LF-RH生產(chǎn)超低碳鋼種生產(chǎn)實踐

張忠福，劉守杰，王 哲，晏 武，李 毅，孫海坤，付有彭，張彥龍

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照276800）

超低碳鋼種作為國家重工業(yè)中的戰(zhàn)略產(chǎn)品之一，一直是鋼鐵行業(yè)中高精端產(chǎn)品的開發(fā)重點。近年來汽車行業(yè)、家電、電氣等行業(yè)的快速發(fā)展，對于超低碳鋼種產(chǎn)量需求越來越高，同時對超低碳鋼種的質(zhì)量、性能等指標要求越來越嚴格，甚至一些高端產(chǎn)品仍依賴進口。行業(yè)競爭、質(zhì)量需求倒逼等因素導致鋼鐵企業(yè)不得不對煉鋼工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)突破。如何高效、低成本、穩(wěn)定的生產(chǎn)超低碳鋼種是鋼鐵行業(yè)需要研究的重點方向。隨著品種多樣化和高質(zhì)量需求不斷增長，RH工序成為生產(chǎn)超低碳鋼種關(guān)鍵工序，如何在有限的時間內(nèi)實現(xiàn)脫碳、成分穩(wěn)定控制、鋼渣改質(zhì)是RH精煉的關(guān)鍵。

1 工藝探索

1.1 工藝討論

超低碳鋼種生產(chǎn)成分要求w（C）≤0.015 0%。傳統(tǒng)RH生產(chǎn)超低碳鋼種工藝多采用RH單聯(lián)工藝路線生產(chǎn)超低碳鋼，該工藝流程短，生產(chǎn)組織穩(wěn)定，成本低，是生產(chǎn)汽車板等超低碳鋼種的常規(guī)工藝路線。該工藝路線對于鋼水夾雜物處理程度低，工藝技術(shù)不夠成熟穩(wěn)定，難以保證高拉速連鑄機生產(chǎn)。傳統(tǒng)RH工藝在生產(chǎn)超低碳鋼鋼水夾雜物含量高，出現(xiàn)塞棒附著夾雜物、堵塞水口，影響生產(chǎn)穩(wěn)定及質(zhì)量合格率，嚴重時可能導致連鑄非計劃停澆。另外轉(zhuǎn)爐終點控制穩(wěn)定性、鋼包蓄熱效果、鋼包余渣等因素影響，導致鋼水到達RH時鋼水溫度穩(wěn)定性差。尤其在鋼水溫度不達標的情況下需要鋁熱升溫，產(chǎn)生大量的鋁質(zhì)夾雜物，如果后期鋼渣處理效果差，鋼水純凈度低，必然會導致水口堵塞。為解決RH到站溫度不穩(wěn)定對生產(chǎn)、質(zhì)量的影響，決定增加LF工序進行升溫及微渣處理，采用LF—RH雙聯(lián)法生產(chǎn)工藝。預(yù)期該工藝對提高鋼水質(zhì)量，減少生產(chǎn)事故有較大提升，保證超低碳鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

1.2 生產(chǎn)要素

1）RH到站C-O影響。鋼水中碳、氧含量是對RH終點氧含量控制的主要影響因素，因此需要要求RH進站鋼時C-O含量合適，保證脫碳結(jié)束碳達標同時氧含量最低。如果鋼水氧含量過低，脫碳終點要求的脫碳效果就達不到，需要真空處理過程中進行吹氧操作。如果到站鋼水氧含量過高，導致脫碳終點氧高，生成的脫氧夾雜物總量高，影響鋼水潔凈度。

2）鋼渣增氧。通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻表明，鋼渣的氧化性高低對鋼渣向鋼水中傳遞氧量以及對鋼水潔凈度影響較大。鋼渣氧化性越高，由于鋼渣與鋼水氧勢平衡，鋼渣向鋼水的傳氧量越高。為此，需要在RH處理前將鋼渣進行微處理，加入一定量的改質(zhì)劑，降低鋼水頂渣的氧化性。通過LF工序進行渣微處理，預(yù)期鋼水及渣的氧化性可明顯降低，鋼渣的氧化性低，其向鋼水中傳遞的氧就少，進一步保證鋼水潔凈度。

2 關(guān)鍵工序控制方案

2.1 LF工藝方案

1）LF爐周期≤30 min。

2）LF到站w[O]為（250～400）×10-6，離站w[O]為（250～350）×10-6（改質(zhì)后）。

3）升溫。鋼水到站及時化渣升溫，首批料加入電石50 kg；根據(jù)過程化渣情況投入電石，每次投入量20～30 kg，保證鋼中w[O]控制在（250～350）×10-6。

