李興崗 包從佼 蔣濟(jì)軍 尹志勇 李俊龍

（玉溪新興鋼鐵有限公司）

1 前言

隨著云南省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整，省內(nèi)鋼材市場對板材的需求量逐年上升，近年來年均增幅達(dá)20 %以上；但當(dāng)前昆鋼的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是以建筑鋼為主，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，在日趨激烈的市場競爭中已不具備競爭力；為優(yōu)化公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升公司產(chǎn)品綜合競爭能力，決定開展玉鋼板坯提速增質(zhì)的研究，提高中寬帶系列產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量，使其更能適應(yīng)市場競爭的發(fā)展戰(zhàn)略需要。

根據(jù)熱軋板帶材的發(fā)展形勢，板帶的外觀“美”已成為市場競爭的重要指標(biāo)。熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)主要包括尺寸與形狀精度、表面質(zhì)量、力學(xué)性能三個(gè)方面。連鑄坯的質(zhì)量很大程度上決定著帶鋼力學(xué)性能、表面質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，板坯經(jīng)常出現(xiàn)外形及質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致帶鋼破邊率、冷彎裂紋率較高。玉鋼煉鋼目前主要生產(chǎn)180 mm×500 mm ～180 mm×710 mm 斷面的板坯，但連鑄生產(chǎn)過程中，澆鑄速度一直局限于1.2 m/min ～1.3 m/min，很難繼續(xù)有更高的突破。拉速過低、鑄坯質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響到板坯的生產(chǎn)效率，同時(shí)造成帶鋼降價(jià)銷售、玉帶形象受損。針對以上原因?qū)Π迮魃a(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化，充分釋放板坯鑄機(jī)產(chǎn)能并提高鑄坯質(zhì)量。

2 連鑄坯質(zhì)量缺陷及影響鑄機(jī)提速的原因分析

2.1 連鑄坯質(zhì)量缺陷原因分析

從帶鋼產(chǎn)品存在冷彎裂紋、破邊等情況，檢查連鑄坯是否存在質(zhì)量缺陷，對100 爐鋼約5 500噸鋼進(jìn)行鑄坯表面質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)部分連鑄坯存在表面裂紋，輕微鼓肚、劃痕等外形缺陷，如圖1所示。

圖1 缺陷鑄坯外觀

從鑄坯低倍酸浸樣中可以看出，鑄坯存在內(nèi)部缺陷，有細(xì)條狀硫化物、球型或不規(guī)則形狀的氧化物、中心偏析、中心裂紋等，如圖2 所示。

圖2 板坯低倍組織

（1）分析鑄坯外觀缺陷，鑄坯存在局部縱裂紋，由于澆鑄過程結(jié)晶器液面不穩(wěn)定、鋼中硫元素超標(biāo)造成。鑄坯鼓肚由于鑄坯導(dǎo)向區(qū)域輥縫調(diào)整不當(dāng)，設(shè)備檢修不到位造成。表面劃痕是由于澆鑄過程中段位堆渣，鑄坯冷卻狀況不好造成的。應(yīng)規(guī)范優(yōu)化澆鑄工藝，強(qiáng)化連鑄設(shè)備檢修，保證鑄坯外觀尺寸。

（2）非金屬夾雜物對鋼材的性能會(huì)造成不良影響，鋼中非金屬夾雜物含量高，會(huì)使鋼的加工性能變壞，破壞鋼材的連續(xù)性，形成裂紋源。煉鋼應(yīng)盡量去除硫元素，減少硫化物量，提高鋼材的性能。煉鋼廠脫硫任務(wù)主要在脫硫站，應(yīng)優(yōu)化脫硫工藝，提高脫后硫的合格率及穩(wěn)定性。同時(shí)，應(yīng)提高轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)合格率，降低鋼水的氧化性，減少脫氧產(chǎn)物的產(chǎn)生。適當(dāng)延長吹氬時(shí)間，讓夾雜物充分上浮。澆鑄過程規(guī)范操作，減少澆鑄操作不當(dāng)產(chǎn)生的夾雜物。

