劉軼良，戴秀東，趙文珍，李治國(guó)

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003）

管線鋼夾雜物金相一次檢驗(yàn)合格率指的是由于夾雜物原因?qū)е碌氖状纬闄z試樣金相檢驗(yàn)夾雜物合格數(shù)與檢驗(yàn)總數(shù)的比值，比值越高，復(fù)檢率就越小。2012 年初，高牌號(hào)管線鋼夾雜物一次檢驗(yàn)金相合格率出現(xiàn)一定的波動(dòng)，提高了軋后復(fù)檢率，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)造成物流不暢。需要對(duì)管線鋼進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以快速解決。

1 高牌號(hào)管線鋼生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱太鋼）的高牌號(hào)管線鋼生產(chǎn)工藝路線為：鐵水脫硫→BOF轉(zhuǎn)爐吹煉→LF精煉→RH真空處理→板坯連鑄。

造渣工序主要在LF爐精煉階段。采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2渣系。使用鋁進(jìn)行終脫氧，鋼包使用高氧化鎂耐材。

2 夾雜物類型

夾雜物的類型按GB/T 10 561—89中ASTM評(píng)級(jí)圖評(píng)級(jí)，分為A、B、C、D四類型，太鋼主要是B類夾雜物，見(jiàn)圖1。

3 影響夾雜物的分析

3.1 故障模式與影響（FMEA）分析

對(duì)管線鋼工藝流程進(jìn)行了梳理，列出每個(gè)分工序的可能影響因素，并對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行FMEA分析，對(duì)“潛在的失敗模式、潛在失敗影響、嚴(yán)重度、潛在要因、發(fā)生率、當(dāng)前控制方法、探測(cè)難度”進(jìn)行分析評(píng)估，并算出風(fēng)險(xiǎn)度（RPN）分值［1］。

從RPN分值中，找到分值最高的底吹、連鑄增N 量、弱攪拌效果、大包開(kāi)澆時(shí)中包余量、渣料加入量等工藝因素?cái)M進(jìn)行優(yōu)化?？紤]到渣料加入量影響較復(fù)雜，先對(duì)其余項(xiàng)目進(jìn)行了初步改善。

圖1 管線鋼夾雜物類型柏拉圖

3.2 初步改善

1）底吹優(yōu)化。對(duì)底吹進(jìn)行了一系列改進(jìn)：規(guī)范四班底吹工燒底吹操作；保證鋼包上線前底吹管道暢通；保證精煉結(jié)束后緩慢關(guān)閉閥門，避免鋼水以正壓進(jìn)入狹縫，增加清理難度；鋼包在澆鋼完畢后及時(shí)翻包并清理底吹芯；加強(qiáng)鋼包的烘烤管理及縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間，減少鋼包溫降；保證出鋼溫度；出鋼后避免放置時(shí)間長(zhǎng)以免包底結(jié)冷鋼。

2）減少連鑄增N量。改進(jìn)前，管線鋼長(zhǎng)水口吹氬管氬氣流量憑操作工感覺(jué)，不準(zhǔn)確，改進(jìn)時(shí)加裝了長(zhǎng)水口氬封氣體流量計(jì)。增加長(zhǎng)水口碗部石棉碗厚度以加強(qiáng)密封。改進(jìn)后，連鑄增N量由8×10-6減少到4.5×10-6。

3）弱攪拌效果。弱攪拌是影響鋼水純凈度的重要工藝因素，于是對(duì)弱攪拌效果進(jìn)行了跟班確認(rèn)，對(duì)每個(gè)操作工進(jìn)行了規(guī)范操作培訓(xùn)，以實(shí)際攪拌效果達(dá)到渣面輕微晃動(dòng)為準(zhǔn)，并全程監(jiān)控。

4）保證大包開(kāi)澆時(shí)中包余量。大包開(kāi)澆時(shí)中包余量過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致中間包渣卷入鋼水或是二次氧化較嚴(yán)重［2］。通過(guò)嚴(yán)格管理，大包開(kāi)澆時(shí)中包余量均達(dá)到了滿包的80%。通過(guò)以上初步改善措施，一次檢驗(yàn)合格率有了一定提高，達(dá)到97.8%，但是還需繼續(xù)提高。

