宋慧強(qiáng)

（河鋼承鋼板帶事業(yè)部，河北 承德 067002）

承鋼提釩鋼軋二廠生產(chǎn)工藝路線為：含釩鐵水-鐵水脫硫-轉(zhuǎn)爐提釩-轉(zhuǎn)爐煉鋼-吹氬站-LF精煉爐-連鑄-1780熱軋卷板。C380CL鋼種初期精煉試驗(yàn)生產(chǎn)，由于半鋼煉鋼的工藝特殊性以及缺乏對(duì)硅、鈦成分同時(shí)精確控制的經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了精煉初期成渣晚，造白渣困難，回硅難控制，鈦收得率極不穩(wěn)定等情況，制約著承鋼低硅含鈦鋼品種開發(fā)進(jìn)展[1]。

1 C380CL初期精煉情況

1.1 精煉原理及性能指標(biāo)

LF爐精煉具有脫氧脫硫、調(diào)節(jié)成分溫度、去除夾雜物等冶金功能，其中脫硫反應(yīng)在脫氧充分的情況下也具備了增硅反應(yīng)的熱力學(xué)條件。LF精煉脫硫反應(yīng)時(shí)在底吹氬強(qiáng)烈攪拌作用下，除了完成脫硫任務(wù)外，為增硅反應(yīng)提供了良好的動(dòng)力學(xué)條件，促進(jìn)了增硅。目前國(guó)內(nèi)各鋼廠在生產(chǎn)中均通過強(qiáng)化鐵水脫硫預(yù)處理，減輕LF爐的脫硫負(fù)擔(dān)；采取優(yōu)化轉(zhuǎn)爐擋渣效果最低限度地降低轉(zhuǎn)爐下渣量等措施降低LF爐處理過程的增硅量，盡管如此各鋼廠仍存在硅超標(biāo)現(xiàn)象。我廠特殊的半鋼煉鋼工藝導(dǎo)致了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧化性高于普鐵煉鋼，脫氧及回硅較普鐵煉鋼更難控制，在加入還原性極強(qiáng)的鈦鐵時(shí)，回硅極難控制[2]。

1.2 C380CL成分控制要求

如表1。

表1 C380CL成分控制要求

1.3 精煉工藝流程

圖1 LF爐精煉工藝流程

2 低硅低硫鋼精煉工藝分析

2.1 含釩鐵水雙聯(lián)工藝煉鋼的影響

承鋼由于獨(dú)特的釩鈦資源特點(diǎn)，致使高爐爐溫控制低，鐵水硅、鈦含量低，硫含量較高。因資源特點(diǎn)承鋼煉鋼采用提釩—煉鋼雙聯(lián)工藝，特殊的煉鋼工藝造成渣系單一、化渣困難，轉(zhuǎn)爐脫硫率偏低，致使轉(zhuǎn)爐出鋼[S]平均在0.030%左右。轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水[C]含量較低，脫氧合金化以后的[O]含量常達(dá)到50～80×10-6，尤其是澆次第一爐氧化性極強(qiáng)，精煉過程脫氧生成的脫氧產(chǎn)物量大；而終渣FeO高，尤其下渣量過大爐次給精煉造白渣工藝帶來很大的困難[3]。針對(duì)低碳低硅的特點(diǎn)，LF爐主要采用鋁粉、鋁線脫氧，脫氧生成的產(chǎn)物為高熔點(diǎn)AL2O3，未充分上浮排除則殘留在鋼水中形成較大危害，由于精煉周期較長(zhǎng)及脫氧程度控制不理想導(dǎo)致回硅現(xiàn)象比較嚴(yán)重，并且強(qiáng)還原性的鈦合金加入使硅成分更難控制。

2.2 精煉過程工藝分析

（1）低硅低硫Al鎮(zhèn)靜鋼脫硫回硅分析：

1590℃時(shí)，△G0=-658027.31+107.1×（1590+273）=-458500＜0

上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，鋼渣中的SiO2被鋼水中的Al還原到鋼水中增加了鋼水中Si的含量。

