供稿|陳貴和 / CHEN Gui-he

作者單位：福建三寶鋼鐵有限公司，福建 漳州 363000

內(nèi)容導(dǎo)讀成本控制是煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)。本文介紹了福建三寶鋼鐵為降低板坯Q235B生產(chǎn)成本，改變脫氧工藝路線，開發(fā)了板坯Q235B低成本煉鋼生產(chǎn)新工藝。在出鋼過程中使用合金脫氧，到吹氬站使用鋁線進(jìn)行二次脫氧，通過分步脫氧將出站[O]穩(wěn)定控制在30×10?6～50×10?6，可有效解決連鑄絮流問題且保證良好的產(chǎn)品質(zhì)量。新工藝執(zhí)行后，大幅度降低了生產(chǎn)成本，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

在煉鋼生產(chǎn)中為保證板坯產(chǎn)品質(zhì)量避免因鋼水的含氧量高而出現(xiàn)皮下氣泡等缺陷[1-2]，通常需要加入鋁錠、硅鋁鋇鈣等強(qiáng)脫氧劑來控制鋼水的脫氧深度[3]，不可避免地會(huì)出現(xiàn)Als及Al2O3等高熔點(diǎn)夾雜物澆注進(jìn)入中包以后附著在塞棒、上水口以及下水口等位置。此類夾雜物附著以后難以再被沖刷進(jìn)入鋼水，當(dāng)夾雜物聚集達(dá)到一定程度以后，即造成澆鑄過程中的絮流現(xiàn)象[4]。絮流產(chǎn)生以后控流不穩(wěn)，澆鑄液面劇烈波動(dòng)，極易造成卷渣，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致漏鋼。受液面波動(dòng)影響，連鑄拉速短時(shí)間內(nèi)大幅下降，造成鑄坯出現(xiàn)接頭及表面縱裂等缺陷，嚴(yán)重影響連鑄生產(chǎn)順行及鑄坯質(zhì)量控制。

為去除Al2O3等高熔點(diǎn)夾雜物，要求鋼包頂渣具有較強(qiáng)的吸附能力，因此需要加入石灰、渣洗料、電石等進(jìn)行爐外造渣[5]。雖然該工藝已相對(duì)成熟，但是在鋼水不經(jīng)過LF精煉的情況下，轉(zhuǎn)爐工藝控制困難、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效果不穩(wěn)定，造成連鑄絮流嚴(yán)重、生產(chǎn)事故頻繁、鑄坯成材率低、表面缺陷多、中包時(shí)間短等問題，生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重制約企業(yè)的發(fā)展。

低成本煉鋼新工藝

要解決煉鋼成本居高不下的問題，重點(diǎn)要解決不經(jīng)LF精煉的鋼水絮流控制和鑄坯質(zhì)量控制的問題[6-7]，而這兩者都與鋼水的脫氧深度息息相關(guān)。為控制鋼水絮流，需盡可能減少Al的加入，杜絕鋼水中Als的出現(xiàn)，這就要求鋼水中[O]盡可能高。實(shí)踐表明，當(dāng)鋼水中[O]＞30×10?6時(shí)，鋼水絮流基本得到控制，而當(dāng)鋼水中[O]超過50×10?6時(shí)，鑄坯易出現(xiàn)皮下氣泡，最終導(dǎo)致鋼帶表面縱裂和爛邊等問題[8]。因此，如何將鋼水中[O]穩(wěn)定控制在30×10?6～50×10?6[9-10]，是亟需攻克的難題。

成分設(shè)計(jì)

由于新工藝要求控制鋼水中氧含量較高，因此在進(jìn)行Q235B成分設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足國標(biāo)及軋鋼性能要求，更重要的是在要考慮各成分對(duì)鋼中CO平衡的影響。實(shí)踐證明，Si元素對(duì)C-O平衡起到至關(guān)重要的作用，隨著鋼中Si含量的提高，允許鋼中[O]含量隨之提高。綜合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定Q235B成分如表1。

表1 Q235B化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

脫氧工藝

在出鋼過程中加入鋁錠、硅鋁鋇鈣等強(qiáng)脫氧劑無疑能更好地降低鋼中氧含量，但是受冶煉終點(diǎn)不穩(wěn)定性影響，往往會(huì)出現(xiàn)脫氧劑加入過量的情況，最終導(dǎo)致鋼水氧過低而造成連鑄絮流。因此，為保證將鋼水中[O]穩(wěn)定控制在30×10?6～50×10?6，采用分步脫氧，即在出鋼過程用合金預(yù)脫氧，鋼水到氬站以后再用鋁線精確控制出站氧含量。

