吳軍

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠）

1 概述

在新疆及周邊地區(qū)對(duì)SPHC熱軋鋼板及帶鋼有一定的需求量，其中對(duì)SPHC、SPHD熱軋卷板需求量居多。八鋼煉鋼批量生產(chǎn)SPHC、SPHD熱軋卷板的工藝路徑為DS—>BOF—>LF—>CCM，采用LF精煉路徑冶煉，工序成本高，生產(chǎn)成本高于國(guó)內(nèi)水平較高鋼廠，相應(yīng)的能耗也高于國(guó)內(nèi)其他各廠，生產(chǎn)該產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力低。為此，近年來八鋼煉鋼廠圍繞SPHC、SPHD熱軋卷板的低成本冶煉開展了持續(xù)攻關(guān)，探索降低SPHC、SPHD工序成本的措施。

八鋼煉鋼生產(chǎn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼采用精煉工藝路徑，能保證鋼水流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，能將結(jié)瘤事故控制在較低范圍，使生產(chǎn)順行。但是低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼經(jīng)過LF爐精煉后，單工序成本增加約35元/t，且LF爐精煉屬于強(qiáng)還原的過程，容易造成C、Si、N元素的增加,影響鋼材的冷沖壓成型性能。由于占用了LF精煉處理工位工序，造成煉鋼生產(chǎn)物流不順，影響到其它品種鋼的生產(chǎn)時(shí)效性,導(dǎo)致不能按期交貨。

國(guó)內(nèi)SPHC、SPHD熱軋鋼板降低工序成本的方法一般是采用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的短工藝流程。文章介紹了八鋼煉鋼生產(chǎn)SPHC鋼種采用轉(zhuǎn)爐出鋼通過鋁進(jìn)行終脫氧，在吹氬站進(jìn)行鈣處理，省略了LF冶煉環(huán)節(jié)，有效降低SPHC煉鋼生產(chǎn)的工序成本。

2 低成本低碳SPHC生產(chǎn)的工藝路徑

SPHC是一種低碳低硅鋼，成分見表1。要實(shí)現(xiàn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼低成本生產(chǎn)，首要環(huán)節(jié)是提高鋼水純凈度，以解決連鑄結(jié)瘤的難題。理論上鋼水經(jīng)鈣處理，能有效提高鋼水純凈度，使高熔點(diǎn)脫氧產(chǎn)物Al2O3(熔點(diǎn)2052℃)轉(zhuǎn)化為低熔點(diǎn)的12CaO·7Al2O3(熔點(diǎn)1455℃)或3CaO·Al2O3(熔點(diǎn)1535℃)，快速聚集上浮去除，從而有效防止中包水口結(jié)瘤，保證連鑄生產(chǎn)順行。還有一種模式是采用出鋼渣洗，這種工藝對(duì)轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)碳、氧含量、鋼水溫度的控制以及渣料的穩(wěn)定性要求更高。經(jīng)對(duì)比分析，結(jié)合八鋼煉鋼廠設(shè)備特點(diǎn)，確定采用鈣處理的模式進(jìn)行生產(chǎn)。工藝路線：鐵水脫硫預(yù)處理轉(zhuǎn)爐冶煉吹氬攪拌鈣處理軟吹攪拌連鑄

表1 成品成分控制要求 %

探索內(nèi)容：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳、溫度對(duì)生產(chǎn)的影響，確定脫氧合金加入量；生產(chǎn)過程溫度損失規(guī)律，確定符合生產(chǎn)需求的合適的溫度制度，包括轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水溫度、鋼包上連鑄鋼水溫度、以及連鑄過程的鋼水溫降對(duì)連續(xù)生產(chǎn)的影響；生產(chǎn)過程鋼水氮含量的變化規(guī)律，確定氮的控制方法；渣洗直上鈣處理工藝和LF處理鋼中氮含量、非金屬夾雜物類型級(jí)別進(jìn)行對(duì)比。

3 工業(yè)試驗(yàn)分析

3.1 轉(zhuǎn)爐冶煉控制

試驗(yàn)7爐，冶煉要求，鐵水預(yù)處理后鐵水硫含量≤0.005%，鐵水溫度大于1250℃，轉(zhuǎn)爐出鋼碳不大于0.070%。

鐵水裝入量110t，廢鋼約15t。渣料在出鋼過程加鋁鐵結(jié)束后加入，出鋼過程每爐鋼白云石50～60kg，石灰250～280kg，鋁渣球200kg。每爐鋼出鋼時(shí)間大于4分鐘，7爐鋼鋼出鋼全擋渣。

鋼包使用要求，禁止使用新鋼包和大修鋼包，生產(chǎn)過程使用3個(gè)鋼包周轉(zhuǎn)，提高了鋼包熱周轉(zhuǎn)率。吹氬站備包時(shí)間不大于10min。鋼水在吹氬站強(qiáng)攪拌大于10min。根據(jù)文獻(xiàn)[2]結(jié)合八鋼轉(zhuǎn)爐的出鋼量和鋼中的鋁含量，喂鈣線量不小于400m可達(dá)到該處理的目的，軟吹時(shí)間大于8min，鋼水上連鑄溫度控制在1595～1605℃。