脫硫反應(yīng)：

對(duì)于脫硫反應(yīng)來講，其反應(yīng)的平衡常數(shù)為：

溫度一定時(shí)，K是一個(gè)常數(shù)，因此在鋼水溫度和a[Al]一定時(shí)，aCaO/越大則aCaS/a[S]越大，而aCaS/a[S]可以近似的認(rèn)為是硫的分配比，因此當(dāng)鋼水溫度和鋼中Als一定時(shí)，aCaO/越高，則鋼水中的硫被脫除得越徹底。

（2）根據(jù)以上SPHC鋼種生產(chǎn)的分析，低硫鋁鎮(zhèn)定鋼脫硫與回硅存在上述關(guān)系，由于C380CL不但為低硫鋁鎮(zhèn)靜鋼，且為提高焊接性能，需加入鈦合金，鈦合金的強(qiáng)還原性在加入后會(huì)再次與硅進(jìn)行反應(yīng)，根據(jù)與北科大教授交流在鋼水與渣子脫氧未達(dá)到平衡之前，鋼水與渣子界面存在如下反應(yīng)：

（3）低硅低硫鋁鎮(zhèn)靜鋼脫硫影響因素分析。

3 C380CL精煉生產(chǎn)分析及優(yōu)化措施

3.1 精煉渣系確定

運(yùn)用渣系相圖確定終渣最優(yōu)配比：考慮半鋼煉鋼的特殊性，以及低碳低硅鋼種的特點(diǎn)，在深脫硫的情況下，很難控制精煉過程回硅，并且由于精煉過程大量使用鋁脫氧劑，生成的Al2O3較多，所以只有從CaO-Al2O3相圖中找出具有較好的脫硫效果和有利于對(duì)上浮Al2O3等脫氧產(chǎn)物的同化和吸收的終渣組成。

根據(jù)低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼的特點(diǎn)，將精煉終渣成分設(shè)定為12CaO·7Al2O3生成區(qū)域，在該區(qū)域，Al2O3含量為30%左右或CaO%/Al2O3%=1.8左右時(shí)存在Ls較高的區(qū)域，并且在該區(qū)域精煉渣熔點(diǎn)較低，有利于與夾雜的結(jié)合。更重要的是，在這種渣系條件下由SiO2引起的鋼水中[Al]的再氧化趨勢(shì)能得到抑制[4]。所以，設(shè)計(jì)精煉終渣組成為：wt%CaO=55～60；wt%SiO2=4～7；wt%Al2O3=28～32，wt%CaO/wt%Al2O3=1.7～1.9。具體渣料配比采用倒推分析法得到渣料配比方案。

圖2 CaO-Al2O3-SiO2三元渣系硫分配比(1600℃，[Al]=300ppm,(MgO)=5%)[1]

通過對(duì)SPHC精煉終渣渣系的理論分析，結(jié)合物料使用情況，最終確定了低硅精煉渣+石灰+少量螢石+少量電石的渣料組成，LF爐過程持續(xù)以鋁粉加電石脫氧保持白渣的時(shí)間。確定渣料以石灰、低硅精煉渣、埋弧渣、電石為造渣料。

3.2 回硅控制措施

由于初期生產(chǎn)補(bǔ)鈦均采取一次粗調(diào)、二次精調(diào)的操作方式，由于一次、二次調(diào)整的鈦收得率極不穩(wěn)定，導(dǎo)致對(duì)于成品鈦成分的控制把握不好，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)因鈦成分超標(biāo)導(dǎo)致成分不合，本次采取以下。

（1）精煉C380CL鋼種要求硅≤0.05%，由于一次補(bǔ)鈦過程中由于鈦元素具有較強(qiáng)的還原能力，渣中的氧化硅被還原進(jìn)而增加鋼水中的硅導(dǎo)致硅超標(biāo)，（一次補(bǔ)鈦時(shí)機(jī)為渣子已還原為白渣，但并未達(dá)到鋼水與渣子脫氧平衡）。

（2）創(chuàng)造穩(wěn)定的補(bǔ)鈦條件，制定一個(gè)可執(zhí)行的參考條件，利于班組確定補(bǔ)鈦的時(shí)機(jī)，確?？梢苑€(wěn)定鈦鐵的收得率，確?？梢砸淮窝a(bǔ)鈦命中目標(biāo)。