3.3 對(duì)渣料加入的影響效果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析

3.3.1 過(guò)程渣堿度對(duì)夾雜物的影響

相關(guān)研究［3］及太鋼跟蹤結(jié)果表明，隨著鋼液潔凈度的提高，熱軋板中大型m CaO·n Al2O3類長(zhǎng)條夾雜物的出現(xiàn)幾率會(huì)降低。

工藝過(guò)程注重前期鋼水純凈度的提高，可以大大減輕RH處理夾雜物的、以及后續(xù)Ca處理的負(fù)擔(dān)。

LF和RH真空處理階段夾雜物的轉(zhuǎn)變可以用（1）和（2）式來(lái)解釋，而鋼中鈣和鎂則來(lái)自鋼液和爐渣以及爐襯的反應(yīng)。

將爐渣控制在高堿度和低氧化性，一方面保證了深脫硫的需要，另外也促進(jìn)了精煉過(guò)程爐渣和鋼液的反應(yīng)，通過(guò)爐渣成分調(diào)控鋼液中w（Ca）和w（Mg）的變化，達(dá)到夾雜物盡快轉(zhuǎn)變的目的。

1）在轉(zhuǎn)爐出鋼和LF階段，利用渣、鋼反應(yīng)促進(jìn)Al2O3盡快向低熔點(diǎn)類型轉(zhuǎn)變，即在鈣處理前將鋼中Al2O3轉(zhuǎn)變成較低熔點(diǎn)類型夾雜物。

2）利用LF底吹氬攪拌和RH的真空循環(huán)攪拌，促進(jìn)較低熔點(diǎn)夾雜物聚合長(zhǎng)大及上浮去除，提高鋼液潔凈度。

3）在鋼液具備超低硫和超低氧的前提下，采用合適的鈣處理強(qiáng)度，將鋼中夾雜物轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽缂?xì)小的CaO-CaS-Al2O3類夾雜物，并適當(dāng)延長(zhǎng)軟吹時(shí)間以去除鈣處理過(guò)程鋼中可能生成的大尺寸夾雜物。

3.3.2 石灰加入量與金相不合比例的雙樣本發(fā)生概率P 值檢驗(yàn)

利用六西格瑪工具對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，評(píng)估石灰與夾雜物金相一次檢驗(yàn)合格率的影響程度。

對(duì)2011年下半年的石灰加入量在2 350 kg以上爐次與不足2 350 kg的爐次的金相不合比例進(jìn)行了雙樣本P 值檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

P 值為0.047<0.05，說(shuō)明石灰加入量對(duì)一次檢驗(yàn)金相合格率有較大影響。

3.3.3 改進(jìn)分析

根據(jù)所加石灰量的不同，綜合考慮石灰、螢石及化渣情況，分組試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 雙比率檢驗(yàn)和置信區(qū)間

表2 堿度與金相一次檢驗(yàn)合格率

由于R>13時(shí)，渣況不佳，試驗(yàn)5爐之后沒(méi)有繼續(xù)進(jìn)行，而合格率也只有90%。

對(duì)堿度5～9和堿度9～13兩種工藝的合格率進(jìn)行雙比率假設(shè)檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 雙比率檢驗(yàn)和置信區(qū)間

P<0.05表明，兩種工藝的金相一次檢驗(yàn)合格率明顯不同，也就是說(shuō)堿度R 為9～13時(shí)，可以使合格率達(dá)到較佳水平。

改進(jìn)后，堿度R 控制在9～13，在LF爐出站、RH出站取桶樣進(jìn)行全氧分析，均達(dá)到了9×10-6。同時(shí)高牌號(hào)管線鋼夾雜物金相一次檢驗(yàn)合格率達(dá)到了99%。

4 結(jié)論

1）底吹、連鑄增N量、弱攪拌效果、大包開(kāi)澆中包余量對(duì)高牌號(hào)管線鋼夾雜物金相一次檢驗(yàn)合格率有較大影響。

2）渣堿度在9～13時(shí)，可以使一次檢驗(yàn)合格率達(dá)到較佳水平。

［1］馬林,何楨.六西格瑪管理［M］.第2版.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社,2007.

［2］陳家祥.鋼鐵冶金學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社,1990.

［3］李強(qiáng),黃福祥,王建,王萬(wàn)軍.X80管線鋼LF-RH二次精煉過(guò)程夾雜物行為及控制［J］.特殊鋼,2011（8）：26-30.