4）鋼包渣改質(zhì)。LF處理結(jié)束，抬電極前，用料倉立即向渣面投入改質(zhì)劑，3 min后定氧，根據(jù)定氧情況確定鋁粒（1～3 mm）加入量，均勻加入到渣面，不允許大氬氣攪拌，改質(zhì)后渣中w（FeO+MnO）≤12%。

5）加入順序。先加改質(zhì)劑再加鋁粒，改質(zhì)劑加入量：400 kg，鋁粒（1～3 mm）加入量：90 kg+（離站氧-300×10-6）×106×0.45。

6）LF精煉出站w（Fe）≤6%。

2.2 RH工藝方案

1）處理程序。RH工序全程處理時間21 min左右，以開始處理時間為0點，3 min左右進行定氧、取樣操作，確定鋼水氧含量、溫度及鋼水成分。8～10 min左右為脫碳尾期，進行定氧、取樣操作，再次確認鋼水氧含量、溫度及鋼水成分。10～13 min左右，加入鋁粒、中碳錳鐵、硅錳進行脫氧合金化操作。16～18 min左右，進行定氧操作，確定鋼中氧含量，同時進行鋼水鋁成分微量調(diào)整。21 min左右，真空破空操作。破空后加入改質(zhì)劑進行鋼渣改質(zhì)。

2）到站要求。w[C]為0.025%～0.045%，w[O]為（250～350）×10-6。

3）脫C結(jié)束。w[C]≤80×10-6（注：不允許吹氧）。

4）脫氧合金化。脫碳結(jié)束，立即加入硅鐵、中碳錳/金屬錳、鋁粒合金化。循環(huán)3 min后定氧補Al丸調(diào)Als（允許1次補Al），加脫硫劑300 kg。真空加鋁總量按≤200 kg/爐控制。

5）凈循環(huán)時間（最后一次物料加入后開始計時）?！? min。

6）改質(zhì)。破空后立即向渣面鋪灑小顆粒鋁粒（1～3 mm）50～120 kg，并進行氬氣攪拌改質(zhì)，注意根據(jù)渣面氬花大小控制吹氬流量。

7）軟吹要求。改質(zhì)后一次軟吹≥8 min，鈣處理后二次軟吹時間≥5 min。

8）鈣處理。喂線量400～500 m/爐，喂線后禁止補鋁。

9）RH精煉出站w（Fe+MnO）≤2%。

3 試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

3.1 LF生產(chǎn)數(shù)據(jù)（見表1）

LF工序關(guān)鍵核心點為送電過程吸氧控制及改制過程。電石及改制劑可有效控制渣中氧化鐵含量。

表1 LF工序關(guān)鍵指標

3.2 RH生產(chǎn)數(shù)據(jù)（見表2）

RH工序關(guān)鍵核心為前期快速脫碳，破空后鋼渣

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表2 RH工序關(guān)鍵指標改質(zhì)、鈣處理效果。降低脫碳結(jié)束終點氧為關(guān)鍵點。

3.3 成分控制（見表3）

表3 成分控制情況

4 關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析

4.1 RH進出站渣樣分析（見表4）

按照LF、RH工藝控制方案，通過送電過程電石加入、出站改質(zhì)等，LF出站鋼渣w（Fe）控制5.53%。

表4 成分控制情況 %

4.2 碳成分控制（見下頁圖1，圖2）

真空處理過程再前300 s脫碳速率高，在300～600 s脫碳速率變緩。生產(chǎn)超低碳鋼種控制600 s為合適的脫碳時間，可保證碳含量滿足生產(chǎn)要求。

圖1 真空處理時間與C含量關(guān)系

圖2 處理全過程C含量變化

5 結(jié)論

根據(jù)超低碳鋼種實際生產(chǎn)，對關(guān)鍵LF-RH工序進行跟蹤，得出以下結(jié)論：

1）LF-RH工藝生產(chǎn)超低碳鋼種滿足穩(wěn)定控制碳成分≤0.015%，并且有進一步下降空間。

2）LF-RH工藝穩(wěn)定生產(chǎn)過程對渣處理工藝依賴性較高，通過LF渣微處理、RH破空改質(zhì)處理、鈣處理，鋼水出站鋼渣w（Fe+MnO）≤2%，可以保證鋼水可澆性，生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

3）LF-RH工藝關(guān)鍵是控制鋼水C-O平衡，通過對C-O控制，保證RH脫碳終點氧含量最低是保證LF-RH工藝穩(wěn)定順行的核心關(guān)鍵。