（3）實(shí)現(xiàn)鈦鐵加入后不再進(jìn)行強(qiáng)攪拌甚至不再進(jìn)行流量大于500NL/min的攪拌操作，不再提供SiO2+Ti=Si+TiO2反應(yīng)劇烈進(jìn)行的環(huán)境。

（4）統(tǒng)計(jì)二次補(bǔ)鈦的收得率，為鈦成分一次命中提供科學(xué)的收得率參考值，確保在后期一次補(bǔ)鈦可準(zhǔn)確命中成分目標(biāo)。

3.3 進(jìn)站條件優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐工序通過優(yōu)化擋渣措施，將下渣量控制在100mm以下，提高轉(zhuǎn)爐出站溫度，LF爐采取提高埋弧效果，縮短升溫時(shí)間，盡量減少過程增碳。LF爐自制測(cè)渣器，精確測(cè)量渣厚，選取代表性進(jìn)站渣樣作為氧化性強(qiáng)弱的對(duì)比，更為精確的估計(jì)脫渣中氧所需脫氧劑用量，以保證不因?yàn)檫^量使用脫氧劑造成嚴(yán)重回硅。采取鋼渣同時(shí)脫氧，以沾渣和定氧來監(jiān)測(cè)鋼渣脫氧的平衡程度，以鋼渣脫氧平衡為脫氧標(biāo)準(zhǔn)，鈣處理前以成渣為玻璃渣與白渣之間狀態(tài)即可，防止過量脫渣中氧導(dǎo)致回硅。

3.4 精煉過程操作優(yōu)化

（1）本鋼種使用透氣性好的包，全程執(zhí)行不高于1500NL/min的操作，并且按加料、一次翻攪、二次翻攪、補(bǔ)鈦后翻攪遞減的氬氣控制，具體目標(biāo)為加料旁吹，一次翻攪1500NL/min，二次翻攪1000NL/min，補(bǔ)鈦后翻攪500NL/min，在進(jìn)站硫不高于0.030%的情況下時(shí)間分別為5min，3min，2min控制。

（2）操作核心為一次補(bǔ)鈦命中，補(bǔ)鈦時(shí)機(jī)選擇在本爐爐渣脫氧完全，最佳為2mm～4mm厚的薄壁青瓷渣狀，除鈦外的其它鋼水成分均已調(diào)整好，完成最后一次升溫，ALs已完成最后一次調(diào)整，此時(shí)通過沾渣后一次補(bǔ)加鈦鐵，鈦鐵綜和收得率按76%計(jì)算，一次補(bǔ)加后采用500NL/min翻攪2min后即可調(diào)氬氣至50NL/min進(jìn)行弱吹氬。

（3）本鋼種關(guān)鍵點(diǎn)是保持一次翻攪后至補(bǔ)鈦前的精煉渣脫氧穩(wěn)定，不出現(xiàn)渣子脫氧完成后又再次氧化或鋼水與渣子脫氧不平衡的問題。由于鈦元素較為活潑，吸收率不穩(wěn)定，創(chuàng)造合適的鈦鐵加入時(shí)機(jī)是核心。

圖3 精煉終渣樣

4 結(jié)論

本操作法杜絕了二次補(bǔ)鈦周期長(zhǎng)的問題，實(shí)現(xiàn)了縮短精煉周期的目的。鈦鐵有原來每爐300kg消耗降低到200kg，降低消耗33.3%的鈦鐵。摸索出穩(wěn)定的收得率，杜絕了因鈦、硅成分不合改判或判為廢品的事故。

初期生產(chǎn)的為標(biāo)號(hào)1的爐次，通過優(yōu)化前后精煉渣樣的變化可以發(fā)現(xiàn)，渣中二氧化硅被還原到鋼水中，渣中二氧化硅量減少，渣中的二氧化鈦量增加，印證本鋼中精煉過程中存在SiO2+Ti=Si+TiO2的反應(yīng)。標(biāo)號(hào)2、3的爐次為采取以上方法生產(chǎn)的爐次，通過前后渣樣變化可以發(fā)現(xiàn)，渣中二氧化硅不存在被大量還原的現(xiàn)象，而渣中的二氧化鈦也不再大量增加，效果顯著。