(nèi)的殘鋼和殘?jiān)?，中間包采用無碳覆蓋劑，水口、滑板采用無碳剛才、結(jié)晶器保護(hù)渣要采用低碳高粘度的，同時(shí)也要科學(xué)進(jìn)行生產(chǎn)，進(jìn)行多爐連澆。

1.5氮的控制

鋼的機(jī)械性能受氮含量的影響較大，這種影響在深沖條件下的低碳鋼十分明顯。同時(shí)如果鋼中含氮量較高，就會(huì)減低鋼的屈服極限、強(qiáng)度極限和硬度提高，導(dǎo)致塑性下降，沖擊韌性降低，會(huì)產(chǎn)生實(shí)效硬化的現(xiàn)象。鑄件也容易產(chǎn)生氣孔，綜合性能明顯降低。另外，氮的含量也從一定程度上決定了IF鋼的最終產(chǎn)品性能和鈦、鈮添加量的多少，從而影響生產(chǎn)成本。在冶金工藝中，影響鋼中氮含量含量控制的主要因素有：鐵水條件、轉(zhuǎn)爐吹煉制度、出鋼過程、合金及增碳劑等原輔料含氮量、精煉過程、連鑄澆筑過程等環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段控制氮含量的主要手段是依靠轉(zhuǎn)爐脫氮和在澆筑過程中防止吸氮。

2.高純凈IF鋼冶金工藝關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1脫水工藝技術(shù)研究

首先是鐵水預(yù)處理鎂脫硫，這項(xiàng)工藝是鐵水預(yù)處理工藝中綜合優(yōu)勢最明顯的脫硫法。沒脫硫劑的配方也要科學(xué)合理，必須具備相應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，從而提高脫硫效率。另外還要科學(xué)合理的選擇鎂脫硫劑原料，嚴(yán)格控制鎂含量，使其最適宜。為防止精煉過程中回硫現(xiàn)象的出現(xiàn)，獲得超低硫鋼，要在適當(dāng)條件下使用RH鋼液脫硫工藝技術(shù)。這需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，從而確定脫硫渣系，分析試驗(yàn)結(jié)果和影響脫硫效果的主要因素，例如各項(xiàng)組成元素和化合物以及處理時(shí)間等對脫硫效果的影響，然后綜合各項(xiàng)因素選擇合適的脫硫劑，最后進(jìn)行工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)。

2.2脫磷技術(shù)研究

脫磷需要在高氧、高堿度熔渣和低溫、強(qiáng)攪拌的條件下進(jìn)行，實(shí)踐證明，雖然轉(zhuǎn)爐冶煉過程的脫磷效率相當(dāng)不錯(cuò)，但是不能只進(jìn)行一次造渣，因?yàn)檫@樣不能講磷脫到標(biāo)準(zhǔn)水平，所以在生產(chǎn)超低磷鋼的時(shí)候，脫磷要分兩步來進(jìn)行：首先要進(jìn)行鐵水預(yù)處理和轉(zhuǎn)爐吹煉，然后是轉(zhuǎn)爐初脫磷和轉(zhuǎn)爐深脫磷。

2.3中間包無碳覆蓋劑研究

為了防止中間包內(nèi)鋼水增碳，同時(shí)也發(fā)揮中間包冶金功能，中間包覆蓋劑要滿足幾個(gè)條件：不含碳質(zhì)材料；保溫性能較好；具有吸附夾雜能力；不易侵蝕塞棒、包襯；鋪展覆蓋良好，澆鑄過程中不結(jié)殼，不影響中間包解體；原材料來源和價(jià)格合理。

2.4 IF鋼專用保護(hù)渣研究

保護(hù)渣配方很重要，含碳量要適宜，保護(hù)渣基料要選擇堿性材料。熔速調(diào)節(jié)劑的確定也不能馬虎，選擇合適的研究方法和條件，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果中保護(hù)渣融化率和半熔化狀態(tài)溫度區(qū)間，然后建立保護(hù)渣熔融模型來驗(yàn)證。然后進(jìn)行保護(hù)渣熔化過程的穩(wěn)定性試驗(yàn)，認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后進(jìn)行工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)，對鑄坯增碳進(jìn)行分析，然后測試液渣層厚度的穩(wěn)定性，分析保護(hù)渣吸收夾雜的能力。

3.結(jié)束語

高純凈IF鋼冶金工藝開發(fā)復(fù)雜，本文只選擇了幾個(gè)方面來進(jìn)行分析，氧、硫、碳、氮、磷的控制是關(guān)鍵的地方，這幾個(gè)環(huán)節(jié)的工藝做好的話，生產(chǎn)的IF鋼的質(zhì)量也會(huì)顯著提高，我國也必會(huì)邁入真正的鋼鐵強(qiáng)國的行列。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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