張盛梁

（福建三寶鋼鐵有限公司煉鋼廠，福建 漳州 363000）

在全市上下掀起“大抓工業(yè)，抓大工業(yè)”熱潮之際，我公司積極響應(yīng)號(hào)召，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研及實(shí)地考察，對(duì)比各產(chǎn)品的優(yōu)劣情況，決定投建一條最高年產(chǎn)能可達(dá)200萬(wàn)噸的耐腐蝕熱軋卷板生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線將極大的豐富公司產(chǎn)品多樣化，提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。自2018年5月開(kāi)始施工，經(jīng)過(guò)一年的建設(shè)，于2019年6月投產(chǎn)。在投產(chǎn)之初，生產(chǎn)鋼種主要以Q235B、Q195為主，隨著設(shè)備磨合及人員培養(yǎng)日趨成熟，該生產(chǎn)線已經(jīng)具備生產(chǎn)更高規(guī)格、高附加值產(chǎn)品[1-4]。

隨著軋材用途越來(lái)越廣且向高附加值產(chǎn)品延伸，客戶對(duì)軋材性能要求也越來(lái)越高，使煉鋼對(duì)成分及鋼中【O】、【N】等氣體含量的控制難度大大增加。為確保鑄坯質(zhì)量以及產(chǎn)品的加工性能，生產(chǎn)工藝由控氧向控鋁方向轉(zhuǎn)變，即以生產(chǎn)含鋁鋼為主。目前含鋁鋼生產(chǎn)需急需解決的問(wèn)題：①含鋁鋼澆鑄過(guò)程絮流嚴(yán)重，本質(zhì)是鋼中夾雜物控制問(wèn)題，由于鋼水絮流造成生產(chǎn)順行、產(chǎn)品質(zhì)量、中包包齡等受到嚴(yán)重制約；②鈣處理工藝的加入量和加入速度控制問(wèn)題；③鈣處理工藝的加入時(shí)機(jī)問(wèn)題。本文主要摸索板坯含鋁鋼鈣化處理工藝的實(shí)踐性與可行性，為煉鋼廠板坯連鑄生產(chǎn)提供實(shí)際指導(dǎo)[5-8]。

1 關(guān)鍵工藝研究

1.1 CaO-SiO2-Al2O3三元相圖研究

CaO-SiO2-Al2O3三元相圖（圖1）在冶金上的應(yīng)用非常廣泛，CaO、SiO2、Al2O3三種物質(zhì)的不同組成可以得到不同熔點(diǎn)、不同吸附能力。的爐渣。在本項(xiàng)目中，為使鋼包渣具有較低的熔點(diǎn)、較強(qiáng)的吸附能力，通過(guò)調(diào)節(jié)CaO、SiO2、Al2O3三種物質(zhì)的比例，以達(dá)到目標(biāo)渣系（圖1黃色區(qū)域），從而達(dá)到去除夾雜、提高鋼水純凈度的目標(biāo)。

1.2 含鋁鋼水口堵塞原因研究

水口堵塞主要是固態(tài)的鈣鋁酸鹽或者純的硫化鈣惡化了氧化鋁夾雜，能夠在水口燒結(jié)和結(jié)塊。氧化鋁夾雜、鈣鋁酸鹽和硫化鈣夾雜在連鑄期間結(jié)團(tuán)成塊，堵塞鑄機(jī)中間包水口，形成鑄流的早期中斷。水口堵塞遲早取決于鋼中夾雜的數(shù)量，有可能在開(kāi)澆后幾分鐘內(nèi)完全就堵塞水口。分析水口堵塞物發(fā)現(xiàn)，典型的成分就是固態(tài)鈣鋁酸鹽，主要組成為Al2O3和CaO。

圖1 CaO-SiO2-Al2O3三元相圖

1.3 脫氧與脫硫作用

鈣是煉鋼中常用的脫氧劑，由于鈣與氧具有極強(qiáng)的親和性，因此具有很強(qiáng)的脫氧能力，常用于鋼水的深度脫氧。在氧含量較低的鋼水中（氧含量低于10ppm時(shí)），鈣也有較強(qiáng)的脫硫效果，在本廠的含鋁鋼生產(chǎn)中，鋼中氧均控制在3ppm以內(nèi)，因此鈣處理具有較強(qiáng)的脫硫效果。

1.4 變質(zhì)作用

鈣對(duì)鋼中夾雜物的變質(zhì)具有顯著作用。鋼中加鈣后可以使氧化物、硫化物夾雜轉(zhuǎn)變成外包CaS的低熔點(diǎn)鈣酸鹽復(fù)合夾雜物，從而改善鋼的質(zhì)量。當(dāng)Ca/S＞0.3時(shí)，可將鋼中部分條狀的硫化物夾雜轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙畹腃aS或（CaS、Mn）S夾雜；當(dāng)Ca/S＞1.25時(shí)，鋼中硫化物夾雜可完轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙願(yuàn)A雜物，變質(zhì)后的雙相夾雜物內(nèi)心為鋁酸鈣，外面包CaS或（Ca、Mn）S，對(duì)鋼基體潤(rùn)濕性低、界面能高、接觸角大，故成球形。

1.5 合金化作用

在合金化方面的作用如可消除鑄鋼中的魏氏組織、細(xì)化晶粒、提高淬透性、善沖擊韌性、對(duì)元素晶界偏聚的影響等。

2 關(guān)鍵工藝操作控制

2.1 氧化物夾雜形態(tài)控制

圖2 底吹模式設(shè)定

圖3 鋼包底吹控制畫(huà)面

為控制鋼中氧化物夾雜形態(tài)，要對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理，把串簇狀A(yù)l2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐蔚匿X鈣酸鹽，以消除鋼中Al2O3的不利影響。隨著鈣處理程度的加深，CaO含量的增加，夾雜物沿著Al2O3→CaO·6Al2O3→CaO·Al2O3→CaO·Al2O3→（CaO·Al2O3）飽和→（xCaO·yAl2O3）+液態(tài)→CaO飽和的順序轉(zhuǎn)變，通過(guò)控制合適的鈣處理程度，得到液態(tài)鋁酸鈣12CaO·7Al2O3，達(dá)到解決水口堵塞問(wèn)題的目的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié)確定各造渣料加入量及鈣線加入量/速度如表1所示。

表1 輔料加入量

2.2 鋼包底吹工藝設(shè)定

為使鋼包底吹氬氣在出鋼及氬站造渣過(guò)程中發(fā)揮最大作用，通過(guò)大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集，根據(jù)不同鋼種的不同需求，設(shè)定底吹氬模式，實(shí)現(xiàn)底吹氬的全自動(dòng)-半自動(dòng)精確控制，具體控制情況如圖2和圖3所示。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)鈣處理工藝研究徹底解決含鋁鋼水口堵塞問(wèn)題，穩(wěn)定含鋁鋼生產(chǎn)，為生產(chǎn)高端板坯產(chǎn)品打好基礎(chǔ)。

（2）通過(guò)項(xiàng)目研發(fā)后，可實(shí)現(xiàn)公司產(chǎn)品由普向優(yōu)轉(zhuǎn)變，按每月優(yōu)鋼1.5萬(wàn)t、利潤(rùn)400元/t計(jì)算，年效益為7200萬(wàn)/元。

（3）產(chǎn)品由普轉(zhuǎn)優(yōu)，極大豐富公司產(chǎn)品，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)減少產(chǎn)品進(jìn)口，促進(jìn)地區(qū)發(fā)展，具有較高的社會(huì)效益。