降低鋼中T[O]含量的精煉工藝技術(shù)研究

降低鋼中 TO含量的精煉工藝技術(shù)研究 張 敏 （攀鋼集團(tuán)研究院有限公司） 摘 要 ： 為實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)低氧鋼的生產(chǎn)，有效降低鋼中 TO，在考慮轉(zhuǎn)爐下渣、爐渣氧化性以及鋼水氧活度的影響下，通過研究鋼包渣改質(zhì)技術(shù)、過程鋼包渣氧化性控制技術(shù)以及相應(yīng)的鋼包底吹氬制度等精煉工藝的基礎(chǔ)上，建立轉(zhuǎn)爐 用該技術(shù)生產(chǎn)的高品質(zhì)優(yōu)特鋼成品 TO 1510 關(guān)鍵詞： 低氧鋼；夾雜物； TO；精煉 0 引言 近年來隨著用戶對(duì)鋼材質(zhì)量要求的不斷提高，高質(zhì)量的管線鋼、容器鋼、耐酸鋼、 軸承鋼、高速軌用鋼等對(duì)鋼中的 TO提出了更為嚴(yán)格的要求，要求鋼中 TO小于 至 1。充分利用精煉工藝技術(shù)控制鋼中的氧含量，生產(chǎn)出潔凈度較高的低氧鋼是煉鋼工作者一直 追 求的目標(biāo)。日本在轉(zhuǎn)爐連鑄流程中利用 功地生產(chǎn)出了鋼中 TO 低氧鋼 2。 為滿足部分合金結(jié)構(gòu)鋼和高級(jí)別管坯鋼對(duì)鋼中 TO 1510要求，攀鋼于 2006 年開展了低氧鋼精煉工藝技術(shù)的研究。通過對(duì)攀鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)影響攀鋼生產(chǎn)低氧鋼的主要問題有： 與其它鋼廠相比 ， 攀鋼轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制穩(wěn) 定性差，深吹爐次較多，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氧活度高，終渣氧化性強(qiáng)，且轉(zhuǎn)爐下渣量大，由此鋼中脫氧產(chǎn)物較多，鋼包渣的改性難度大； 精煉后的鋼包頂渣成分的控制未考慮轉(zhuǎn)爐下渣成分、下渣量及脫氧產(chǎn)物的影響，致使精煉結(jié)束后的鋼包頂渣成分難以達(dá)到理想的范圍內(nèi)； 由于節(jié)奏緊張等問題，精煉結(jié)束后很少進(jìn)行軟吹操作，此外，精煉過程吹氬工藝不合理，對(duì)夾雜的去除效果不理想?；谝陨蠁栴}，通過鋼包渣改性技術(shù)；結(jié)合自身脫氧特點(diǎn)，研究開發(fā)適宜的精煉渣；優(yōu)化精煉吹氬參數(shù)，建立適宜的吹氬制度，提高去除鋼水中夾雜物的能力等方面的研究 ，建立了低氧鋼的精煉工藝技術(shù)，生產(chǎn)實(shí)踐表明采用該技術(shù)生產(chǎn)的高品質(zhì)優(yōu)特鋼成品 TO 1510 1 試驗(yàn)條件 藝流程 本試驗(yàn)采用的生產(chǎn)工藝流程為：鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐冶煉 煉 （ 連鑄。試驗(yàn)鋼種主要有： 坯鋼、 27V 管坯鋼等高品質(zhì)型棒材，各工序的主要裝備條件如表 1 所示。 表 1 煉鋼系統(tǒng)主要設(shè)備 工序 主要設(shè)備條件 鐵水預(yù)處理 噴吹脫硫，根據(jù)鋼種入爐要求采用鎂基或 脫硫劑 轉(zhuǎn)爐冶煉 120t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，增碳法工藝，底部供氣強(qiáng)度 煉 130包精煉爐，處理時(shí)間 2040 溫速度 /坯連鑄 4 機(jī) 4 流全弧形連續(xù)矯直大方坯連鑄機(jī)，弧形半徑 R=15 m 驗(yàn)方法 試驗(yàn)在轉(zhuǎn)爐采用減少深吹，降低出鋼鋼水氧含量以及擋渣出鋼的技術(shù)措施；對(duì)轉(zhuǎn)爐下渣的改性采用專用脫氧劑 +鋁丸的工藝；在轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧合金化后加入高堿度精煉渣， 煉過程補(bǔ)加少量高堿度精煉渣和少量鋁丸的工藝對(duì)鋼包渣成分進(jìn)行控制，已利于控制鋼中氧含量。精煉結(jié)束后進(jìn)行軟吹氬操作，軟吹時(shí)間控制在 6 上，使夾雜物充分上浮，以 提高鋼水的純凈度。 攀 鋼 技 術(shù) 9 2 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果與分析 中 TO控制 對(duì)低氧鋼試驗(yàn)爐次鑄坯和軋材取樣檢測，檢驗(yàn)結(jié)果 TO為（ 14） 10均為 0O分布情況見圖 1。 表 2 試驗(yàn)鋼種的 TO檢測結(jié)果 10 種 試驗(yàn)試樣 平均 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2780 694020406080100 10. 0 10. 1 15. 0T O 10 6頻率/%圖 1 鋼中 TO的分布情況 由表 2 和圖 1 可見，試驗(yàn)爐次的 TO 均 小于1510中 27驗(yàn)的 9 爐， TO平均為 0驗(yàn)的所有方坯鋼種 的 TO0達(dá)到了低氧鋼的要求。 