轉爐冶煉和LF精煉創(chuàng)新工藝研究

馬慧竹， 田俊強， 席曉利

（河北鋼鐵集團唐鋼股份有限公司熱軋部， 河北 唐山 063016）

生產實踐·應用技術

轉爐冶煉和LF精煉創(chuàng)新工藝研究

馬慧竹， 田俊強， 席曉利

（河北鋼鐵集團唐鋼股份有限公司熱軋部， 河北 唐山 063016）

熱軋線生產的小批量品種比較多，包括汽車結構用鋼、汽車大梁鋼、酸洗板等。鋼鐵行業(yè)競爭日趨激烈，質量是企業(yè)的第一生命線，持續(xù)不斷地提高產品質量是企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。熱軋部以控制質量成本為目的，規(guī)范煉鋼標準化操作，科學優(yōu)化終點成分控制工藝，降低不合格產品。通過工藝創(chuàng)新實現(xiàn)標準化、專業(yè)化生產，提升產品實物質量，樹立唐鋼熱軋品牌形象。

轉爐冶煉 LF精煉 鋼水質量

1 轉爐冶煉工序創(chuàng)新工藝研究

熱軋部轉爐冶煉中高碳鋼，普遍采用增碳法來滿足出鋼溫度及終點P含量的要求，故終點碳控制在0.10%以下，但是，這造成鋼水終點氧位高、增碳劑用量大、成品碳含量不易控制等問題，因此，推行了薄板坯高碳鋼轉爐高拉碳冶煉工藝[1]。

1.1 薄板坯高碳鋼轉爐高拉碳工藝簡介

1.1.1 明確高拉碳工藝

高拉碳工藝主要難點為鋼水及爐渣氧化性相對較低，對脫磷不利；由于高拉碳同時又要滿足出鋼溫度的要求，溫度控制與P含量的控制之間存在矛盾。

1.1.2 影響脫磷因素分析

1）爐渣堿度。提高爐渣堿度可增加CaO的有效濃度，有利于提高脫磷效率，但是加入石灰過多，爐渣量大，不易熔化，反而影響脫磷。

2）FeO含量。增加FeO含量可以加速石灰的渣化和改善熔渣的流動性，利于脫磷。

3）溫度。脫磷反應為強放熱反應，低溫有利于脫磷，但是當溫度過低是不利于脫磷渣的形成。

1.1.3 明確高拉碳工藝下轉爐脫磷特點

1）在整個冶煉過程中，脫磷反應在持續(xù)進行[2]。2）吹煉前期利用低溫、高FeO的條件達到脫磷。3）中期利用高堿度、一定量的FeO和良好的動力學條件脫磷，此時只要控制好渣況與溫度，避免爐渣反干和升溫過快，脫碳的同時使得脫磷具備良好的動力學條件，脫磷能夠繼續(xù)進行。

4）后期則利用高FeO、高堿度的條件進一步脫磷。

1.1.4 制定高拉碳工藝措施

1）鐵水Si含量高時，吹煉前期SiO2高，堿度低，同時Si的氧化造成渣中FeO低，不利于脫磷，故要求冶煉薄板坯高碳鋼時優(yōu)先使用低硅鐵水。

2）吹煉前期操作原則是早化渣，并隨第一批料加入鐵皮球或鐵礦石來提高爐渣中FeO含量。

3）吹煉中期操作原則是控制好爐渣中FeO，并根據(jù)爐內溫度情況，多批量、小批次加入降溫料，保證爐溫緩慢平穩(wěn)上升。

4）吹煉后期的操作原則是在脫磷的基礎上，做到終點碳、終點溫度雙命中[3]。

2 LF精煉工序創(chuàng)新工藝研究

2.1 通用產品硅鋁復合脫氧工藝創(chuàng)新管理

2.1.1 工藝原理

LF精煉SS400時為達到脫硫目的，需要用脫氧劑最大限度地降低鋼液中的溶解氧，同時進一步減少渣中不穩(wěn)定氧化物的含量，按照脫氧方式的不同分為：沉淀脫氧、擴散脫氧、真空脫氧及復合脫氧，所謂沉淀脫氧是指將脫氧劑加入鋼水中，使溶于鋼水中的氧結合成穩(wěn)定的氧化物，及脫氧產物，并于鋼水分離排入熔渣中，從而達到降低鋼中氧的目的。所謂擴散脫氧是指用造渣材料造還原渣，脫除渣中氧，進而降低鋼中氧，達到脫氧目的。所謂真空脫氧是指將已煉成合格的鋼水置真空條件下，打破碳氧平衡，引起碳氧繼續(xù)反應，即用碳脫除鋼中氧。目前，同行企業(yè)在LF精煉SS400時，通常采用鋁粉擴散脫氧、鋁線沉淀脫氧，但成本均較高。

2.1.2 硅鋁復合脫氧工藝原理

LF精煉進站加入部分硅鐵進行沉淀脫氧，過程采用鋁粉擴散脫氧、鋁線沉淀脫氧，這樣在不影響脫硫效果及產品質量的前提了，有效地控制了成本。

2.2 通用產品新型復合鈣鋁處理工藝創(chuàng)新管理

由于用鋁脫氧后在鋼中形成大量的Al2O3，很難從鋼中去除干凈，在澆鑄時很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞從而中斷澆鑄過程。為了解決這個問題，常用的方法是在LF精煉對鋼水進行鈣處理，通過對鋼中加入一定的鈣，使得高熔點的Al2O3與CaO結合形成低熔點的鋁酸鈣，從而大大改善鋼液的澆鑄性能。通常根據(jù)鋼中Als含量不同，鈣處理可分為輕鈣處理和重鈣處理。輕鈣處理是指對w（Als）≤0.010%的鋼種而言，重鈣處理是指對w（Als）≥0.015%的鋼種而言。有資料指出鈣處理后，Al2O3轉化成CaO·Al2O3的評價指標為：m（Ca）/m（Als）＞0.14，m（Ca）/m（TO）=0.7～1.2。然而，實際生產中，各工廠通常根據(jù)各自的生產狀況制定標準。河北鋼鐵集團唐鋼股份有限公司（以下簡稱唐鋼）的標準見表1。

