薄板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)SPHD鋼的RH-LF雙聯(lián)工藝實(shí)踐

席曉利，董繼亮，馮慧霄，殷　楷，張　濤（.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼生產(chǎn)制造部，河北唐山0606；.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼熱軋部，河北唐山0606；.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼技術(shù)中心，河北唐山0606）

薄板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)SPHD鋼的RH-LF雙聯(lián)工藝實(shí)踐

席曉利1，董繼亮2，馮慧霄3，殷楷2，張濤1
（1.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼生產(chǎn)制造部，河北唐山063016；
2.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼熱軋部，河北唐山063016；3.河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼技術(shù)中心，河北唐山063016）

[摘要]針對(duì)唐鋼熱軋部RH直接使用FTSC（薄板坯連鑄機(jī)）生產(chǎn)SPHD（沖壓用熱軋鋼板及鋼帶）鋼時(shí)鋼水可澆性差的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出鐵水預(yù)處理深脫硫→150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→RH脫碳精煉→LF白渣精煉→FTSC薄板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)SPHD鋼的雙聯(lián)工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該工藝有效地解決了脫氧、脫硫與回硅的矛盾，生產(chǎn)出的SPHD鋼鋼水成分及可澆性均能夠滿足要求。

[關(guān)鍵詞]低碳鋼；薄板；LF；RH；工藝；實(shí)踐

1　引言

與常規(guī)板坯相比，F(xiàn)TSC薄板坯連鑄機(jī)對(duì)鋼水的可澆性要求更加嚴(yán)格，為此，唐鋼熱軋部（以下簡(jiǎn)稱唐鋼）試驗(yàn)了采用鐵水預(yù)處理深脫硫寅BOF寅RH寅LF寅FTSC雙聯(lián)工藝生產(chǎn)SPHD鋼。在雙聯(lián)工藝中，高爐鐵水先經(jīng)過(guò)鐵水預(yù)處理噴鎂深脫硫，使得其硫含量達(dá)到入爐要求；然后經(jīng)頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，使鋼水具備合適的成分（低碳、高氧、低磷、低硫）及RH處理所需溫度，同時(shí)，在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程加入適當(dāng)?shù)脑显煸?，再到RH進(jìn)行深脫碳、去氣、去夾雜物及調(diào)整成分溫度；最后，進(jìn)LF白渣精煉、微調(diào)鋼水成分、精確控制鋼水溫度等，最終將符合要求的鋼水運(yùn)至FTSC薄板坯連鑄機(jī)進(jìn)行澆注。

2　鐵水預(yù)處理工藝

2.1工藝設(shè)備

目前，唐鋼擁有1座雙工位鐵水預(yù)處理站，應(yīng)用了烏克蘭單吹顆粒鎂鐵水脫硫技術(shù)，設(shè)計(jì)能力180萬(wàn)t/年。主要工藝設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　唐鋼鐵水預(yù)處理工藝設(shè)備參數(shù)

2.2脫硫機(jī)理

顆粒鎂噴入鐵水后立即熔于鐵水中，見(jiàn)式（1），溶解的鎂和鎂蒸氣與鐵水中的硫迅速反應(yīng)生成MgS，見(jiàn)式（2）、（3）上浮進(jìn)入渣中。在兩個(gè)脫硫反應(yīng)中，式（2）更為主要。

2.3脫硫控制

鐵水預(yù)處理通過(guò)采取嚴(yán)格控制噴鎂速度、增加插入深度、提高鎂粉在鐵水中的溶解度、鏡面扒渣等技術(shù)措施，保證了入爐鐵水[S]臆0.003%，間接降低了雙聯(lián)工藝中LF精煉脫硫負(fù)擔(dān)。

