孫福來

（天津鋼鐵集團有限公司，天津 300301）

0 引言

天津鋼鐵集團有限公司（下稱天鋼）煉鋼廠裝備有3 座120t 頂?shù)讖痛缔D爐，3 座120t LF 爐，1 座120t VD 爐，2 臺方圓坯連鑄機，2 臺板坯連鑄機，設備裝備水平較高，這為品種鋼冶煉提供有利條件。天鋼根據(jù)現(xiàn)有工藝、裝備對H08A 焊絲鋼進行了開發(fā)。H08A 屬于低碳鋼，同時要求鋼中硅含量低，轉爐終點鋼水氧含量高，這就使得后面工序如果鋼水保護隔絕做的不好，一旦接觸空氣，就很容易增氧。因此在整個冶煉過程中控制好鋼水氧含量是開發(fā)H08A焊絲鋼的關鍵。

本文結合天鋼現(xiàn)有煉鋼裝備和H08A焊絲鋼的特點制定了生產(chǎn)工藝路線，對H08A 焊絲鋼成分控制要求進行了分析，同時對H08A 焊絲鋼生產(chǎn)過程中的難點問題進行了探討，從轉爐工藝操作、鋼水氧含量控制、脫氧工藝等方面制定了相應的優(yōu)化措施，并對生產(chǎn)實踐效果進行了總結。

1 H08A焊絲鋼生產(chǎn)工藝路線

H08 系列焊絲鋼根據(jù)S、P 含量不同分為A、E、C 3 級，H08A 在H08 系列焊絲鋼中的硫、磷含量要求不是很高。因此，根據(jù)H08A 鋼種特點和成分控制要求制定了煉鋼工藝路線，天鋼H08A 煉鋼產(chǎn)生工藝路線如圖1所示。

圖1 H08A煉鋼生產(chǎn)工藝路線

2 H08A焊絲鋼冶煉控制要求

2.1 成分控制要求

2.1.1 C成分控制

焊絲鋼中如果C 含量過高，焊縫的裂紋傾向增加，而且沖擊韌性下降，但是C 含量過低就會導致焊絲過軟，焊藥擠壓困難，焊縫的金屬強度不夠。因此H08A 鋼C 含量要求控制在0.06～0.08%的范圍。實際我們將C 成分設定在≤0.08%，0.06～0.08%作為內(nèi)控要求。

當轉爐出鋼C 成分小于0.04%時，可根據(jù)實際冶煉情況適當加入鋁進行脫氧；而當碳成分不小于0.04%時，可不加鋁塊，靠鋁錳鐵中鋁進行鋼水脫氧。如果碳成分過低時，可根據(jù)實際冶煉情況在出鋼過程中適當加入增碳劑。

2.1.2 Si、Mn成分控制

Si 成分在鋼中會影響焊絲鋼的冷拔加工性能，并降低焊絲鋼的焊縫塑性。因此，H08A 鋼的Si 成分要求不大于0.03%。

Mn 成分在鋼中可以提高焊絲鋼的焊縫抗拉強度，同時提高塑形、韌性以及焊縫的抗裂能力，因此，H08A鋼的Mn成分設定為0.45～0.57%。

鋼水中的Si、Mn 等主要元素是通過配加合金來進行成分控制的。在合金化操作中，通過合金中C 的質(zhì)量分數(shù)計算，使用中碳錳鐵和鋁錳鐵來進行鋼水中增Mn，并根據(jù)冶煉的終點C 含量，合金增C應符合碳成分控制要求。需要注意的是在配合金時應注意終點鋼水中的殘Mn含量。

2.1.3 S、P成分控制

S含量越高，焊絲鋼焊縫的熱裂傾向越大，而且更容易使焊縫產(chǎn)生氣孔。而P 含量越高，焊縫的冷裂傾向增大，同時低溫沖擊性能降低。另一方面，在H08 類鋼材中，根據(jù)S、P 含量的不同對此類鋼進行了分級，磷、硫含量越低，鋼種的級別越高。因此冶煉H08A時，要求S、P含量要求不大于0.025%。

綜上所述，焊絲鋼H08A 化學成分為表1 所示。另外由于工藝路線不過精煉，而且沒有鐵水預處理的情況下，只能要求鐵水中硫含量要小于0.025%。實際生產(chǎn)實踐中，鐵水中硫成分控制穩(wěn)定，符合生產(chǎn)要求。