（3）鑄坯中存在中心偏析、中心裂紋，產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，從可知可控角度淺析，鑄坯中心呈不連續(xù)的黑點(diǎn)，由硫化物含量高、澆鑄溫度偏高造成。應(yīng)盡量去除有害元素硫、控制合理的澆鑄溫度。

2.2 影響鑄機(jī)提速的原因分析

（1）生產(chǎn)過程中，連鑄坯成分的硫含量不穩(wěn)定，存在硫超標(biāo)的情況，硫高會(huì)因“熱脆”導(dǎo)致裂紋發(fā)生漏鋼事故，硫含量超內(nèi)控的爐次拉速只能控制在1.0 m/min 以下，成品硫高成為鑄機(jī)提速的卡點(diǎn)。

（2）生產(chǎn)中偶有結(jié)水口的現(xiàn)象，更有甚者把水口結(jié)死，鑄機(jī)非計(jì)劃停澆，影響鑄機(jī)的生產(chǎn)。結(jié)水口嚴(yán)重爐次，停澆后對水口拆解，水口中存在高熔點(diǎn)物質(zhì)Al2O3，如圖3 所示，說明脫氧產(chǎn)物上浮不良，喂入Al 線超量，鋼水脫氧過度，可澆性差。影響鑄機(jī)的正常生產(chǎn)，對提高鑄機(jī)的產(chǎn)量不利。

圖3 中包下水口異物

（3）1#板坯連鑄機(jī)機(jī)型為二機(jī)二流直弧型連續(xù)彎連續(xù)矯直板坯連鑄機(jī)，該設(shè)備投產(chǎn)已使用近16 年的時(shí)間，設(shè)備老化及設(shè)計(jì)技術(shù)落后。在生產(chǎn)過程中，機(jī)械振動(dòng)振幅精度低，左右偏擺弧度較大，鑄坯易產(chǎn)生縱向及橫向裂紋，在拉速1.15 m/min ～1.20 m/min 時(shí)存在設(shè)備共振現(xiàn)象，該現(xiàn)象經(jīng)過多次調(diào)整改進(jìn)后仍然得不到有效解決，該機(jī)械振動(dòng)拉速一直無法得到根本性提高，且設(shè)備維修率高，維修成本較大。同時(shí)由于設(shè)備所處地點(diǎn)狹窄且空間受限，設(shè)備的點(diǎn)檢、維護(hù)非常困難。由于點(diǎn)檢困難，冷卻及潤滑不到位導(dǎo)致振動(dòng)減速機(jī)、蝶環(huán)、板簧等損壞的情況時(shí)有發(fā)生，從而被迫更換振動(dòng)框架或?qū)е律a(chǎn)中斷。給設(shè)備維護(hù)、檢修、生產(chǎn)帶來較大影響，板坯連鑄機(jī)作業(yè)率低。

3 板坯提速增質(zhì)的措施

3.1 優(yōu)化脫硫工藝

由于釩鈦礦冶煉的特點(diǎn)，鐵水經(jīng)常出現(xiàn)低溫、高硫情況。鐵水脫硫的重任體現(xiàn)在煉鋼脫硫站，噴吹脫硫的脫硫效率、脫后硫的合格率直接影響鋼坯中的硫含量。針對鐵水成分、溫度不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，優(yōu)化脫硫劑的配比、脫硫工藝參數(shù)及開展?fàn)t后洗渣脫硫等工作，保證成品硫穩(wěn)定、合格。

（1）優(yōu)化脫硫劑配比

通過對標(biāo)找差，發(fā)現(xiàn)玉鋼的脫硫劑用量大，脫后硫不穩(wěn)定，扒渣鐵損高、脫硫效率低。為了提高脫硫效率，玉鋼煉鋼廠協(xié)同昆鋼濮耐公司共同對脫硫劑的質(zhì)量進(jìn)行改善，經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)對比，有目的的調(diào)整脫硫劑的成分配比，找到脫硫效率較高的成分配比，降低了脫硫劑的用量，提高了脫硫效率。為降低生產(chǎn)成本，脫硫劑采用成本最低的CaO 系。根據(jù)CaO 脫硫的特點(diǎn)，從提高脫硫劑CaO 含量及活性度；增加CaF2含量，破壞石灰粉粒表面生成致密的硅酸二鈣（2CaO·SiO2）；提高脫硫劑的細(xì)度，增加比表面積；加入提高硫活度的元素Al 等方面入手，試驗(yàn)出脫硫能力更強(qiáng)的脫硫劑。

