“雙渣+留渣”工藝在簾線鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

趙洪倫，李生根

（山東鋼鐵集團(tuán)淄博張鋼鋼鐵有限公司，山東淄博256400）

生產(chǎn)技術(shù)

“雙渣+留渣”工藝在簾線鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

趙洪倫，李生根

（山東鋼鐵集團(tuán)淄博張鋼鋼鐵有限公司，山東淄博256400）

為滿足簾線鋼低P、低Ti要求，冶煉過程中采用雙渣留渣工藝，一次造渣堿度控制為1.5～2.0，F(xiàn)eO控制在15%～20%，保證了爐渣良好的流動(dòng)性；二次造渣時(shí)加入石英砂，促進(jìn)化渣，提高爐渣流動(dòng)性，提高脫磷能力；對(duì)留渣爐次采取爐渣固化操作，實(shí)行每爐確認(rèn)制度，防止兌鐵發(fā)生噴濺。冶煉過程平穩(wěn)，終點(diǎn)C 0.12%、P 0.003 9%、Ti 4.5×10-6，脫磷率達(dá)到了95%以上，脫鈦率達(dá)到了98%以上。

簾線鋼；轉(zhuǎn)爐冶煉；雙渣+留渣；脫磷；脫鈦

1　前言

山東鋼鐵集團(tuán)淄博張鋼鋼鐵有限公司（簡(jiǎn)稱張鋼）為應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻的鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)，2015年開始轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，簾線鋼成為重點(diǎn)開發(fā)的鋼種。鋼簾線主要用于輪胎子午線增強(qiáng)用骨架，具有強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)，也是線材制品中要求高、生產(chǎn)難度大的產(chǎn)品之一。由于簾線鋼盤條要被拉拔成Φ0.15～Φ0.38 mm的簾線，線材長(zhǎng)度增加了1 400倍，截面積縮小至原來的0.08%，接近拉拔工藝的極限，還要經(jīng)過高速雙捻機(jī)合股成繩，整個(gè)過程要求100 km斷絲率＜1次。因此，對(duì)于原料線材組織及成分的均勻性、潔凈度以及綜合質(zhì)量有著極為嚴(yán)格的要求，鋼中不允許出現(xiàn)TiN夾雜，同時(shí)盡量避免產(chǎn)生磷偏析，對(duì)終點(diǎn)P和Ti的含量要求極低［1］，傳統(tǒng)的單渣法煉鋼無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。為此，探討了在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用“雙渣+留渣”操作工藝，并針對(duì)生產(chǎn)中遇到的問題進(jìn)行改進(jìn)，取得了較好的脫磷脫鈦效果，滿足了簾線鋼生產(chǎn)的要求。

2　簾線鋼生產(chǎn)工藝開發(fā)

2.1設(shè)備原料

張鋼煉鋼廠共有2座120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，爐底有6塊透氣磚，底吹氮/氬氣，供氣量100～180 m3/h；采用4孔拉瓦爾型氧槍。冶煉原料包括：鐵水（成分見表1）、廢鋼，造渣材料有石灰、壓球、燒結(jié)礦、輕燒白云石。張鋼煉鐵廠根據(jù)簾線鋼的生產(chǎn)計(jì)劃提前變料，使鐵水條件滿足表1要求，大大緩解了轉(zhuǎn)爐脫磷脫鈦壓力。

表1　簾線鋼煉鋼用鐵水成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

2.2開發(fā)工藝參數(shù)

通過對(duì)脫磷熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)爐冶煉過程脫磷、脫鈦反應(yīng)基本是在鋼渣界面上進(jìn)行，脫磷、脫鈦速率主要受渣鋼兩側(cè)的傳質(zhì)速率控制，因此充分的攪拌能促進(jìn)脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件。頂吹氧氣流對(duì)熔池升溫影響最大，采用頂吹模式，雖然有利于金屬熔池中的氧化去除，也有利于改善渣—金屬界面?zhèn)髻|(zhì)條件，但由于受渣—金屬界面溫度快速提升的影響，也可能會(huì)激活熔池中碳氧化的整體反應(yīng)提前發(fā)生，不僅與Si、P爭(zhēng)搶與氧氣的反應(yīng)機(jī)會(huì)，抑制P的氧化脫除過程，還可能進(jìn)一步引發(fā)熔池溫度的整體快速提升，影響脫磷效果。因此應(yīng)綜合考慮，結(jié)合“雙渣+留渣”工藝特點(diǎn)及相關(guān)鋼廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)［2］，造渣工藝關(guān)鍵參數(shù)控制如下：

1）一次造渣。鋼水中Si微量，鋼水溫度1 350～1 400℃，爐渣堿度1.5～2.0，渣中FeO含量控制在15%～20%，渣中MgO含量6%～6.5%。

2）二次造渣。終渣堿度3.5～4.0，MgO 8%～10%，（FeO）14%～18%，（CaO）/（FeO）2.5～3.0，出鋼溫度1 600～1 620℃，C 0.10%～0.25%。