表1 H08A化學成分

2.2 轉爐終點溫度控制要求

焊絲鋼H08A 由于低碳低硅，因此液相線溫度相對于其他鋼種要高許多，而且設定工藝要求不過LF 精煉，這就使得轉爐終點溫度不能太低。但是轉爐終點溫度過高，會降低磷在鋼-渣中的分配比，影響鋼水脫磷，這就要求鋼水在冶煉過程中要為脫磷創(chuàng)造有利條件。

因此在實際冶煉前期，需要操槍工降低槍位，快速提高熔池溫度，以實現(xiàn)前期快速成渣，這樣可在脫磷的有效溫度1450～1500℃時，實現(xiàn)高效脫磷。隨著熔池溫度的升高，會降低磷在鋼-渣中的分配比，出現(xiàn)“返磷”現(xiàn)象，但是生產(chǎn)實踐證明，良好的轉爐渣控制可以彌補終點溫度高帶來的不利影響。

2.3 轉爐造渣控制要求

脫磷是H08A 冶煉工藝的最重要任務，而造渣是鋼水脫磷的關鍵。普遍認為，高的渣堿度、高的氧化性、大渣量，較低的鋼水溫度是鋼水有效脫磷的條件，但是在一般煉鋼過程中，渣的堿度過高，會造成渣的粘度過高、流動性不好，反而不利于脫磷。因此在H08A 冶煉過程中，我們要控制加入的造渣料，使轉爐渣穩(wěn)定到合適的堿度，另一方面可以通過加入鐵礦或采用高槍位供氧來增加渣的氧化性[1]，使轉爐渣盡量達到有效脫磷的目的。表2 是冶煉焊絲鋼H08A時轉爐終點渣樣的分析。

表2 焊絲鋼H08A轉爐終點渣樣

2.4 鋼水脫氧控制要求

H08A 焊絲鋼由于含C 量、含Si 量低，鋼水極易吸氧，如果用鋁進行鋼水脫氧，鋼水中氧很難控制，吸氧過多會產(chǎn)生皮下氣泡，另外，在澆鑄過程中氧會與鋼水中鋁反應，生成氧化物，使水口處結瘤，造成澆鑄中斷。因此，使用鋁錳鐵代替鋁進行鋼水脫氧。在使用鋁錳鐵的過程中，要考慮其錳含量來配高碳錳鐵。

為了使操作更為簡便，轉爐爐后（已進行脫氧合金化3 分鐘后）需定氧，目標控制范圍50～200ppm。根據(jù)定氧結果，在吹氬喂絲站進行喂鋁線操作，喂鋁線結束后3 分鐘，再次定氧，定氧達到35～55ppm 的目標值后，立即加覆蓋劑，同時必須保證軟吹效果和不小于8分鐘的軟吹時間。

3 H08A生產(chǎn)中的問題及解決方案

3.1 轉爐終點控制問題

由于H08A 鋼生產(chǎn)工藝設計不經(jīng)過LF 精煉的，因此轉爐終點控制成為冶煉H08A的關鍵。在實際生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)的問題主要體現(xiàn)在三個方面：

3.1.1 終點磷的控制

由于焊絲鋼H08A 鋼種和生產(chǎn)工藝特點，要求轉爐終點出鋼溫度要控制到較高的溫度。而提高了終點出鋼溫度，就意味著熔池溫度升高，也就降低了磷在渣中的分配系數(shù)，對鋼水脫磷不利。但鋼水溫度的升高有利于降低轉爐渣的粘度，使石灰熔化更容易，這又是有利于轉爐脫磷的，但是隨著轉爐渣粘度的降低，出鋼也更容易出現(xiàn)下渣現(xiàn)象，造成鋼水回磷。

3.1.2 終點溫度的控制

根據(jù)H08A 鋼種的液相線溫度反推吹氬站溫度和鋼水脫氧合金化后溫度，以及轉爐終點溫度，同時在整個生產(chǎn)工序中要考慮出鋼過程的溫降、脫氧合金化產(chǎn)生的溫降、鋼包與鋼水溫度差異產(chǎn)生的溫降、吊運過程產(chǎn)生的溫降、喂線軟吹造成的溫降等因素，最終設定轉爐終點溫度在1650～1680℃。

在實際生產(chǎn)過程中，轉爐吹煉后期有部分爐次溫度大于1700℃，最高溫度爐次達到1723℃。過高的轉爐終點溫度除了影響關鍵工藝的執(zhí)行，還不利于生產(chǎn)節(jié)奏。

