首鋼京唐IF鋼RH 精煉工藝開發(fā)實踐

安 超，陳愛軍，黃財?shù)?，?輝

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鋼部，河北 唐山 063200）

隨著汽車和家電行業(yè)的迅速膨脹，帶來深沖IF鋼的市場需求大幅度增長。與此同時，對IF鋼的成分控制、表面質(zhì)量和深沖性能提出了更高的要求。例如，個別鋼種要求w[C]≤0.0015%或者w[N]≤0.0030%。為適應(yīng)市場需求，首鋼京唐公司研究開發(fā)了超低碳IF鋼品種。IF鋼冶煉工藝控制關(guān)鍵是碳、氮含量成分控制和表面質(zhì)量控制，首鋼京唐公司在以上方面做了大量的研究，取得了一些成果。

1 主要工藝設(shè)備簡介

首鋼京唐公司煉鋼廠2套雙工位RH-OB工藝主要工藝設(shè)備參數(shù)如表1。

表1 首鋼京唐公司RH-OB主要工藝設(shè)備參數(shù)

2 IF鋼冶煉工藝控制技術(shù)介紹

2.1 IF鋼的成分和生產(chǎn)工藝路線

成 分 ：W[C]≤0.003%wt(少 數(shù) 鋼 種 要 求 ≤0.0015%wt)，w[Si]≤ 0.03%wt，w[Mn]0.10～0.20%wt，w[P]≤ 0.02%wt，w[S]≤0.015%wt，w[Al]0.01～0.06%wt，W[N]≤0.004%wt(少數(shù)鋼種要求≤0.003%wt),W[Ti]≤0.12%wt。

生產(chǎn)工藝路線為：鐵水KR脫硫→脫磷轉(zhuǎn)爐冶煉→脫碳轉(zhuǎn)爐冶煉→RH爐二次精煉→板坯連鑄。

2.2 IF鋼冶煉工藝控制技術(shù)

IF鋼由于碳、氮含量極低，成分控制的主要難點在于碳、氮含量控制。

3 IF鋼碳含量控制技術(shù)

3.1 真空脫碳

IF鋼鋼水深脫碳關(guān)鍵靠RH爐精煉,即通過提高真空度和真空室內(nèi)單位時間參與有效脫碳的鋼水量,可將鋼水碳含量降至極低水平。RH爐精煉要求脫碳前碳含量不宜過高，過高會引起RH爐內(nèi)噴濺和脫碳終點碳偏高。一般認為，在脫碳前碳含量≤0.04%，初始碳含量對最終碳含量結(jié)果沒有明顯影響。

RH爐加入的冷卻廢鋼含碳量較高，盡管是在脫碳結(jié)束前加入，也會影響脫碳效果。從統(tǒng)計規(guī)律看，每多加1噸廢鋼（3.3Kg/噸鋼），RH精煉出站碳約高2.0×10-4%。

RH脫碳過程開底吹可以加快脫碳速度。這主要由于底吹加快了鋼水環(huán)流速度，進而加快了脫碳速度。其他促進環(huán)流速度的措施，例如增加吹氣流量對加快脫碳速度也是有利的。

3.2 防止精煉脫碳結(jié)束后增碳

RH脫碳結(jié)束后對鋼水進行脫氧合金化，由于加入的合金和脫氧劑自身含有微量碳或混入含碳量較高的合金，可能會造成增碳。實際生產(chǎn)過程由于不恰當(dāng)使用合金造成的增碳可能在5～10×10-4%，而由于混料原因造成的增碳可達30×10-4%。采用微碳錳鐵或金屬錳調(diào)整錳含量、以高鈦含量的70%鈦合金取代30%鈦合金，可以大幅度減少合金增碳，再嚴格管理實現(xiàn)RH清潔上料，RH脫碳結(jié)束至RH離站一般增碳可穩(wěn)定控制在1～2×10-4%。