轉(zhuǎn)爐出鋼溫度需要考慮轉(zhuǎn)爐出鋼過程的鋼水溫降、吹氬站底吹攪拌過程鋼水溫降、鋼水翻騰溫降、連鑄過程大包和中間包鋼水溫降。通過統(tǒng)計(jì)，轉(zhuǎn)爐出鋼過程溫降為20～30℃，吹氬站攪拌過程鋼包鋼水溫降在約20℃，鈣處理過程鋼水溫降在15～20℃，連鑄過程鋼水溫降最大可以達(dá)到60℃?？紤]連鑄備包時(shí)間，因此確定轉(zhuǎn)爐出鋼溫度出鋼溫度控制在1670～1690℃。

3.2 成分控制

(1)生產(chǎn)過程碳含量的變化。

從圖1可以看出，轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包過程不會(huì)造成鋼水增碳，轉(zhuǎn)爐出鋼碳含量控制在0.0 2 9%～0.051%，平均為0.041%，因此轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)保持碳含量大于0.04%，防止鋼水過氧化，對(duì)直上工藝有利。

（2）生產(chǎn)過程氮含量的變化。

連鑄過程增氮控制，連鑄采用長(zhǎng)水口和浸入式水扣氬氣保護(hù)澆鑄，7爐鋼鋼材氮含量控制在0.0018%～0.0027%，平均值0.0022%。連鑄增氮量控制在≤6×10-6，與經(jīng)LF處理的SPHC比較，鋼中的氮含量顯著降低。經(jīng)LF精煉處理的SPHC鋼材抽檢的平均氮含量大于0.0048%，通常在0.0035%～0.0055%，見圖2。

圖2 鋼包鋼水、成品、鋼材氮含量

（3）硫含量和鈣含量。

鋼包鋼水在吹氬站經(jīng)強(qiáng)攪拌脫硫、去夾雜處理后，再進(jìn)行喂鈣線處理，喂線速度≥2m/min,喂入鈣線大于450m，鈣在對(duì)Al2O3夾雜物進(jìn)行變性處理的同時(shí)，生成鈣的硫化物，利于脫硫，熔煉成品鋼中的鈣含量和硫含量見圖3。由于反應(yīng)劇烈，處理過程鋼水溫降較大，最大溫降可達(dá)到20℃。

熔煉成品中的硅、錳、磷、鋁都滿足設(shè)計(jì)的控制要求，殘余元素鉻、鎳、銅都不大于0.05%，滿足SPHC的質(zhì)量設(shè)計(jì)要求。

圖3 熔煉成品鈣硫含量

（4）鋼包頂渣控制實(shí)績(jī)。

氬后鋼包頂渣組分含量見表2。

表2 氬后鋼包頂渣組分含量 %

通過鋼包頂渣改質(zhì)后，取樣分析鈣處理后鋼包頂渣，由表2顯示，經(jīng)渣洗出鋼、鋁渣改質(zhì)、鈣處理后的鋼包渣成分全鐵含量不大于2.5%，Al2O3含量含量約30%，在大于1595℃的溫度條件下，鋼包頂渣流動(dòng)性良好，有利于夾雜物的吸附去除。兩種工藝非金屬夾雜物級(jí)別對(duì)比見圖4、表3。

圖4 兩種工藝非金屬夾雜物

表3 兩種工藝非金屬夾雜物級(jí)別

4 結(jié)束語

(1)對(duì)于 SPHC的生產(chǎn)，通過強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水成分、鋼水溫度控制、擋渣出鋼，保證鋼包底吹氬強(qiáng)攪拌和鈣處理后弱攪拌時(shí)間，轉(zhuǎn)爐出鋼渣洗直上連鑄工藝可以獲得與LF精煉處理效果相當(dāng)?shù)募儍舳蠕撍?/p>

(2)采用轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束對(duì)鋼包鋼水底吹氬攪拌加鈣處理的直上連鑄工藝，可減輕LF負(fù)擔(dān)，降低生產(chǎn)成本。轉(zhuǎn)爐出鋼過程脫氧合金化，渣洗上連鑄澆鑄的直上工藝，可替代經(jīng)LF精煉處理后上連鑄澆鑄工藝，而且有利于鋼水與碳、氮含量的控制。鋼中的碳含量和殘余元素氮含量更低，有利于提高鋼材的冷沖壓成形性能。

(3)采用轉(zhuǎn)爐出鋼、鈣處理直上連鑄工藝，具有高效率低成本優(yōu)勢(shì)。但鈣處理過程鋼水溫度波動(dòng)和溫降大，對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼溫度和連續(xù)生產(chǎn)控制提出了更高要求。