超低碳钢的生产实践.pdf

超低碳钢的冶炼实践 郝 强 王彦杰 许红玉 唐志军（河北钢铁集团邯钢公司三炼钢厂，邯郸 056015）摘 要 本文介绍了邯钢超低碳钢试冶炼情况，通过分析总结制定出最佳的工艺路线，保证钢水的可浇性的同时，C、N、O、S 等成分也得到了有效控制。关键词 超低碳钢 RH CSP The Trial Production of Ultra-Low Carbon Steel Hao Qiang Wang Yanjie Xu Hongyu Tang Zhijun（No.3 Plant of Hanteel,Hebei Iron&Steel Group Handan Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Handan,056015）Abstract In this paper introduces the trial production of ultra-low carbon steel,and established the optimal process,the flowing power of the hot metal was insured,and the content of C N O S was controlled.Key words ultra-low carbon RH CSP 邯钢根据集团经营战略，为扩大品种范围和提高产品档次，于 2010 年开始了对超低碳钢的研发，通过对不同工艺路线分阶段的试验，确定了以“单吹颗粒镁铁水脱硫顶底复吹转炉RHCSP”作为冶炼超低碳钢的优化工艺，目前超低碳钢已经在 CSP 成功批量生产。1 超低碳钢冶炼的技术难点 超低碳钢要在薄板坯成功浇注需要克服的技术难点是钢水成分的有效控制和可浇性。薄板坯对钢水的可浇性要比常规连铸要求的更为苛刻，任何一个细节处理不到位都将无法完成浇注，为了保证试验的顺利进行，我们根据不同的工艺路线分阶段进行了试验。2 工艺路线的制定 根据设定的成分及产品最终要达到的性能要求，设定超低碳钢生产的 3 条工艺路线:（1）单吹颗粒镁铁水脱硫顶底复吹转炉RH钙处理CSP；（2）单吹颗粒镁铁水脱硫顶底复吹转炉RHLF 造白渣钙处理CSP；（3）单吹颗粒镁铁水脱硫顶底复吹转炉RHCSP。3 工序控制 3.1 铁水预处理 铁水要求：S0.030%,T1280;为保证转炉终点 S0.012%，铁水先经混铁炉后经脱硫站采用单吹颗粒镁铁水脱硫，采取预捞渣和脱后捞渣相结合的操作工艺，配合聚渣剂的使用，使捞渣率达到 90%以上。第八届（2011）中国钢铁年会论文集 8-9103.2 转炉冶炼 3.2.1 原料要求（1）铁水：S0.0020%，T1250;（2）废钢：CSP 线自产低硫废钢；（3）石灰：CaO 含量90%，活性度大于 340mm;3.2.2 转炉终点要求 终点目标：C=0.03%0.05%,T=16801700;转炉工序的技术难点在于碳和氧的控制，终点 C 控制过低势必造成钢水氧化性增强，钢中氧含量过高不仅使钢水吹损增大，还会增加钢水中的夹杂物含量，直接影响钢水质量。另外考虑到 RH 深脱碳对氧含量的要求，转炉终点 C 又不能控制过高，C=0.03%0.05%，O=(400700)10-6。采用挡渣塞、挡渣锥双挡渣，下渣量5kg/t；出钢过程不加任何脱氧剂脱氧，只是加入定量的顶渣改质剂.3.3 RH 精炼工艺 RH 精炼是超低碳钢冶炼的关键环节，所以工艺路线的制定选择直接影响钢水的可浇性和成分命中，为了保证钢水的可浇性、控制好 C、N、O 等元素的含量、并且将试验的成本降到最低，我们制定了三条工艺路线分阶段去试验，从中选取最佳工艺路线。4 试验结果分析 采用工艺路线（1）共试验了 2 炉，1 炉因塞棒上涨停浇，另 1 炉浇注过程中塞棒持续小幅度上涨，勉强浇完。通过对两炉渣样的分析发现（MnO+FeO）10%,由此可见顶渣改制效果不佳，钢水的氧化性较强，造成钢水可浇性差；另外经钙处理后 N 含量由 34ppm 增加到 52ppm，N 含量超标，所以此路线不可取。