□向華 壽葉紅 厚健龍

一、引言

IF鋼以其優(yōu)良的加工、成型性能廣泛應(yīng)用于汽車、家電制造、金屬包裝等領(lǐng)域。為了改善品種結(jié)構(gòu)，隨著2座RH真空精煉爐的建成投產(chǎn)，安鋼開始探索超低碳鋼種的生產(chǎn)冶煉工藝。

由于IF鋼不僅要求極低的碳含量，而且對雜質(zhì)元素如硫、氮等的含量也要求嚴(yán)格，同時對鋼水潔凈度要求很高，生產(chǎn)難度很大。經(jīng)過調(diào)整工藝路線，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，以及加強(qiáng)原料的管理工作，目前，在產(chǎn)品質(zhì)量得到用戶認(rèn)可的情況下，IF鋼的碳、磷、硫、氮含量分別可以達(dá)到0.003%、0.01%、0.01%和0.003%以下，不更換浸入式水口連澆爐數(shù)達(dá)到5爐以上，具備了批量生產(chǎn)IF鋼的能力。

二、存在問題

在安鋼超低碳鋼試驗(yàn)初期，采用了轉(zhuǎn)爐-RH-CC單聯(lián)工藝，但在實(shí)際生產(chǎn)中，采用單聯(lián)精煉工藝路線存在一定的問題：一是為了保證RH到站溫度，需要轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度太高（大于等于1700℃），對轉(zhuǎn)爐操作和維護(hù)影響很大；二是轉(zhuǎn)爐至RH過程溫度控制困難，RH到站溫度往往過低，需要進(jìn)行吹氧升溫，這嚴(yán)重影響了鋼水的潔凈度，由此導(dǎo)致在產(chǎn)品中出現(xiàn)了大量非金屬夾雜物，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的等級；三是RH工序時間延長，影響了工序順行。

三、IF鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化

1.精煉工藝路線調(diào)整

為了保證工序的穩(wěn)定順行以及鋼水質(zhì)量，采用了LF-RH精煉工藝路線。LF-RH的組合精煉方式，可以利用LF精煉在升溫、去除夾雜物方面的強(qiáng)大功能，分解BOF終點(diǎn)控制以及RH在溫度、脫碳、夾雜物、合金化以及節(jié)奏控制等方面存在的壓力和矛盾，充分發(fā)揮各工序功能優(yōu)勢，突出工序控制目標(biāo)及重點(diǎn)，有利于工序間的順利承接。

2.主要工序控制

（1）鐵水脫硫預(yù)處理控制

為了減輕轉(zhuǎn)爐脫硫負(fù)擔(dān)，在鐵水預(yù)處理工序，除了要求脫硫鐵水硫含量≤0.002%，扒凈渣外，還對原料鐵水溫度提出了要求，根據(jù)實(shí)踐表明，當(dāng)鐵水溫度≥1300℃時，更容易扒凈渣。

（2）轉(zhuǎn)爐冶煉工序控制

在超低碳鋼冶煉過程中，由于精煉工序不能進(jìn)行脫硫處理，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量基本上決定了成品硫的水平，因此必須減少轉(zhuǎn)爐入爐的硫含量。為此，在轉(zhuǎn)爐工序采用優(yōu)質(zhì)冶金石灰、低硫白云石等造渣料、低硫廢鋼、燒結(jié)礦等冷卻劑，要求爐渣二元堿度≥3.5，同時增大渣量以提高轉(zhuǎn)爐脫磷、脫硫率。通過這些措施使得轉(zhuǎn)爐出鋼硫含量從最初的0.01%～0.015%降至0.01%以內(nèi)，平均達(dá)到0.0075%。另外，根據(jù)實(shí)踐，考慮到脫碳、RH工序的穩(wěn)定以及鋼水純凈度，要求終點(diǎn)碳含量小于等于0.05%，氧含量500～600ppm。為了控制氮含量，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐除了全程吹氬外，規(guī)定出鋼溫度上≥1660℃，以減少LF送電時間，控制鋼水的增氮量。

（3）LF及鋼渣改質(zhì)

LF工序主要作為轉(zhuǎn)爐至RH精煉的一個緩沖，為RH提供溫度適宜的鋼水，通過LF精煉能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的精確調(diào)整。同時，通過添加適量改質(zhì)劑和鋁屑對鋼渣進(jìn)行改質(zhì)，其鋼渣改質(zhì)情況如表1所示。可以看出，改質(zhì)后，渣中氧化鐵含量明顯降低，這對RH處理結(jié)束后減少酸溶鋁的損失和減少連鑄三氧化二鋁夾雜物結(jié)瘤的發(fā)生起到了積極的作用。據(jù)其他廠的經(jīng)驗(yàn)，超低碳鋼的鋼渣氧化性最佳應(yīng)控制在4%以下，甚至2%以下，目前鋼渣改質(zhì)效果不是很理想，還需要繼續(xù)優(yōu)化。

表1 鋼渣改質(zhì)后典型成分 單位/%

另外，為了保證RH工序的穩(wěn)定性，在鋼水氧含量較高時，在LF工序可以適當(dāng)調(diào)節(jié)鋼水中氧含量，在碳含量≤0.05%時，氧含量基本上能夠穩(wěn)定控制在400～600ppm之間。