3.3 防止精煉結(jié)束到中間包增碳

增碳的主要問題是RH出站至中包的增碳。產(chǎn)生增碳的原因主要是過程中鋼水與含碳物的接觸。含碳物的來源主要有：大包耐材、大包覆蓋劑、大包滑板、引流砂、大包長水口、中包涂料、中包擋板、中包覆蓋劑等會與鋼水接觸滲碳。為了防止RH出站到連鑄中間包增碳，大部分企業(yè)采用了無碳耐材（無碳大包長水口、無碳中間包干式料或涂抹料、無碳中間包覆蓋劑等），大部分國內(nèi)企業(yè)報道的增碳控制量均值多數(shù)在4×10-4%附近，個別較好的企業(yè)控制在2～3×10-4%。首鋼京唐公司結(jié)合自身特點，制定新的連鑄無碳耐材使用標(biāo)準后，連鑄增碳均值自6～7×10-4%逐步下降至3～4×10-4%。

3.4 IF鋼碳含量控制措施

IF鋼碳含量控制措施主要圍繞加快脫碳、減少和防止增碳制定，主要如下：

（1）脫碳前碳含量盡可能控制在0.02-0.04%。

（2）加強轉(zhuǎn)爐終點C、[O]、溫度的控制，減少RH廢鋼加入量，降低廢鋼增碳[2]。

（3）RH脫碳過程通過鋼包同步底吹操作提高環(huán)流量。

（4）采用RH清潔上料標(biāo)準化操作。

（5）制定精細的無碳耐材使用標(biāo)準。

采取以上措施后，中間包熔煉成分碳含量均值下降3.7×10-4%，穩(wěn)定性也得到提高。

4 氮含量控制技術(shù)

4.1 精煉氮含量控制

單慶林等通過統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù)研究認為，RH爐精煉過程中鋼水是否吸氮與漏氣部位是否在鋼水液面以下直接相關(guān)。冷鋼和合金（鈦鐵和微碳錳鐵等）會使鋼水氮含量增加1～10×10-4%的吸氮。與此同時，當(dāng)RH爐內(nèi)初始氮含量高于0.0030%時，RH也有一定的脫氮能力；氮含量低于0.0030%后，發(fā)生脫氮的比例迅速降低，RH爐脫氮能力較低。

在RH的高溫環(huán)境下,浸漬管鋼結(jié)構(gòu)和澆鑄料都會因高溫膨脹產(chǎn)生變形,浸漬管鋼結(jié)構(gòu)的焊接部位如果出現(xiàn)裂縫,浸漬管的冷卻空氣將通過裂縫滲透到浸漬管耐火磚層,并進入到鋼水中產(chǎn)生吸氮。對此,通過對浸漬管鋼結(jié)構(gòu)進行了改進以避免縫隙的生成,同時加強了浸漬管外壁的噴補,使吸氮得到控制。

通過采取使用氮含量較低的合金、去除干凈冷鋼以及防止真空槽內(nèi)鋼水液面以下部位漏氣等措施，可顯著降低RH爐精煉過程中鋼水吸氮爐次的比例，RH爐吸氮質(zhì)量分數(shù)降至平均2.0×10-4%。

4.2 氮含量主要措施與效果

控制IF鋼氮含量的主要措施如下：

（1）冶煉IF鋼前，為RH預(yù)先安排化冷鋼和洗槽操作。

（2）選取氮含量較低的合金，防止合金增氮。

（3）采用澆注防止吸氮技術(shù)。

采取以上措施后，氮含量平均下降5.9×10-4%，控制穩(wěn)定性也有大幅度提高。

5 結(jié)論

（1）IF鋼冶煉工藝控制關(guān)鍵是碳、氮含量成分控制。

（2）IF鋼碳含量控制的關(guān)鍵是RH脫碳過程控制、防止合金增碳和精煉結(jié)束到中間包增碳，對應(yīng)的措施有控制進站碳≤0.04%、控制過程廢鋼加入量、RH脫碳過程輔助鋼包底吹、清潔上料和使用無碳耐材等。

（3）IF鋼氮含量控制的關(guān)鍵是控制好轉(zhuǎn)爐吹煉過程脫氮效果、防止RH吸氮和防止連鑄過程吸氮。

（4）IF鋼的主要表面缺陷之一是“夾雜”類缺陷，控制夾雜類缺陷主要從控制轉(zhuǎn)爐終點氧含量、鋼包渣改質(zhì)、中間包w[Als]/w[Alt]一般控制＞0.96、恒拉速澆注等方面著手。

（5）采取措施后，中間包熔煉成分碳、氮含量分別下降了3.7×10-4%和5.9×10-4%，IF鋼夾雜原因造成的鋼卷表面質(zhì)量協(xié)議品率由2.3%下降到1.0～1.5%。