采用工艺路线（2）共试验 2 炉，2 炉均顺利浇完，但是经 RH 深脱碳后（C30ppm）加入铝进行终脱氧，再进 LF 炉造白渣时发现成渣慢，铝消耗大，温度损失也大，延长了送电时间和精炼时间，从而极易增C 增 N。对出站的气体样分析发现 N 达到了 50ppm，较 RH 出站增加了 25ppm，该工艺路线也不可行。根据前两次试验结果得出的结论就是钙处理过程中卷渣，钢水增 N 多，夹杂物含量增多，可浇性差;经LF 处理的钢水成本高，精炼时间长，极易增 N、增 C。采用工艺路线（3）试验 2 炉，2 炉均顺利浇完，塞棒只是在开浇时有上涨趋势，之后趋于平缓直至浇注结束；而且 2 炉钢水经 RH 处理结束后的 N 含量分别为 22ppm、27ppm，均到达了规定范围，由此确定此工艺路线为最佳路线。RH 冶炼超低碳钢的主要任务就是在前期快速脱碳,后期快速脱氧合金化以及顶渣的改质保证钢水的可浇性，RH 精炼工艺采用深脱碳本处理模式。邯钢 120tRH 设备主要技术参数见下表。表 1 邯钢 RH 设备主要技术参数 类型 标准双工位 真空泵能力（67Pa）600kg/h 环流气体流max（标态）2.5m3/min 环流量 93.4t/min 浸渍管内径 500mm 平均处理量 115t 平均处理周期 3035min 最大/最小处理量 125t/105t 年处理钢水量 130 万吨 超低碳钢的冶炼实践 8-911通过 3 次试验统计分析可以得到以下经验：RH 设备状况稳定，68min 真空度达到133pa,真空脱碳18min 可将 C 脱到 30ppm 以下，脱碳结束后 O=(250400)ppm，温度控制在 15701585，脱碳前期加入金属锰铁，然后按照先后顺序加入低碳硅铁和铝进行脱氧和合金化，钢水温度升至 15851595，继续处理 10min 后结束。在脱碳结束后,钢液的循环对脱碳的贡献不大,主要起到促使夹杂物上浮、均匀钢水成分及温度的作用。5 RH 关键工艺控制 5.1 快速脱碳 脱碳速率和原始碳、氧含量有关系，要想将碳脱到极限还必须保证钢水中有大于 200ppm 的富于氧。当然，富余氧含量越高，越有利于脱碳，但是，过高的富余氧含量必将需要更多的铝来脱氧，这将造成原料浪费，还将影响到钢水的纯净度。脱碳经验公式C=0.75O；真空脱碳时间和碳含量的变化情况见图 1。5.2 铝的收得率 铝脱氧和铝合金化是同步进行的，超低碳钢需加铝终脱氧，产生的 Al2O3 夹杂很多，所以铝加入的越早越有利于夹杂的上浮，而且还要一次性加够，保证钢水 10min 的纯脱气时间，提高钢水的可浇性和产品质量。Al 加入量经验公式：Al 加入量=（1.125%O+%Al）W/（R）式中%O氧活度，取定氧值（ppm）10-6；%Al钢水目标Als；W钢水重量；R铝粒纯度，取 99%；收得率。公式中铝的收得率和钢水中初始氧含量、ALs 的目标值有关系，根据各个厂的实际情况而定。图 1 脱碳时间与 C 含量变化 5.3 铝、合金加入顺序 脱碳前期先将金属锰加入，脱碳结束后，需要终脱氧和合金化，加入先后顺序是低碳硅铁和铝、如果同时加入铝和硅脱氧，脱氧产物不易聚集上浮，影响钢水的可浇性和性能。6 结论 邯钢采用单吹颗粒镁铁水脱硫顶底复吹转炉RHCSP 工艺路线冶炼超低碳钢工艺可行：第八届（2011）中国钢铁年会论文集 8-912（1）采用此工艺路线能够保证钢水的可浇性，实现连浇；（2）各化学元素成分均能控制在要求范围内，满足超低碳钢的要求；（3）RH 保证必要的循环时间，前 15 min 钢液的循环对脱碳贡献较大；（4）合金的加入顺序直接影响合金收得率和钢水纯净度。参 考 文 献 1 郭艳永,柳向春,蔡开科.BOF_RH_CC 工艺生产无取向硅钢过程中夹杂物行为的研究.钢铁，2006，40：2427.2 周鉴,彭明耀,王仕华,等.RH-MFB 生产超低碳钢的工艺优化.炼钢，2009，25（1）.