表1 熱軋部通用產品m（Ca）/m（Als）控制要求

由表1可以看出，為保證低成本控制，相對而言唐鋼LF精煉要控制的m（Ca）/m（Als）范圍較窄，而且目前使用的鈣鋁線、硅鈣線、純鈣線等均為粉狀包芯線，其喂入后增鈣量較低，且不容易控制，為此，唐鋼引進了一種新型復合鈣鋁包芯線，其結構為“雙環(huán)實芯結構”，其由內到外依次為：實芯純鈣棒→密封鐵皮→實芯鋁→密封鐵皮。同時制定了相應工藝要求：喂絲設備夾棍組間距由13 mm調整至9 mm；設定喂線速度范圍為3～5 m/s。經試驗，增鈣量顯著提高、m（Ca）/m（Als）易于控制、工人勞動強度低，提高了鋼水質量并降低了冶煉成本。

2.3 通用產品新型熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用工藝創(chuàng)新管理

2.3.1 工藝簡介

LF精煉為了達到脫硫目的，需要合成渣具備較高堿度、高還原性、低熔點和良好流動性，在生產過程中，唐鋼發(fā)現(xiàn)LF精煉后的鋼渣仍具有一定的硫容量，有再利用的價值，此外鋼水澆注后，鋼包內產生的澆余時無法避免的，澆注完畢熱態(tài)鋼渣及澆余鋼水總量一般為鋼水的1.33%～3.21%，大量的熱態(tài)鋼渣摻雜著澆余鋼水不但排放困難，而且降低了金屬收得率，嚴重影響著企業(yè)的經濟效益，即在如何充分利用LF精煉完畢的熱態(tài)鋼渣的同時又減少澆余鋼水的損失成為必須攻關的工作，為此，唐鋼開發(fā)了LF精煉熱態(tài)鋼渣循環(huán)再利用技術，不但合理的解決了鋼渣的二次利用問題，而且較少了澆余鋼水的損失。

2.3.2 新型熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用工藝

熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用技術對渣量的多少沒有固定的要求，相關的研究表明，一般渣量為鋼液量的2%～8%，按此折算唐鋼LF精煉渣量理論值應為3～12 t，但由于其范圍太大，故其對生產無實際的指導意義，因此，要求必須對原有的熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用技術進行升級，實現(xiàn)少渣精煉的目的，通過多次試驗，最終摸索新型熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用技術，即無澆余爐次加入石灰1 000 kg，螢石330 kg，較最初的石灰、螢石加入量減少了1/3[4]。

3 結語

通過轉爐冶煉和LF精煉創(chuàng)新工藝應用，鋼熱軋部煉鋼區(qū)域鋼水質量顯著提升、煉鋼成本明顯降低。轉爐擋渣效果穩(wěn)定，鋼渣氧化性降低，鋼水可澆性得到改善。轉爐帶氧出鋼溫度控制水平提高，溫度控制合格95%以上。LF工藝進一步優(yōu)化了煉鋼生產組織模式，提升了生產及過程質量成本控制能力。煉鋼實行標準化操作，終點成分控制工藝穩(wěn)定，非計劃產品降低。通過工藝改進和生產組織模式的轉變，實現(xiàn)標準化、專業(yè)化生產，提升了產品實物質量。

[1] 杜建平.精煉技術在提高鋼水質量方面的研究[J].甘肅科技，2012（1）：58.

[2] 彭向紅.采用高拉碳降低成本提高鋼水質量[J].河北冶金，2000 （3）：55.

[3] 林建筑.轉爐煉鋼擋渣工藝的應用及效益[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2011（10）：28－29.

[4] 魏巍，李虹.LF精煉工藝特點及生產實踐[J].黑龍江冶金，2015 （4）：25.

（編輯：苗運平）

Research on Innovation of Converter Smelting and LF Refining

MA Huizhu,TIAN Junqiang,XI Xiaoli
（Hot Rolling Department of HBIS Group Tangsteel Company,Tangshan Hebei 063016）

There are many varieties of small batch production in hot rolling line,such as steel for automobile structure, automobile beam steel,pickling plate and so on.With fierce competition in iron and steel industry,quality is the first lifeline of the enterprise,and the constant quality improvement of products is the only way for the survival and development of enterprises.In order to control the quality cost,the operation of steelmaking process is standardized, and control process of end-point component is scientifically optimized,and unqualified products are reduced.Through technological innovation,standardized and specialized production is realized,product quality is improved,and a brand image of Tangsteel hot rolling is established.

converter smelting,LF refining,molten steel quality

TF761

A

1672-1152（2017）03-0079-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.32

2017-02-03

馬慧竹（1985—），女，2007年畢業(yè)于河北理工大學冶金工程專業(yè)，現(xiàn)在河北鋼鐵集團唐鋼股份有限公司熱軋部從事煉鋼技術質量管理工作，工程師。