中非金屬夾雜物的控制效果 對(duì)試驗(yàn)爐次鋼種鑄坯取樣檢測分析夾雜物，檢驗(yàn)結(jié)果如表 34 所示。 表 3 材非金屬夾雜檢測結(jié)果 /級(jí)（ n=4） A B C D 范圍 均 4 27金屬夾雜評(píng)級(jí) 爐號(hào) 類別 A B C D 粗系 系 粗系 系 粗系 系 粗系 系 粗系 系 粗系 細(xì)系 系 系 粗系 系 ： 技術(shù)要 求 10 2010 年第 33 卷第 6 期 由表 3、表 4 可見，在對(duì)軋材夾雜評(píng)級(jí)中，除個(gè)別爐次的 A 類夾雜偏高外， B、 C、 D 三類夾雜物的評(píng)級(jí)均 。可見，采用新的低氧鋼生產(chǎn)工藝后，對(duì)鋼中 TO和夾雜控制均取得了較好的效果，鋼水純潔度得到顯著提高，這為高品質(zhì)鋼種的開發(fā)提供了重要的技術(shù)支撐。 業(yè)應(yīng)用 通過對(duì)鋼水 TO含量的控制以及 鋼水純凈度的提高，水口結(jié)瘤和結(jié)晶器液面波動(dòng)現(xiàn)象大幅度減少，為減少鑄坯缺陷和 提高優(yōu)特鋼品質(zhì) 創(chuàng)造了有利條件。而軋材的夾雜物評(píng)級(jí)也達(dá)到 了 較高的水平，完全符合用戶的使用要求 ，研究的應(yīng)用情況如表 5所示 。 表 5 降低鋼中 TO的工業(yè) 應(yīng)用情況 鋼種 范圍 TO106 平均值 TO106 TO 1510比率 /% 產(chǎn) 量 /t 30013 00 17 066 3815 00 2 970 115 00 2 080 勾尾框 1015 00 12 650 車軸鋼 1015 00 7 500 3 影響鋼中 TO的因素分析 F 精煉軟吹時(shí)間對(duì)鋼中 TO的影響 在 鋼水精煉后確保一定的軟吹時(shí)間將有利于夾雜物的上浮，試驗(yàn)爐次除一爐外，其余均保證 上軟吹時(shí)間，對(duì)比在其它條件相同時(shí)，因生產(chǎn)節(jié)奏限制，吹氬時(shí)間僅 2 3 爐次鋼中TO與軟吹氬時(shí)間的關(guān)系，如圖 2 所示。 0510152025300 2 4 6 8 10軟吹時(shí)間/106圖 2 軟吹時(shí)間對(duì)鋼中 TO的影響 由圖 2 可見，隨軟吹時(shí)間延長，鋼中 TO降低，軟吹時(shí)間 大于 6 ，降低趨勢減緩，鋼中 TO基本能降低至 1510內(nèi)。因此，為降低鋼中的TO， 煉結(jié)束后的軟吹時(shí)間應(yīng) 大于 6 確保鋼中夾雜物有足夠的上浮時(shí)間。 包渣成分對(duì)鋼中 TO的影響 成分合理的鋼包渣將有利于吸收鋼中上浮的夾雜物。鋼包渣的光學(xué)堿 度、 及（ TO的影響（ n=22）分別見圖 3、圖 4 和圖 5。 由圖 3 可見，在鋼包渣光學(xué)堿度小于 ，鋼中 TO波動(dòng)較大，而大于 ， TO波動(dòng)小，說明提高鋼包渣光學(xué)堿度后，鋼包渣對(duì)夾雜物的吸收能力增強(qiáng)，且（ 度系數(shù)降低，能避免 l 的氧化，有利于穩(wěn)定控制鋼中 TO。 由圖 4（ a）中鋼包渣 值小于 O平均值較高，為 0后隨值升高，鋼中 TO降低，當(dāng)位于 間時(shí)，平均為 0當(dāng)比值大于 中 TO又有所升高，平均為 04（ b） TO在不同區(qū)域的頻率分布也表明了值在 間時(shí)可較為穩(wěn)定地將TO控制在 1510下， 值過小，鋼包渣對(duì)夾雜的吸附能力弱；但過高，因渣中 近飽和區(qū)，鋼包渣在精煉過程中可能熔化不好，使吸附夾雜 的動(dòng)力學(xué)條件惡化，導(dǎo)致對(duì)鋼包渣吸附夾雜的能力減弱，使鋼中 TO波動(dòng)較大。 圖 3 光學(xué)堿度對(duì) TO的影響 學(xué)堿度 30 25 20 15 10 5 0 To106 攀 鋼 技 術(shù) 11 （ a） （ b） 圖 4 鋼包渣中 值對(duì) TO的影響 圖 5 鋼包渣中（ TO的影響 由圖 5 可見，隨渣 中（ 量的升高，鋼中 TO升高，渣中（ 量與 TO的關(guān)系表明，鋼包渣氧化性對(duì) TO的影響較大，文獻(xiàn) 3的研究認(rèn)為，在鋼包吹氬條件下，渣中 升高會(huì)降低鋼包渣對(duì)夾雜的吸附能力，且當(dāng) 于一定值后，會(huì)引起鋼液的二次氧化，成為新的污染源。因此，應(yīng)將鋼包渣（ 制在 下。 4 結(jié)論 1）試驗(yàn)表明，具有良好脫氧能力的終渣控制目標(biāo)是：光學(xué)堿度應(yīng)大于 中 間，渣中 下。 2）試驗(yàn)工藝在低氧鋼精煉過 程中，通過控制精煉渣成分、鋼包渣改性劑的加入制度、適宜的鋼包底吹氬制度以及適宜的造渣制度等精煉工藝的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了低氧鋼的生產(chǎn)工藝，使試驗(yàn)爐次成品 TO 1510 參考文獻(xiàn) 1 張立峰 煉鋼 ,19