（4）RH真空精煉

RH工序的關(guān)鍵是真空脫碳、微合金化以及鋼水純凈度控制。由于LF工序溫度控制準(zhǔn)確，RH不再需要吹氧喂鋁升溫，由此產(chǎn)生的夾雜物大為減少。同時，依靠轉(zhuǎn)爐對碳含量的穩(wěn)定控制、LF工序?qū)ρ鹾窟M(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使得入站粗鋼液中碳氧含量基本穩(wěn)定，RH工序處理的壓力大為減輕。為了獲得極低的碳含量，當(dāng)碳含量≤0.04%時采用真空脫碳模式；當(dāng)碳含量＞0.04%時必須同時采用吹氧強(qiáng)化脫碳模式，即RH-OB模式。根據(jù)高真空度下碳氧積之間的關(guān)系，當(dāng)真空度達(dá)到100Pa左右，氧活度為250ppm時，鋼中碳可達(dá)到10pm以下。在RH處理過程中，為了降低鋼水中的碳含量，不僅要求高真空度，還需要提高脫碳速率。而脫碳速率與反應(yīng)界面面積、循環(huán)速度、鋼水量等有直接關(guān)系。研究實(shí)踐表明，采用大環(huán)流速度及強(qiáng)力的真空泵能明顯提高脫碳的速度。

為此，安鋼RH在采用常規(guī)脫碳時，一方面在鋼水進(jìn)站初期進(jìn)行預(yù)抽真空，當(dāng)浸漬管插入鋼液達(dá)到規(guī)定位置后，開始逐級啟動5級泵，在最短的時間內(nèi)使全部真空泵投入運(yùn)行，將真空度降至100Pa以下。另一方面，由于在脫碳前期，碳氧反應(yīng)劇烈，易引起鋼水噴濺，從而容易造成結(jié)渣、耐火材料損傷等問題，故對上升管氬氣流量進(jìn)行了限制，在脫碳前期用較小的流量60m3/h，在脫碳后期提升至100～120m3/h。在強(qiáng)化脫碳操作中，根據(jù)鋼水中初始碳氧含量以及保證脫碳后氧含量≥250ppm進(jìn)行吹氧量計(jì)算，并要求在鋼水開始循環(huán)時吹入足量氧氣。目前，一般要求RH純脫氣時間≥20min。為了盡可能去除脫氧三氧化二鋁夾雜物，應(yīng)保證RH凈循環(huán)時間≥10min。

（5）連鑄工序控制

在連鑄工序主要采取了4個措施，一是控制從RH出站至鋼包澆注開始間隔時間≥20min，從而保證鋼水具有足夠的鎮(zhèn)靜時間，促使夾雜物充分上浮，最大可能地提高鋼水的潔凈度；二是采用鋼包長水口氬氣密封、中間包浸入式水口氬封，來減少澆注過程吸氣以及鋼水的二次氧化；三是采用專用的超低碳中間包堿性覆蓋劑和超低碳專用保護(hù)渣，充分吸附鋼液中的三氧化二鋁夾雜；四是采用透氣上水口，促使夾雜物充分上浮，防止水口堵塞。目前，通過采取上述措施，在不更換浸入式水口的情況下，連澆爐數(shù)從最初的不到3爐，達(dá)到5爐以上。

四、控制效果

1.IF鋼成分控制達(dá)到了較好水平

通過20余爐工藝試制，碳含量均控制在了40ppm以下，碳含量≤30ppm的爐次占到了95%，最小碳含量達(dá)到了12ppm；磷硫含量平均分別為0.008%和0.0075%，磷含量≤0.01%的爐次占總數(shù)的95%，硫含量均控制在0.010%以下，最小值達(dá)到了0.006%?？梢钥闯?，本流程生產(chǎn)的IF鋼在碳、磷、硫等成分控制達(dá)到了較好的水平。其主要成分控制如圖2。

圖2 BOF-LF-RH生產(chǎn)IF鋼碳、磷、硫成品含量

2.IF鋼達(dá)到了較高的潔凈度

通過對部分爐次結(jié)晶器鋼水進(jìn)行氧、氮分析，如圖3所示，可以看出鋼中T[O]為12～26ppm，[N]為14～24ppm，達(dá)到了較高的潔凈度。目前，生產(chǎn)IF鋼經(jīng)過用戶試用，表面質(zhì)量和深沖性能均達(dá)到了用戶要求，產(chǎn)品質(zhì)量得到了用戶的肯定。

圖3 鋼中T[O]含量

五、結(jié)束語

（1）通過采用LF-RH工藝，能夠避免RH吹氧升溫，減少了夾雜物的生成，有利于鋼水潔凈度的控制；同時，有利于各工序的操作穩(wěn)定。

（2）通過采用優(yōu)質(zhì)原輔料、優(yōu)化鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、LF/RH以及連鑄工序控制，成功將超低碳鋼中碳、磷、硫分別控制在0.004%，0.01%和0.01%以下，碳最低達(dá)到了0.0012%，硫最低可達(dá)到0.006%；同時，超低碳鋼IF鋼氮、全氧含量均控制在30ppm以內(nèi)，具有較高的潔凈度。

（3）通過優(yōu)化工藝路線，成功使得超低碳鋼的連澆爐數(shù)突破5爐，鋼水質(zhì)量得到了明顯的改善，具備了批量生產(chǎn)超低碳鋼的能力。

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