（2）優(yōu)化噴槍槍位

生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)脫后硫不高，但倒?fàn)t硫高的情況，排除廢鋼及加入輔料等因素的影響，發(fā)現(xiàn)存在脫后硫不具代表性，鐵包中的噴吹鐵水不均勻的情況。在不產(chǎn)生噴濺的前提下，噴槍槍位插入深度應(yīng)盡量加大，在包底不留死角，使脫硫劑和鐵水充分混合反應(yīng)，保證噴吹脫硫的動(dòng)力學(xué)條件，噴槍插入深度直接影響到脫硫效果。經(jīng)過跟蹤實(shí)踐：鐵水在鐵包內(nèi)的凈空高度需保證≥500 mm，脫硫噴吹槍位距包底的距離控制在100 ～150 mm，脫后硫代表性較強(qiáng)。

（3）爐后造渣脫硫

玉鋼沒有精煉爐，出鋼后處理手段有限，生產(chǎn)節(jié)奏緊張時(shí)，偶有倒?fàn)t硫高的現(xiàn)象，開展?fàn)t后渣洗脫硫操作，經(jīng)過現(xiàn)場跟蹤研究，倒?fàn)t終點(diǎn)硫高，需要進(jìn)行爐后渣洗脫硫的爐次，要求提高終點(diǎn)出鋼溫度10 ℃以上，加入渣洗料后吹氬要求軟吹7 min，使用包蓋蓋住，減少與空氣接觸，盡量營造還原氣氛，造白渣。石灰加入量按100 ～200 kg/爐控制，保證石灰充分熔化是關(guān)鍵；爐后鋁線加入量嚴(yán)格按氬前氧參考值控制，確保吹氬時(shí)間，防止鑄機(jī)出現(xiàn)結(jié)水口現(xiàn)象。

3.2 煉鋼終點(diǎn)及吹氬工藝控制

玉鋼采用提釩煉鋼模式，熱量不足，鋼水氧化性強(qiáng)，經(jīng)常出現(xiàn)氧含量不穩(wěn)定的情況，氬后氧含量控制過高，板材上出現(xiàn)破邊的概率高；脫氧過深則導(dǎo)致鋼水氧含量偏低，可澆性差，澆鑄過程中Al2O3熔點(diǎn)（2 030 ℃）過高，在澆鑄過程中凝固析出，造成中包插入水口“結(jié)水口”澆鑄不暢的現(xiàn)象，同時(shí)由于吹氬操作的不規(guī)范，容易導(dǎo)致鋼水溫度、成分不均勻，鋼水夾雜物不能充分上浮，影響鋼水質(zhì)量。為解決上述問題，開展優(yōu)化煉鋼脫氧吹氬工藝，以保證鋼水質(zhì)量。

（1）降低鋼水終點(diǎn)氧化性，減少夾雜物量

在轉(zhuǎn)爐吹練過程中，由于不斷向熔池供氧，使鋼水中溶解了一定數(shù)量的氧，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，跟據(jù)C-O 平衡理論可知，終點(diǎn)C 含量越低，鋼水氧化性就越強(qiáng)，鋼水的氧化性影響鋼的潔凈度。鋼中氧含量低，對減少鋼液中的氧化夾雜物有利，能很好的控制板坯的潔凈度。冶煉板坯時(shí)，合理控制廢鋼用量，使熱量略有富裕，對提高一次拉碳率有利。為了提高爐長的操作技能，常態(tài)化開展?fàn)t長拉碳實(shí)作考評，提高爐長對終點(diǎn)的把控能力，降低鋼水終點(diǎn)氧化性，減少夾雜物量。

