濟鋼潔凈鋼生產(chǎn)工藝實踐

【摘要】立足高強鋼煉鋼生產(chǎn)實踐，按照KR-轉(zhuǎn)爐-LF-RH-CCM的生產(chǎn)工藝路線，搭建潔凈鋼生產(chǎn)工藝平臺，取得了良好的有害元素與夾雜物控制效果，實現(xiàn)了低合金高強鋼單線穩(wěn)定、批量生產(chǎn)，并保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能要求。

【關(guān)鍵詞】高強鋼；潔凈度；質(zhì)量；性能

前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工程機械和煤機行業(yè)用高強鋼向著高參數(shù)化、輕量化、大型化的方向發(fā)展，因此提高高強鋼產(chǎn)品的強度和質(zhì)量是鋼鐵企業(yè)發(fā)展的趨勢，也是提高市場競爭力的必要手段。濟鋼210t轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)充分利用現(xiàn)有裝備的有利條件，在低合金高強鋼的生產(chǎn)過程中通過工藝優(yōu)化和技術(shù)改進獲得了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，并掌握了高強鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，完善了設(shè)備的冶金功能，逐步實現(xiàn)了一系列低合金高強度鋼批量生產(chǎn)的能力。

1、生產(chǎn)工藝

濟鋼煉鋼廠210t轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)于2009年12月26日建成投產(chǎn)，現(xiàn)有KR鐵水脫硫、210t轉(zhuǎn)爐、LF精煉爐、RH精煉爐各1座、DANIELI板坯連鑄機1臺，鑄坯厚度250mm、300mm，以250mm的厚度為主，生產(chǎn)鋼種包括船板鋼、高強度鋼、容器鋼、管線鋼以及其他一些特殊用鋼，年產(chǎn)量150萬t左右。目前該區(qū)域已經(jīng)實現(xiàn)了100%鋼水精煉處理工藝，其中RH處理比率平均達到58%左右。根據(jù)低合金高強度鋼的軋制以及用戶使用要求，實際生產(chǎn)中制定了相應(yīng)的工藝路線，按照KR-轉(zhuǎn)爐-LF-RH-CCM的生產(chǎn)工藝路線進行生產(chǎn)。

2、生產(chǎn)應(yīng)用與改進

由于低合金高強鋼要求有較高的強度和韌性，因此要求鋼水的潔凈度高，夾雜物含量低，鑄坯的表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量良好。因此需要對鋼水中的P、S、N、O、H等有害元素及夾雜物進行合理控制，從而達到產(chǎn)品性能和用戶的要求。高強鋼的化學成分見表1

通過實際生產(chǎn)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對高強鋼的生產(chǎn)工藝參數(shù)進行了相應(yīng)的改進和優(yōu)化，提升了高強煉鋼工序生產(chǎn)系統(tǒng)的能力，實現(xiàn)了低缺陷高質(zhì)量的要求，達到了單線生產(chǎn)批量化、穩(wěn)定運行的目的。相關(guān)應(yīng)用改進如下：

1）脫硫工藝的優(yōu)化。從生產(chǎn)高強鋼的實際情況和數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，要將鋼水中的S含量降到更低（10×10-6以下），需要降低精煉初始硫含量。同時，鋼水到LF爐快速造渣延長脫硫時間，將渣中全氧含量迅速降低到1.0%以下，并采用合適的氬氣攪拌，保證鋼-渣充分接觸，脫硫期間將鋼渣堿度控制在3～5之間，脫硫期間溫度控制在1 580～1600℃為宜。

2）減少增氮工藝的優(yōu)化。根據(jù)有關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)實際情況表明，余氧出鋼可以大大降低出鋼過程的增氮量，因此可以嘗試在出鋼過程中對鋼水不完全鎮(zhèn)靜，適當減少鋁的加入量，保持出鋼過程中鋼水的氧含量，減少鋼水增氮，從而穩(wěn)定、控制鋼水初始N含量。同時，LF精煉過程中通過調(diào)節(jié)風機的開度，確保鋼水處理過程中實現(xiàn)微正壓，避免與空氣接觸增氮。