3　轉(zhuǎn)爐冶煉工藝

唐鋼現(xiàn)有3座150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，理論上較低的出鋼碳含量和較高的出鋼溫度可以為RH脫碳創(chuàng)造比較有利的條件，但為減少轉(zhuǎn)爐爐襯耐候材料的侵蝕，提高轉(zhuǎn)爐爐齡，同時(shí)考慮RH具備真空脫氧強(qiáng)制脫碳功能，故要求轉(zhuǎn)爐高溫帶氧出鋼，終點(diǎn)C約0.060%，終點(diǎn)溫度1 670~1 700益，氧位控制在300伊10-6~800伊10-6。為了降低終點(diǎn)硫含量，保證轉(zhuǎn)爐冶煉不增硫或者少增硫，除要求轉(zhuǎn)爐使用優(yōu)質(zhì)低硫廢鋼及深脫硫鐵水冶煉外，嚴(yán)格控制石灰、輕燒等造渣材料的硫含量在要求的范圍內(nèi)。為防止出鋼過(guò)程回硫及保證頂渣熔化效果，要求出鋼過(guò)程中加入石灰500 kg和熔渣劑100 kg，出鋼完畢后后加入改質(zhì)劑400 kg，將鋼渣CaO/Al2O3提高至2.0以上，保證進(jìn)RH后渣中FeO被稀釋還原至10%以下。雙聯(lián)工藝各階段典型渣樣見(jiàn)表2。

表2　雙聯(lián)工藝各階段典型渣樣/%

4　 RH精煉工藝

4.1工藝設(shè)備

唐鋼擁有1座雙工位RH精煉爐，設(shè)計(jì)能力150萬(wàn)t/年，主要工藝設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表3。

表3　唐鋼RH精煉爐工藝設(shè)備參數(shù)

4.2過(guò)程控制

RH多功能精煉工藝主要包括：真空脫碳與超低碳冶煉技術(shù)、真空脫氣與超低氮鋼精煉技術(shù)、噴粉脫磷、脫硫技術(shù)、脫氧與夾雜物上浮技術(shù)和吹氧進(jìn)行熱補(bǔ)償工藝[1]。該工藝中RH的主要任務(wù)為：深脫碳、低熱補(bǔ)償。按照統(tǒng)計(jì)，唐鋼LF精煉冶煉低碳鋼平均增碳量0.006%，F(xiàn)TSC薄板坯連鑄機(jī)澆注低碳鋼平均增碳量0.004%，故要求RH將碳處理至0.010%以下。在RH處理初期，碳氧反應(yīng)劇烈，為防止真空槽內(nèi)鋼水噴濺，需控制真空度在4~10 kPa，待反應(yīng)至碳氧反應(yīng)較弱的脫碳中后期，需逐步將真空度升至最高67 Pa，以保證脫碳效果。如鋼中碳含量較高需吹氧強(qiáng)制脫碳，為有效控制處理周期，要在RH循環(huán)3 min后的抽真空初期即進(jìn)行吹氧作業(yè)，這樣不僅補(bǔ)充了鋼中氧含量，加速了脫碳過(guò)程，同時(shí)還提高了鋼水溫度。

唐鋼LF精煉冶煉低碳低硅鋼進(jìn)站溫度逸1 560益時(shí)，能保證精煉渣快速形成且具有良好的流動(dòng)性；但RH出站鋼水渣中FeO高氧化性強(qiáng)，如果進(jìn)LF直接給電升溫勢(shì)必造成電極消耗增加，若要求RH出站溫度較高，RH精煉被迫采用Al-O升溫，鋼中會(huì)生成大量Al2O3，造成后續(xù)處理困難。因此，綜合以上幾點(diǎn)：為縮短成渣時(shí)間、降低后續(xù)LF精煉給電升溫電極增碳量、降低電極消耗及避免Al-O升溫生成大量Al2O3，要求RH出站溫度逸1 570益，以保證LF進(jìn)站溫度逸1 560益，且在RH精煉后期強(qiáng)調(diào)一次配鋁，保證LF進(jìn)站Als逸0.020%；鋼水循環(huán)8 min后負(fù)壓出站，保證鋼中Al2O3夾雜物充分上浮。