（2）強(qiáng)化脫氧吹氬操作

在無精煉設(shè)備的情況下，脫氧和吹氬操作更為重要，脫氧吹氬環(huán)節(jié)是冶煉工序質(zhì)量控制的最后一環(huán)，決定著鋼水去向連鑄的最終成分、溫度情況。合理脫氧，將氧含量控制20 ～40 PPm，保證鋼水質(zhì)量，為板坯生產(chǎn)提供高質(zhì)量鋼水，同時(shí)為連鑄澆鑄創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)條件，確保板坯澆鑄的順行。吹氬攪拌能達(dá)到加速夾雜的析出，均勻鋼水成分、溫度，去除一定量的氣體含量，保證鋼水質(zhì)量，為后續(xù)的澆鑄和軋制創(chuàng)造良好條件。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐規(guī)定板坯生產(chǎn)吹氬時(shí)間由≥5 min 提高至≥8 min，在出鋼過程要求吹氬壓力控制為0.6 MPa ～0.7 MPa，到站吹氬壓力控制為0.3 MPa ～0.5 MPa，氬泡直徑控制在20 ～30 cm 為宜。

3.3 優(yōu)化鋼水的澆鑄溫度

鋼水溫度是決定連鑄順利與否的首要因素，同時(shí)它又在很大程度上決定了連鑄坯的質(zhì)量，過高和過低的鋼水澆鑄溫度都會(huì)對連鑄帶來不利影響。鋼水澆鑄溫度過高，增加非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質(zhì)量；鑄坯柱狀晶發(fā)達(dá)，鑄坯組織質(zhì)量變差；中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂紋；澆鑄拉速慢，鑄機(jī)機(jī)時(shí)產(chǎn)量低。鋼水澆鑄溫度過低，容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；鑄坯表面容易結(jié)疤、夾渣、產(chǎn)生裂紋等缺陷；非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內(nèi)在質(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，嚴(yán)格控制鋼水氬前氬后溫度，保證中包溫度在1 540 ℃～1 550 ℃，拉速較快，鑄坯組織良好，如遇有包底、新鋼包、返修包氬后溫度提高10 ～20 ℃，保證澆鑄后期生產(chǎn)正常。

3.4 優(yōu)化板坯澆鑄工藝及設(shè)備

針對板坯生產(chǎn)過程中相關(guān)問題、鑄坯存在表面質(zhì)量及外形尺寸缺陷，從澆鑄工藝和設(shè)備兩方面制定了相關(guān)的控制措施。

（1）澆鑄工藝控制

板坯采取全程保護(hù)澆鑄，嚴(yán)禁大包敞開澆鑄，鋼包長水口插入鋼水內(nèi)深度要求≥150 mm，確保中包包蓋完好，中包覆蓋劑按要求合理使用，澆鑄過程中認(rèn)真檢查中包內(nèi)鋼水情況，確保鋼水不裸露，不結(jié)冷鋼。板坯大包澆鑄原則上要求全程保證中間包滿包澆鑄，中間包內(nèi)鋼液面要求必須≥700 mm，保證鋼水內(nèi)的夾雜物充分上浮。中包必須嚴(yán)格執(zhí)行排渣制度，尤其在使用≥16 h 的中間包時(shí)，中間包內(nèi)渣層厚度達(dá)到120 mm 時(shí)必須進(jìn)行中間包排渣操作。規(guī)范加渣撈渣操作，確保結(jié)晶器內(nèi)渣層潔凈，出現(xiàn)渣圈時(shí)及時(shí)撈出，并清理干凈。嚴(yán)格按工藝要求調(diào)整結(jié)晶器倒錐度，調(diào)整過程中嚴(yán)格按“上拉下頂式”調(diào)整，保證鑄坯外形尺寸的精度。優(yōu)化二冷工藝，確保冷卻均勻，加強(qiáng)二冷設(shè)備的維護(hù)，杜絕鑄坯表面缺陷，保證鑄坯冷卻效果和質(zhì)量。

（2）設(shè)備改進(jìn)

連鑄板坯設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且設(shè)備情況對鑄坯質(zhì)量起決定性作用。將連鑄機(jī)振動(dòng)框架由正弦振動(dòng)改為非正弦振動(dòng)并改成自動(dòng)液面澆鑄，同步對中包烘烤、油汽潤滑及二冷配水閥門、管路的進(jìn)行升級改造。同時(shí)加大設(shè)備維護(hù)點(diǎn)檢力度，利用停機(jī)時(shí)間做好各段位的檢修維護(hù)工作，避免澆鑄過程中段位堆渣。