2.3“雙渣+留渣”工藝路線

上一爐出鋼全留爐渣→濺渣固化爐渣→加廢鋼確認(rèn)固化效果→兌鐵水→脫磷→倒出部分脫磷渣→脫碳→出鋼→留渣→濺渣固化爐渣→加廢鋼確認(rèn)固化效果→兌鐵水進(jìn)行下一爐冶煉。

3　生產(chǎn)中存在的問題及優(yōu)化

3.1兌鐵水預(yù)噴控制

轉(zhuǎn)爐終渣中含有一定數(shù)量的FeO，這種終渣留到下一爐，在兌入鐵水時(shí)，就會(huì)同時(shí)發(fā)生以下反應(yīng)：

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)終渣中（FeO）高于20%，式（1）、（2）反應(yīng)十分劇烈，瞬間產(chǎn)生大量的氣體附帶著大量的爐渣、鐵水沖出，造成爆發(fā)性噴濺事故。要防止噴濺產(chǎn)生，最直接有效的辦法是控制爐中氣體，杜絕或減緩式（1）、（2）反應(yīng)的進(jìn)行。要實(shí)現(xiàn)這一目的，要減少式（1）、（2）中反應(yīng)物含量。

減少兌鐵水時(shí)爐渣中（FeO）含量方法：

1）通過工藝操作降低終渣（FeO）含量。根據(jù)供氧時(shí)間、爐口火焰等情況，延長(zhǎng)壓槍時(shí)間，把握好拉碳時(shí)機(jī)，提高終點(diǎn)碳含量，減少后吹次數(shù)等，降低爐渣氧化性。同時(shí)，優(yōu)化底吹工藝，降低終渣（FeO）含量。

2）在濺渣護(hù)爐結(jié)束后，加入1 000～1 500 kg石灰或白云石，稀釋（FeO）濃度，稠化爐渣；同時(shí)，降低爐渣溫度。當(dāng)爐渣溫度低于1 508℃時(shí)，從熱力學(xué)角度來說可以有效預(yù)防噴濺的發(fā)生［3］。

3）采取每爐確認(rèn)制度，濺渣完畢，對(duì)爐渣進(jìn)行確認(rèn)，對(duì)于過氧化程度嚴(yán)重、爐渣稀薄的爐次，加入適當(dāng)調(diào)渣劑調(diào)渣。若濺渣完畢爐渣仍稀薄，可加入適當(dāng)固化劑稠渣，確認(rèn)爐渣不稀薄后再兌鐵。

4）兌鐵時(shí)采用先加廢鋼再兌鐵水的方式，開始時(shí)緩慢。如果火焰較大，立即停止兌鐵，待火焰穩(wěn)定后再緩慢兌鐵，防止?fàn)t內(nèi)反應(yīng)過快發(fā)生噴濺。

3.2一次造渣工藝優(yōu)化

初期冶煉過程中存在成渣速度慢、脫磷效率低、一次造渣結(jié)束時(shí)鋼—渣不容易分離、倒渣時(shí)容易夾帶鋼水等問題。結(jié)合張鋼自身?xiàng)l件及王新華［4］在“雙渣+留渣”法操作中提出的方法進(jìn)行了改進(jìn)。

1）含鐵造渣料只采用燒結(jié)返礦。充分利用其熔化快、乳化性好、成渣速度快等特點(diǎn)。

2）根據(jù)石灰質(zhì)量與鐵水溫度，用石灰石替代部分石灰。石灰石在高溫下分解為石灰和CO2，分解過程吸熱既能降低爐內(nèi)溫度，產(chǎn)生的CO2又能起到化渣和增加攪拌作用，達(dá)到提高脫磷效率和促進(jìn)鋼—渣分離的效果。

3）采用低槍位、高供氧強(qiáng)度吹煉方式。通過加強(qiáng)頂吹氧氣對(duì)熔池?cái)嚢?，促進(jìn)［P］向渣/鐵界面?zhèn)鬏?，氧槍較常規(guī)操作前期槍位降低100～200 mm，供氧強(qiáng)度保持在3.0 Nm3/（min·t）以上。

4）增加底吹強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)攪拌。

5）增加堿性燒結(jié)礦的加入量和加入批次。在開吹后加入石灰的過程中同時(shí)加入2.5～3.5 t堿性燒結(jié)礦，在加強(qiáng)攪拌的同時(shí)使渣中含有足夠量的FeO。為保證爐渣的流動(dòng)性，前期渣中FeO量控制在15%～20%。

3.3二次造渣工藝優(yōu)化

二次造渣過程中存在如下問題：

1）二次造渣過程易出現(xiàn)粘槍、返干等不利過程操作的現(xiàn)象。2）部分爐次吹煉中后期脫磷困難，終點(diǎn)P含量偏高（0.03%～0.04%）且處理困難。

優(yōu)化措施：

1）補(bǔ)加適量含SiO2的造渣料，經(jīng)過機(jī)理與實(shí)踐分析，最終選取添加適量石英砂，確保渣中適宜的SiO2含量以利于成渣與渣量的控制。