3）RH工藝的優(yōu)化。按照冶金熱力學關(guān)系，100Pa以下氫氣分壓平衡的鋼水氫含量約為（0.5～0.78）×10-6，但RH脫氫過程速率的不均衡使得脫氫在接近其熱力學平衡點時出現(xiàn)停滯，鋼水氫脫至1×10-6以下需大大延長處理時間。同時，RH在真空處理20min以后脫氧效果減弱，并出現(xiàn)Al燒損。另外根據(jù)有關(guān)實驗研究表明：RH處理過程中夾雜物的去除行為主要發(fā)生在前12min，RH處理12min可將絕大部分的夾雜物去除，且2～8min又是去夾雜最快的時間段，16min后熔池中幾乎沒有簇狀物，在20～24min區(qū)間內(nèi)，與其他區(qū)間相比，夾雜物的去除率已很小，這表明RH處理24min后，能去除的夾雜物幾乎已全部去除，從去除夾雜物的角度考慮，繼續(xù)進行RH處理的意義不大，該結(jié)果與實際取樣基本吻合。因此，將RH真空處理時間調(diào)整為18～20min，既可以滿足鋼水脫氣要求又可以和生產(chǎn)節(jié)奏匹配，實現(xiàn)合理的優(yōu)化。

4）吹氬時間的優(yōu)化和調(diào)整。根據(jù)有關(guān)研究表明，喂線后合理的軟吹氬工藝有利于鋼中夾雜物的上浮，根據(jù)LF路喂線軟吹氬時間與夾雜物指數(shù)關(guān)系可見，合適的軟吹氬時間應(yīng)控制在10～15min）。當吹氬時間較長時，鋼中的夾雜物指數(shù)（夾雜物指數(shù)=B類+D類）反而升高，這主要與吹氬較強導致鋼液二次氧化有關(guān)。因此，將精煉吹氬調(diào)整為15 min，保證夾雜物上浮的同時避免二次氧化。

5）精煉渣系的選擇。對于高強鋼生產(chǎn)精煉渣的選擇來說，既要滿足脫硫又要保證后期夾雜物的吸附。因此需要考慮精煉渣的組成和熔點，根據(jù)實際生產(chǎn)結(jié)果看鋼渣堿度控制在3～5，∑（MnO+Fe）≤1.0%，Al2O3≥25%，即可滿足高強鋼生產(chǎn)的要求。

3、結(jié)語

1）高強鋼的生產(chǎn)需要關(guān)注生產(chǎn)原料條件，盡可能的降低各種原料中的有害元素含量，并充分發(fā)揮煉鋼各工序設(shè)備的冶金功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定以及系統(tǒng)成本的最低化，獲得效益的同時達到優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量。

2）增氮的控制是貫穿于煉鋼生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的，因此需要各工序在操作上精心控制，并采取不同措施減少或消除增氮的因素。

3）對于鋼水中夾雜物，一方面采用控制為主，即減少夾雜物的產(chǎn)生量；另一方面對于已經(jīng)產(chǎn)生的夾雜物盡可能的除去或變性，減少對鋼材質(zhì)量的影響。通過優(yōu)化夾雜物控制和去除的手段，精煉結(jié)束后B+D類夾雜物含量可以控制在1.5以下。

4）從生產(chǎn)情況看，P+S+N+O+H的總和在（104～259）×10-6，影響較大的是鋼水中的P含量，最低為67×10-6，最高為144×10-6，其次是N含量。如果將P含量穩(wěn)定控制在50×10-6以內(nèi)，則P+S+N+O+H的總和可以控制在100×10-6。因此，下一步需要重點考慮鋼水P、N含量的穩(wěn)定控制。

作者簡介

李保才，男，1973年出生，1996年年畢業(yè)于本溪冶金高等?？茖W校鐵冶金專業(yè).現(xiàn)在濟鋼生產(chǎn)部從事生產(chǎn)管理工作.