4 各項(xiàng)措施實(shí)施取得的成果

（1）通過對脫硫工藝的優(yōu)化，解決了釩鈦鐵水硫高、溫度低及生產(chǎn)節(jié)奏不均衡等問題，使脫后硫合格率達(dá)92 %，成品硫合格率達(dá)96 %，且未出現(xiàn)因硫高判廢的爐次，鑄坯未出現(xiàn)硫高產(chǎn)生裂紋的情況，為帶鋼提供優(yōu)質(zhì)鑄坯。脫硫劑配比優(yōu)化后，脫硫劑用量明顯降低，脫硫效率提高，脫硫扒渣鐵損從33.8 kg/ t 鐵降低到17.3 kg/ t 鐵，脫硫效率從65 %提高到78 %。脫硫噴吹槍位優(yōu)化后，脫后鐵水更均勻，基本沒有出現(xiàn)一倒硫比脫后脫后硫高的情況（廢鋼及其他原輔影響除外）。爐后造渣脫硫解決了因生產(chǎn)節(jié)奏緊張、發(fā)生異常情況導(dǎo)致硫高的問題，保證鑄坯硫含量合格。

（2）通過優(yōu)化煉鋼終點(diǎn)控制制度，使半鋼冶煉一倒合格率提高到90 %，一倒出鋼率達(dá)60 %，鋼水氧化性明顯降低，Al 線的用量從1.1 kg/t鋼降低到0.92 kg/t 鋼。加上對脫氧吹氬工藝的優(yōu)化規(guī)范，嚴(yán)格控制吹氬力度、時(shí)間，使夾雜物充分上浮，降低鋼中非金屬夾雜物含量。鋼水氧量含嚴(yán)格按20 ～40 ppm 控制，鋼水的可澆性好，基本沒有結(jié)水口的情況發(fā)生，同時(shí)鑄坯的質(zhì)量明顯改善，如圖4 所示，帶鋼破邊比例降低到0.3 %。

圖4 板坯低倍組織

（3）根據(jù)澆鑄溫降，制定合理的鋼水澆鑄溫度，嚴(yán)格控制中包溫度在1 540 ～1 550 ℃，鑄坯組織的中心偏析、中心裂紋明顯減少，澆鑄拉速也得到提高。

（4）規(guī)范澆鑄工藝后，減少了因操作不當(dāng)產(chǎn)生的夾雜，連鑄坯外形尺寸精度得以提高。設(shè)備改造后，采用非正弦振動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)曲線根據(jù)工藝需要的任意調(diào)整，顯著提高連鑄坯的質(zhì)量、軋制的成材率、鑄機(jī)作業(yè)率，降低振動(dòng)框架修復(fù)和更換的維護(hù)費(fèi)用、漏鋼事故的發(fā)生率，鋼水正常的情況下拉速控制在1.40 ～1.50 m/min，如圖5 所示，日均產(chǎn)量可達(dá)2 800 噸。

圖5 板坯澆鑄工藝參數(shù)顯示

5 結(jié)論

（1）本文分析了連鑄坯存在表面裂紋、輕微鼓肚、劃痕等表面缺陷及鑄坯內(nèi)部存在非金屬夾雜物、中心偏析、中心裂紋等內(nèi)部缺陷原因，制定了優(yōu)化脫硫工藝、煉鋼終點(diǎn)及吹氬工藝、鋼水澆鑄溫度、連鑄澆鑄工藝等改善措施，有害元素S 得到了有效控制，非金屬夾雜明顯減少，鑄坯質(zhì)量得到改善，帶鋼軋制破邊比例由2.5 %降至0.3 %，冷彎合格率從86.3 %提高到98.5 %，帶鋼質(zhì)量有大幅度的提升。

（2）影響連鑄機(jī)提速是因?yàn)槌善妨蚋摺搴笱鹾靠刂撇缓侠?、連鑄設(shè)備落后老化造成，通過優(yōu)化脫硫工藝，優(yōu)化脫氧吹氬工藝，升級改造連鑄設(shè)備，提高了鋼水的可澆性、潔凈度，澆鑄拉速由1.25 m/min 提升至1.45 m/min，月均產(chǎn)能提升到8 萬噸以上，產(chǎn)能得到充分釋放。