2）掌握造渣料加入時(shí)機(jī)，多批次小批量加入，以確保渣料熔化；加入制度根據(jù)過程化渣情況靈活掌控。主要依據(jù)爐口火焰、噴出物形態(tài)、爐內(nèi)化渣聲響等，合理調(diào)配造渣料加入時(shí)機(jī)與數(shù)量。

3）生產(chǎn)中為確?；臒崃W(xué)與動(dòng)力學(xué)條件，根據(jù)過程化渣情況，采取高、低槍位靈活交替操作的模式，以便兼顧熔池液面和內(nèi)部攪拌的作用，消除爐渣面上出現(xiàn)的“死角”，消除渣料結(jié)坨，加快成渣。在確保合理的化渣動(dòng)力學(xué)前提下，根據(jù)過程化渣情況，合理調(diào)控渣中FeO含量與熔池過程溫度控制，確保過程化渣的動(dòng)力學(xué)條件。

4　生產(chǎn)效果分析

部分爐次一次造渣爐渣成分、堿度及終點(diǎn)鋼水成分見表2。

表2　簾線鋼冶煉一次造渣爐渣成分、堿度及終點(diǎn)鋼水成分

由表2可知：1）一次倒渣渣堿度大部分在1.5～2.0之間，只有1爐爐渣堿度高于2.0，基本滿足目標(biāo)要求。2）一次倒渣渣中FeO在15%～18%。實(shí)踐證明，爐渣具有良好的流動(dòng)性，一次倒渣幾乎可以全部倒凈，起到了很好的脫磷脫鈦效果，一次脫磷率達(dá)到了60%以上，一次脫鈦率達(dá)到90%以上。終點(diǎn)C含量平均0.12%，P平均0.003 9%，Ti為4.5×10-6，脫磷率達(dá)到了95%以上，脫鈦率達(dá)到了98%以上，滿足了簾線鋼對(duì)終點(diǎn)P＜0.008%、終點(diǎn)Ti＜10×10-6的要求，為精煉環(huán)節(jié)控制夾雜物的含量尤其是TiN含量創(chuàng)造了良好的條件。

5　結(jié)論

5.1冶煉采用雙渣留渣工藝，終點(diǎn)P＜0.008%，終點(diǎn)Ti＜10×10-6，滿足了簾線鋼對(duì)P和Ti的要求。

5.2一次造渣堿度控制在1.5～2.0，F(xiàn)eO控制在15%～20%，爐渣具有好的流動(dòng)性，便于一次倒渣。

5.3二次造渣時(shí)加入適當(dāng)?shù)氖⑸?，能夠很好地促進(jìn)化渣，提高爐渣流動(dòng)性，提高脫磷能力。

5.4對(duì)留渣爐次采取爐渣固化操作，實(shí)行每爐確認(rèn)制度，可防止兌鐵發(fā)生噴濺。

［1］王勇，王全禮，李永東，等.簾線鋼Lx72A夾雜物控制技術(shù)［C］//爐外處理·煉鋼·連鑄，2005年中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集：453-456.

［2］王杰，曾加慶，楊利彬.復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣法脫磷冶煉工藝一次倒?fàn)t溫度最優(yōu)化選擇［J］.煉鋼，2015，31（4）：34-37.

［3］劉效森，王念欣，賈崇雪，等.濟(jì)鋼120 t轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝的實(shí)踐［J］.河北冶金，2010（4）：25-26.

［4］王新華.氧氣轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”煉鋼工藝技術(shù)［C］//2014年低成本煉鋼共性技術(shù)研討會(huì)論文集，南京：2014.

Abstrraacctt：To meet the requirement of low phosphorus and titanium，the double slag and slag-remaining technology was adopted in the smelting process.The slagging alkalinity and FeO are controlled within a range of 1.5～2.0 and 15%～20%respectively for the first slag formation to ensure the good liquidity of slag.The adding of quartz sand can promote slag melting process and improve the liquidity of slag and dephosphorizing capacity for the second slag formation.The slag solidified operating is adopted for slagremaining furnaces.The confirmation system must be carried out to avoid of splash during pouring melted iron.Smelting process is smoothly，the C is 0.12%，P is 0.003 9%and Ti is 4.5×10-6at the end-point，the dephosphorization and titanium removal rate achieved above 95%and 98%respectively.

Key worrddss：tire cord steel；converter steel making；double slag and slag-remaining；dephosphorization；titanium removal

Application of“Double Slag and Slag-remaining”Technology in the Production of Tire Cord Steel

ZHAO Honglun，LI Shenggen
（Zibo Zhanggang Co.，Ltd.，Shandong Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Zibo 256400，China）

TF703.6

B

1004-4620（2016）03-0023-03

2016-01-08

趙洪倫，男，1987年生，2010年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山鋼集團(tuán)淄博張鋼鋼鐵有限公司鋼軋廠煉鋼作業(yè)中心經(jīng)理助理，助理工程師，從事煉鋼生產(chǎn)技術(shù)管理工作。