3.1.3 脫氧劑的加入

轉爐出鋼時，當鋼水鋪滿包底時首先加入鋁塊，然后按鋁錳鐵、中碳錳鐵的順序加入，最后對鋼水進行測溫、取樣、定氧，鋼水氧目標為50～200ppm。如果定氧結果小于50ppm，連鑄澆鑄過程會產(chǎn)生大量結瘤，造成澆鑄中斷。H08A 鋼種澆鑄過程中塞棒開度趨勢圖如圖2所示。由圖2可以看出H08A 鋼種澆鑄過程中塞棒開度一直是上升趨勢，這說明澆鑄過程中水口因結瘤在不斷縮小。

圖2 澆鑄過程連鑄塞棒趨勢圖

3.2 轉爐終點控制問題解決方案

針對上述問題，提出相應的解決方案：

（1）加強操槍工技術水平，使渣堿度達到2.5～3.5，不要太大渣量，適量加入鐵皮調(diào)節(jié)渣的氧化性，最終達到彌補因轉爐出鋼溫度過高造成的不利于脫磷的目的。

（2）對于轉爐終點出鋼溫度高、磷符合出鋼要求的爐次，可加入返礦進行降溫，并對鋼水進行補吹約30 秒；對于出鋼溫度高且脫磷不符合出鋼要求的爐次，加入石灰石和石灰（根據(jù)實際冶煉情況加入）進行降溫、脫磷；對于出鋼溫度不高且脫磷不符合工藝要求的，加入石灰來增加堿度脫磷（加入量根據(jù)實際情況加入）。

另外，如果鐵水磷含量過高，通過經(jīng)驗分析，認為不能通過單渣工藝達到的去除磷的目的，根據(jù)需要還可以采用雙渣冶煉工藝，通過倒掉部分含磷量高的前期渣并二次造渣，使H08A 鋼終點溫度和磷含量達到出鋼要求。

（3）為防止鋼水中氧含量過低，規(guī)定爐后脫氧劑最多加3 袋（30Kg）。生產(chǎn)實踐證明，一般情況爐后出鋼氧含量控制在100～200ppm，對于個別爐次超過200ppm 的爐次，根據(jù)每米鋁線去氧量，在爐后吹氬喂絲站調(diào)整鋁線喂入量，實現(xiàn)最終氧含量35～55ppm的控制目標。

4 生產(chǎn)實踐結果

4.1 化學成分情況

在實際生產(chǎn)時，由于H08A 焊條鋼設計的工藝路線不過精煉，轉爐終點成分控制是H08A 生產(chǎn)的重要控制環(huán)節(jié)。因此，化學成分方面應同時關注成品成分和轉爐終點成分。生產(chǎn)試驗爐次的轉爐終點成分見表3，相對于的成品成分見表4。

表3 轉爐終點成分

表4 成品成分

4.2 低倍情況

對H08A 焊絲鋼鑄坯取低倍樣觀察，低倍情況良好，符合客戶需求（見圖3）。

圖3 H08A低倍照片

4.3 性能指標情況

對H08A 焊絲鋼盤條進行取樣分析，各性能指標符合質(zhì)量要求（見表5）。

表5 H08A性能檢測指標

5 結語

H08A 焊絲鋼的生產(chǎn)實踐表明，不過LF 精煉爐，采用轉爐+吹氬喂絲工藝生產(chǎn)H08A焊絲鋼是可行的，產(chǎn)品的化學成分、低倍質(zhì)量以及盤條性能指標完全能夠滿足標準規(guī)定和用戶需求，也為今后品種開發(fā)提供了經(jīng)驗借鑒。

（1）由于此鋼種的特點和工藝路線設定的限定，轉爐終點控制成為整個冶煉環(huán)節(jié)的關鍵點。通過制定合理的造渣和補吹制度，更好的實現(xiàn)了H08A 焊絲鋼的轉爐終點控制目標，其中包括工藝要求的出鋼溫度和轉爐終點碳、磷成分的準確控制。出鋼碳控制在0.04～0.06%的范圍，出鋼磷控制在0.018%，能夠滿足成品鋼的成分要求。

（2）通過低倍和軋制性能指標顯示，冶煉的焊絲鋼H08A符合產(chǎn)品質(zhì)量要求，達到客戶使用標準。

（3）此次通過對焊絲鋼工藝開發(fā)的實踐，為今后開發(fā)更高級別的焊絲鋼或是類似鋼種開發(fā)提供寶貴經(jīng)驗。