同時(shí)，由于RH精煉沒(méi)有脫硫功能，要求在冶煉前用一爐硫、磷較低的鋼水涮真空槽，以防止真空槽氧化性冷鋼熔化回硫、回磷。

5　 LF精煉工藝

5.1工藝設(shè)備

唐鋼擁有1座雙工位LF精煉爐，2座單工位精煉爐，設(shè)計(jì)能力450萬(wàn)t/年，主要工藝設(shè)備性能參數(shù)見(jiàn)表4。

5.2過(guò)程控制

LF精煉的冶金目的有：

（1）鋼液溫度滿足連鑄工藝要求。

表4　唐鋼LF精煉爐工藝設(shè)備及參數(shù)

（2）處理時(shí)間滿足多爐連澆要求。

（3）成分微調(diào)能保證產(chǎn)品具有合格的成分及實(shí)現(xiàn)最低成本控制。

（4）鋼液潔凈度能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求[2]。該工藝中LF的主要任務(wù)為：白渣精煉（FeO約1.0%）、微調(diào)鋼水成分（淺脫硫、低控硅、窄控鋁、少增碳、少增氮）、精確控制鋼水溫度（過(guò)熱度25~40益）。根據(jù)LF精煉脫氧脫硫回硅反應(yīng)式（1）、（2）、（3）可以看出，須先進(jìn)行鋼液、鋼渣脫氧，然后脫硫，而此過(guò)程中要使用大氬氣量強(qiáng)烈攪拌以促進(jìn)鋼渣間反應(yīng)，故容易造成鋼中硅含量超標(biāo)問(wèn)題，因此合理解決脫氧、脫硫與回硅的矛盾是控制鋼中硅含量提高鋼種命中率保證鋼水可澆性的關(guān)鍵。

5.2.1回硅及可澆性控制

采取的控制措施：

5.2.1.1渣量控制

為保證LF精煉埋弧效果及脫硫需要，唐鋼LF精煉冶煉低碳低硅鋼參考渣料用量為：石灰2 000 kg、螢石600~700 kg，考慮到SPHD脫硫負(fù)擔(dān)輕、控硅任務(wù)重，故要求LF精煉造渣加入石灰1 000 kg、螢石300 kg，即保證了埋弧的效果，同時(shí)又降低了原料中帶入的SiO2量。

5.2.1.2脫氧控制

通過(guò)觀察渣樣顏色掌握脫氧的程度，渣樣顏色變化依次為：亮黑寅淺暗黑寅蠟黃寅淺黃寅暗白寅明白，渣顏色變至暗白前，可采用大氬氣流量下鋁粉、鋁線同時(shí)加入的方式，但要注意鋁粉加入時(shí)要分散度大、避免堆積，至渣顏色變至暗白時(shí)，必須采用分步控制氬氣流量、分步加料的方式，即加料時(shí)采用小流量控制、加料后采用短暫性大流量控制、再轉(zhuǎn)至小流量控制下取渣樣和鋼樣，總體控制原則為終渣顏色偏暗白、過(guò)程Als臆0.020%。5.2.1.3可澆性控制

經(jīng)分析RH直上SPHD可澆性差的主要原因有兩個(gè)：一是產(chǎn)生了大量的Al2O3且滯留在鋼中未去除；二是鋼渣氧化性高澆注過(guò)程中，二次氧化嚴(yán)重再次生成大量Al2O3。為此雙聯(lián)工藝中可澆性控制的整體思路為：少產(chǎn)生、少滯留、避免二次氧化。主要措施為：出站渣中FeO約1.0%（渣樣見(jiàn)表3），出站鋼中氧位約8伊10-6，避免鋼渣氧不平衡造成澆注過(guò)程二次氧化；對(duì)鋼中Al2O3進(jìn)行變性處理，采用翻騰較弱的Ca-Al線避免鈣處理過(guò)程中二次氧化嚴(yán)重；采用全程吹氬保證鋼中時(shí)時(shí)具備夾雜物附著上浮所需的氬氣泡，同時(shí)，要求鈣處理后靜吹時(shí)間逸8 min，保證變性的夾雜物上浮充分；出站Ca/Als按照0.12控制，保證澆注過(guò)程中正常燒損生成的Al2O3也能充分變性。

