采用海綿鈦替代鈦鐵制備含鈦鋼的AOD爐冶煉實踐

蘭廣澤， 劉明生

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼一廠， 山西 太原 030003）

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡稱太鋼）煉鋼一廠為不銹鋼專業(yè)生產(chǎn)單位，于1983年建成中國第一臺18 t AOD爐，1985年建成我國第一臺立式板坯連鑄機(jī)。AOD爐在1999年和2004年先后兩次進(jìn)行改造、擴(kuò)容至45 t。經(jīng)過30余年的實踐，積累了豐富的經(jīng)驗，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2004年，與奧鋼聯(lián)合作進(jìn)行技術(shù)改造后，實現(xiàn)了AOD智能煉鋼。主要冶煉鋼種包括304系列、316系列、321系列、耐熱鋼、雙相鋼、鎳基合金等200余種不同牌號鋼種[1]。

1 現(xiàn)有321生產(chǎn)工藝

太鋼煉鋼一廠不銹鋼生產(chǎn)線為90 t超高功率電弧爐，3座45 tAOD爐，1座45 tLF爐，1座立式板坯連鑄機(jī)。AOD爐由于爐容量較小，多連澆過程中生產(chǎn)節(jié)奏緊張，LF爐處理時間只有30～35 min，不具備LF爐加鈦鐵合金化的條件?；诂F(xiàn)有生產(chǎn)條件AOD冶煉含鈦鋼，鈦的合金化采用爐內(nèi)合金化的方式。321系列不銹鋼冶煉工藝流程為：EAF電爐—AOD爐—LF爐—CCM連鑄[2]。90 tEAF化鋼初鋼水條件見表1。

表1 電爐初鋼水條件

AOD冶煉流程：扒渣站扒渣—45 t AOD兌鋼—氧化期，在氧化期升溫脫碳的同時進(jìn)行合金化調(diào)整—采用硅鐵進(jìn)行預(yù)還原，加入量計算按二級計算機(jī)控制—還原分析后扒渣量大于85%—造新渣—鈦合金化—出鋼。

2 海綿鈦與鈦鐵對比

海綿鈦和鈦鐵成分對比情況見表2。

表2 低氮鈦鐵與海綿鈦成分

從成分來看海綿鈦的純凈度要高于普通鈦鐵，其中海綿鈦鐵氮含量和硅含量遠(yuǎn)低于普通鈦鐵。海綿鈦易于減少從還原到包中氮含量的增量，對減少氮化鈦夾雜物的產(chǎn)生、提高鋼水純凈度有積極作用。同時易于控制包中硅含量，為生產(chǎn)高鈦、低硅、低氮的800系列鎳基合金提供了較好的資源。

海綿鈦比重較輕，如果從LF爐加入不易于鈦的合金化，由于AOD爐底吹攪拌能力遠(yuǎn)大于LF爐攪拌能力，所以較于普通鈦鐵，海綿鈦更適于在AOD爐加入與現(xiàn)工藝相匹配。

海綿鈦與鈦鐵形貌對比見如圖1。

圖1 海綿鈦與鈦鐵的形貌對比

3 利用海綿鈦進(jìn)行工藝試驗

使用海綿鈦進(jìn)行AOD爐內(nèi)合金化的試驗基于普通321系列不銹鋼的冶煉控制，調(diào)整過程溫度控制、減少供氧總量和降低氧化期的渣量。

1）氧化期吹煉模式見表3。

表3 氧化期吹煉氣體流量

氧化期進(jìn)行合金化調(diào)整，氧化終點溫度控制在1 690～1 710℃之間。

2）氧化期加入石灰量在3～4 t，還原期根據(jù)堿度適當(dāng)補(bǔ)加石灰，堿度控制在1.8。

3）扒渣后加入強(qiáng)脫氧劑鋁粉調(diào)渣0.5 kg/t，同時調(diào)渣呈黃白色后進(jìn)行吹氬操作，純吹氬時間不少于3 min。

4）調(diào)渣后由爐外加入海綿鈦鐵，同時出鋼包落入出鋼位，進(jìn)行包內(nèi)吹氬，進(jìn)行無氧化保護(hù)。

4 試驗效果

該工藝在AOD三個爐次上均進(jìn)行了試驗，對本次試驗與隨機(jī)選取的加入鈦鐵冶煉321爐次進(jìn)行過程溫度控制對比及平均鈦的收得率、硅耗、還原到包中增硅量、產(chǎn)品氮含量和鑄坯氧含量進(jìn)行比較，結(jié)果如圖 2、表 4。

圖2 過程溫度對比圖

表4 試驗爐次與使用普通鈦鐵爐次平均指標(biāo)對比

5 結(jié)語

研究結(jié)果表明，在保證相同成分組成的情況下，采用海綿鈦進(jìn)行合金化，可以穩(wěn)定提高收得率，減少合金調(diào)整量，益于降低AOD終點溫度，特別是鋼中氮含量進(jìn)一步降低，對減少氮化鈦夾雜物的產(chǎn)生，提高鋼水純凈度，具有較好的效果。