轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)SAE1008的實踐

張 慶 鄭桂蕓

轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)SAE1008的實踐

張 慶 鄭桂蕓

研究采用LD轉(zhuǎn)爐-LF精煉爐-CC連鑄-半連軋軋制流程的工藝，開發(fā)生產(chǎn)SAE1008低碳低硅自行車飛輪用鋼的關(guān)鍵技術(shù)，通過對轉(zhuǎn)爐吹氬工藝、LF精煉爐造渣工藝優(yōu)化和全保護澆鑄等措施,成功解決了SAE1008鋼的成分控制及氧含量、純凈度的控制。

SAE1008鋼 轉(zhuǎn)爐吹氬 LF精煉爐造渣工藝優(yōu)化 保護澆鑄

1.前言

在煉鋼廠采用80噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉用于制造自行車飛輪用SAE1008鋼。SAE1008鋼轉(zhuǎn)爐控制的難點在于化學(xué)成分碳、硅以及純凈度的控制。為此，通過設(shè)計工藝技術(shù)操作要點，通過對轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄生產(chǎn)線進行系統(tǒng)的、科學(xué)的組織，對生產(chǎn)過程技術(shù)難點采取積極有效措施，總結(jié)出了采用LD+LF+CC工藝冶煉SAE1008鋼的技術(shù)操作要點。保證了自行車飛輪用SAE1008鋼的質(zhì)量全部滿足用戶需求。

2.主要技術(shù)要求

鋼的熔煉成分及機械性能符合技術(shù)協(xié)議規(guī)定，見表1。

3.工藝流程

鐵水預(yù)處理→6#轉(zhuǎn)爐→LF爐→5#連鑄機→特鋼廠小型軋材車間成材→Φ36mm→檢驗入庫。

4.關(guān)鍵性技術(shù)、工藝質(zhì)量研究與控制

4.1 化學(xué)成分控制研究

飛輪生產(chǎn)工藝要求材料的塑韌性好，硬度不能太高，符合加工使用要求。SAE1008為亞共析鋼，隨著碳含量的增加，珠光體量增加，強度、硬度升高，而塑性、韌性下降。所以碳含量控制要嚴格，精確控制碳含量。避免強度升高。SAE1008鋼要求鋼水C、Si很低。為保證鋼材性能達到用戶及標準要求，查閱相關(guān)文獻資料，精心設(shè)計，采取具體工藝控制措施如下：

（1）碳含量控制：SAE1008鋼成分要求采用低碳控制，要求[C]≤0.10%。根據(jù)碳氧平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)爐終點碳含量很低時，鋼水氧活度高，增加精煉爐脫氧操作的難度，增加脫氧劑的使用量，影響其他合金元素的收得率，并產(chǎn)生大量氧化物夾雜，給夾雜物去除工作增加了難度，并影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。同時考慮到吹煉過程對轉(zhuǎn)爐爐襯的嚴重侵蝕將大大影響轉(zhuǎn)爐爐齡，明顯增加煉鋼成本，同時為了保證產(chǎn)品的最終性能，綜合以上因素，在試制時要求轉(zhuǎn)爐終點碳盡量控制在0.06%～0.08%，避免鋼水過度氧化，控制好出鋼溫度，并在冶煉末期采用低槍位操作，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐底吹模式，并要求做到一次拉碳，盡量杜絕補吹，減輕鋼水過氧化程度，放鋼過程禁止加入碳粉，采用中錳合金化，精煉過程使用復(fù)脫脫氧和強脫氧劑相結(jié)合來完成鋼水的脫氧；中間包采用低碳堿性覆蓋劑，以避免鋼水增碳。

（2）硅含量控制

鋼水由轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到LF精煉時，在強還原氣氛下，爐渣中的硅、磷易被還原進入鋼液中。若轉(zhuǎn)爐終渣磷、硅的氧化物含量高，易造成最終鋼水中磷、硅超標。因此，必須嚴格控制轉(zhuǎn)爐冶煉過程下渣量。減少轉(zhuǎn)爐下渣的措施是：采用“擋渣錐+擋渣球”的擋渣工藝；出鋼3/4處，用擋渣小車將擋渣球正確投放到鋼流中心保證擋渣成功率在95%以上；使用新出鋼口，控制好出鋼時間，必要時留鋼操作，避免下渣。

表1 鋼的熔煉成分及機械性能 %

4.2 鋼水純凈度控制

由于SAE1008鋼C、Si、Mn成分范圍較小且偏低，鋼水脫氧操作對鋼質(zhì)純凈度影響很大。因此控制手段主要是降低鋼水的過氧化程度，發(fā)揮復(fù)合脫氧及爐外精煉的脫氧去夾雜作用、連鑄工序保護澆鑄的效果。