5.2.2增碳、增氮控制

LF精煉加熱過(guò)程中鋼水與電極接觸是增碳的主要原因，減少電極增碳的控制措施有：進(jìn)站溫度逸1 560益，保證總體給電時(shí)間10~15 min；合理控制給電過(guò)程中底吹氬攪拌量，減輕鋼水對(duì)電極沖刷。

按照統(tǒng)計(jì)單獨(dú)經(jīng)RH直上的SPHD與單獨(dú)經(jīng)LF直上的低碳低硅鋼中包氮含量平均低5伊10-6左右，由此可以看出RH精煉脫氮效果較好，故雙聯(lián)工藝中鋼水增氮控制主要是指LF精煉增氮及連鑄澆注增氮，LF精煉過(guò)程增氮的原因有：電弧區(qū)電離增氮、還原性鋼液與空氣接觸增氮、原材料增氮。控制增氮的主要措施為：合理控制渣層厚度，保證埋弧效果；爐蓋扣嚴(yán)，保證冶煉過(guò)程的密閉性；合理控制冶煉后期氬氣量，保證鋼水液面不裸露，唐鋼SPHD鋼成分見(jiàn)表5。

表5　唐鋼SPHD鋼成分/%

6　連鑄工藝

連鑄區(qū)域主要任務(wù)為控制增氮量臆5伊10-6，即做好大包到中包的保護(hù)澆注。具體的控制措施為：大包長(zhǎng)水口碗部“保護(hù)性”清理要干凈，視其侵蝕情況及時(shí)更換，保證其密閉性；澆注過(guò)程覆蓋劑要求“黑渣”操作；氬氣流量的大小隨鋼流的大小和水口的新舊程度隨時(shí)調(diào)整，以長(zhǎng)水口周圍的中包液面微微翻起為宜。

7　結(jié)論

唐鋼采用雙聯(lián)工藝成功的生產(chǎn)出SPHD鋼，且鋼水成分及可澆性均能滿足要求。雙聯(lián)工藝中由于應(yīng)用了LF精煉，較好的均攤了其它各工序的負(fù)擔(dān)，使得合理解決脫氧、脫硫與回硅的矛盾是工藝實(shí)踐的關(guān)鍵。雙聯(lián)工藝要求對(duì)生產(chǎn)組織的時(shí)序性要求高，且較RH直上成本要高，為此，有待進(jìn)一步綜合測(cè)算，逐步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]劉瀏.RH真空精煉工藝與裝備技術(shù)的發(fā)展[J].鋼鐵，2006，41 （8）：11.

[2]李晶.LF精煉技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009:12.

PracticeofRH-LF Duplex Processfor SPHD SteelProduced by FTSC

XIXiao-li1,DONG Ji-liang2,FENG Hui-xiao3,YIN Kai2and ZHANG Tao1
(1.Tanggang Production and Manufacturing Department,HebeiIron and SteelGroup,Tangshan, HebeiProvince063016,China;2.Tanggang HotRolling Department,HebeiIron and Steel Group,Tangshan,HebeiProvince063016,China;3.Tanggang Technology Center, HebeiIron and SteelGroup,Tangshan,HebeiProvince063016,China)

AbstractIn orderto solve the problem ofpoor castability ofliquid steelin SPHD steelproduction with FTSC caster directfrom RH,Tanggang Hot Rolling Department developed a duplex process，molten iron pretreatment and deep desulfurization寅150 t top and bottom blowing converter melting寅RH decarburization and refining寅LF refining with white slag寅casting with flexible thin slab caster（FTSC），for SPHD steelproduction.Production practice showed thisprocesseffectively settled the contradictoriesamong deoxidization,desulfurization and silicon pick-up and the composition and castability ofthe produced SPHD steelcould meetthedemand.

Key wordslow carbon steel;thin slab;LF;RH;process;practice

作者簡(jiǎn)介：席曉利（1983—），男，工程師，主要從事煉鋼質(zhì)量管理工作，E-mail：xixiaoli826@163.com。

收稿日期：2014-09-15修回日期：2014-10-09