出鋼過程脫氧合金化

為精確控制到站鋼水氧含量，實(shí)驗(yàn)使用合金(硅鐵/硅錳)進(jìn)行脫氧，即在出鋼過程中不加任何鋁錠、硅鋁鋇鈣及其他脫氧劑，合金加入量如表2。

表2 合金加入量

跟蹤統(tǒng)計(jì)200爐出鋼過程純合金脫氧實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3。

表3 到站氧含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)出鋼碳含量一定時(shí)，鋼水到站[O]相對(duì)穩(wěn)定，在不同的出鋼條件下，平均氧含量在68×10?6～104×10?6之間波動(dòng)。

吹氬站脫氧控制

根據(jù)表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由于硅鐵/硅錳脫氧能力有限，在出鋼過程中完全依靠合金脫氧而不使用其他脫氧劑時(shí)，鋼水中[O]無法滿足質(zhì)量控制要求，但是在不同出鋼碳含量條件下，到站[O]波動(dòng)幅度較小，因此，可在吹氬站添加鋁線進(jìn)一步脫氧。跟蹤統(tǒng)計(jì)200爐不同出鋼條件下鋁線(?11 mm，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%)加入量及出站氧含量如表4。

表4 鋁線加入量及出站氧含量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)終點(diǎn)出鋼碳含量確定相應(yīng)的鋁線加入量，并根據(jù)出鋼溫度及爐渣氧化性情況進(jìn)行微調(diào)，如表4的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用分步脫氧后出站[O]含量控制相對(duì)穩(wěn)定，基本控制在30×10?6～50×10?6目標(biāo)范圍。

連鑄生產(chǎn)情況

采用原工藝生產(chǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)爐出站[O]控制不穩(wěn)定，造成連鑄液面波動(dòng)頻繁，波動(dòng)幅度在10～25 mm范圍。采用新工藝以后，轉(zhuǎn)爐出站[O]控制穩(wěn)定，鋼水潔凈度較高，連鑄液面波動(dòng)＜5 mm。在當(dāng)前生產(chǎn)中，液渣正常厚度(13±2) mm，當(dāng)液面波動(dòng)范圍超過液渣厚度時(shí)[11]，易造成漏鋼事故，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

軋鋼性能及內(nèi)部質(zhì)量分析

針對(duì)實(shí)驗(yàn)爐次隨機(jī)抽取5組不同規(guī)格試樣檢驗(yàn)力學(xué)性能及金相，如表5。

表5 帶鋼性能及金相

根據(jù)隨機(jī)抽取的樣品分析結(jié)果，新工藝生產(chǎn)的帶鋼力學(xué)性能均滿足國標(biāo)及內(nèi)控要求，如圖1和圖2所示，夾雜物為球狀氧化物夾雜0.5級(jí)，顯微組織是鐵素體加珠光體，其中珠光體含量很少，晶粒度為9.5級(jí)，與原工藝基本一致，均能滿足產(chǎn)品性能、質(zhì)量要求。

圖1 夾雜分析

圖2 顯微組織分析

成本分析

轉(zhuǎn)爐成本分析

新工藝相較于原工藝，在合金用量上略有上升，但是可以節(jié)省大量的石灰、渣洗料等輔料，如表6所示，新工藝合計(jì)成本降低6.95元/t。

表6 轉(zhuǎn)爐成本對(duì)比

連鑄成本分析

通過工藝優(yōu)化保證連鑄正常澆鑄，有效減少連鑄換套管次數(shù)，中包壽命由原來18 h提高至24 h，如表7所示，執(zhí)行新工藝后可降低成本(合計(jì))2.39元/t。另外，隨著生產(chǎn)順行及鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定，可有效減少外觀問題鑄坯，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

表7 連鑄成本對(duì)比

綜合轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)成本，執(zhí)行新工藝后可降低噸鋼成本9.34元/t。

結(jié)束語

(1)新工藝執(zhí)行后，可降低噸鋼成本9.34元/t，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)通過改變脫氧路線，在出鋼過程中使用合金脫氧，到吹氬站使用鋁線進(jìn)行二次脫氧，通過分步脫氧將出站[O]穩(wěn)定控制在30×10?6～50×10?6，可有效解決連鑄絮流問題，且保證良好的鋼帶質(zhì)量。