（1）轉(zhuǎn)爐終點碳控制技術(shù)和復(fù)合脫氧技術(shù)

采用低碳鋼底吹模式（見表2），轉(zhuǎn)爐前期化好渣，加強轉(zhuǎn)爐溫度控制做到一次補吹放鋼，減少鋼水過氧化程度，降低鋼水原始氧含量。

放鋼過程采用鋁錳鈦脫氧，鋼包底吹氬、鋼包渣洗工藝充分發(fā)揮復(fù)合脫氧作用。

（2）LF精煉渣及造渣技術(shù)

采用預(yù)熔型合成渣，其組分（見表3），通電前期通過分批量加鋁粒、復(fù)合脫氧劑（CaC2）快速脫氧造白渣。

（3）合理吹氬工藝技術(shù)加速夾雜物上浮去除

鋼水吹氬處理，具有均勻鋼水成分、溫度、去除鋼水中氣體和夾雜的作用。實踐證明，對于合金加入數(shù)量較少的普碳鋼來講，鋼包低吹氬3min可以獲得較好的效果。針對SAE1008鋼脫氧量較大，為了使脫氧產(chǎn)物充分上浮排出，采用全程低吹氬工藝。智能吹氬主要是利用在線數(shù)控吹氬機的爐前操作箱和工控機控制吹氬流量。在生產(chǎn)過程中制定并實施了LF精煉過程各個階段流量控制：精煉通電化渣、提溫過程采用氬氣弱攪拌，鋼包透氣磚出口流量控制在20NL/min-45NL/min；精煉喂鋁線操作結(jié)束、配成分期間采用氬氣強攪拌，即智能吹氬旁吹操作（通常壓力：1.3 mpa-1.6mpa）；軟吹過程采用弱攪拌，鋼包透氣磚出口流量控制在10NL/min-20NL/min。以上保證了精煉過程各個階段良好氬氣攪拌效果。以上通過優(yōu)化控制精煉過程各個階段氬氣攪拌流量，使鋼渣得到最佳接觸、反應(yīng)，為夾雜物充分上浮創(chuàng)造良好的動力學(xué)條件；在造好精煉渣的前提下，軟吹攪拌時間在10分鐘以上，使鋼中的氣體及夾雜物得以充分上浮。

（4）LF精煉終點鈣處理，對夾雜物進行變性處理，提高夾雜物去除率。

（5）在澆鑄過程中，中間包內(nèi)添加低碳覆蓋劑，塞棒控制全保護澆注避免鋼水二次氧化。二冷配水采用弱冷卻制度。

（6）軋制采用較高的終軋溫度，采用緩慢冷卻，使奧氏體在高溫區(qū)分解，分解轉(zhuǎn)變的時間較長，有利于先共析鐵素體的充分析出和長大，粗大的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮蔫F素體和少量的珠光體組織，這樣可得到低強度、高塑性的性能。因此，為了獲得良好的性能，采用加熱爐高溫段爐溫在1250℃-1300℃，鋼坯出爐溫度在1200℃-1250℃。終軋溫度控制在≥900 ℃。

5.產(chǎn)品實物質(zhì)量

5.1 化學(xué)成分

從表4可以看出，各元素均能夠滿足標準要求。除一爐碳含量超內(nèi)控范圍外，其余控制在內(nèi)控及標準范圍內(nèi)。磷、硫控制情況良好。說明煉鋼工藝控制要點正確合理且控制過程嚴格。鋼材純凈度控制情況良好。

5.2 組織

鋼材的金相組織為鐵素體+珠光體。冷彎和頂鍛合格。

5.3 外觀質(zhì)量

所生產(chǎn)的鋼材較好滿足了用戶對表面質(zhì)量的嚴格要求，外形優(yōu)良，經(jīng)頂鍛檢驗不存在裂紋、折疊等影響使用的缺陷；端部鋸切整齊，不存在馬蹄形、飛邊、毛刺及影響使用的切斜和壓扁。

表2 低碳鋼底吹模式 m3/h

表3 預(yù)熔合成渣配比 %

表4 化學(xué)成分檢驗結(jié)果 %

6.結(jié)論

（1）采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包全程低吹氬、小方坯、小型棒材生產(chǎn)線半連軋工藝開發(fā)生產(chǎn)SAE1008鋼，生產(chǎn)工藝合理、先進，工藝技術(shù)操作要點正確、可行。

（2）轉(zhuǎn)爐冶煉SAE1008鋼，控制鋼水氧含量和夾雜物含量，是生產(chǎn)順行和產(chǎn)品質(zhì)量保證的關(guān)鍵。

（作者單位：山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部）