转炉-吹氩站-连铸生产含铝钢试验.doc

转炉-吹氩站-连铸生产含铝钢试验 作者简介：刘晓峰（1983-），男（汉族），重庆钢铁股份有限公司炼钢厂，助理工程师，从事炉外精炼工艺技术的研究。刘晓峰1 张杰新1 文 敏2（1 重庆钢铁股份有限公司炼钢厂 重庆 400084重庆钢铁股份有限公司钢研所 重庆 400084）摘 要：介绍了重钢炼钢厂80t转炉-吹氩站-连铸生产线含铝钢生产试验，着重分析了含铝钢试验过程中的铝、硫、温度和可浇性控制措施及取得的效果，具有很好的推广价值。关键词：转炉-吹氩站-连铸；含铝钢；试验Experimental of aluminium steel by BOF- Ar- CC production processLiu Xiaofeng1 Zhang Jiexin1 Wen Min2（1 Chongqing Iron and Steel Co., Steel Plant Chongqing 4000842 Chongqing Iron and Steel Co., Iron and Steel Research Institute Chongqing 400084,）Abstract :Introduced the chongqing iron and steel Co., 80t BOF-Ar-CC aluminium steel production test, analyzed emphatically aluminized steel test process of aluminum, sulfur, temperature and poured sexual control measures and the results, have very good promotion value.Key words :BOF- Ar- CC；aluminium steel；experimental1 概述钢中加入一定铝，可脱除炼钢过程带入自由氧，改善钢晶粒度，消除氮的危害，提高冲击功。含铝钢一般铝含量为0.020%0.040%，太高易生成Al2O3非金属夹杂物，影响连铸生产和钢材质量。为满足含铝钢生产和性能要求，大部分炼钢厂都通过LF、VD、RH等炉外精炼设备提高含铝钢质量。重庆钢铁股份有限公司炼钢厂（以下简称重钢）从2000年11月第一台80tLF投产以来，B级船用含铝钢全部通过LF精炼装置生产，生产过程控制稳定，钢种质量优良。随着重钢老区2700mm中板轧机环保搬迁，板坯铸机生产品种减少，LF生产方坯品种钢负荷增大，LF不能满足品种钢生产需要，为充分发挥吹氩站精炼功能，减轻LF生产负荷，2010年11月至2011年1月利用80t转炉-吹氩站-连铸生产线进行了30炉含铝钢工业试验，开发高效率、质量稳定的炼钢生产工艺。要顺利、保质实现含铝钢转炉-吹氩站-连铸生产工艺，重钢80t转炉生产线面临不小困难。（1）由于有一定铝含量范围，同时减少Al2O3非金属夹杂物生成对钢水可浇性影响，必须准确的控制钢液铝含量。（2）由于原辅料硫含量较高，要保证钢种较低硫含量和钙处理需求，必须解决含铝钢试验中的脱硫问题。（3）由于吹氩站无升温功能，要保证生产过程温降和连铸恒温浇铸需求，必须解决含铝钢试验中的温度控制问题。（4）含铝钢浇铸过程中的水口堵塞是炼钢生产顺行的难题之一。围绕着以上问题，通过不断实践研究，优化生产工艺试验方案，成功的实现了含铝钢转炉-吹氩站-板坯连铸生产，取得了良好试验效果。2 试验条件2.1 技术装备 试验主要装备有：铁水喷粉脱硫装置；80t顶底复吹转炉；吹氩站，全程吹氩；板坯连铸机浇铸，铸坯断面240(170)mm1400mm。2.2 工艺流程 铁水脱硫预处理，脱硫前后扒干净铁包顶渣，喷吹石灰粉铁水脱硫顶底复吹转炉冶炼（优质废钢+脱硫铁水），冶炼周期35min，挡渣锥挡渣出钢，出钢过程按次序加入预脱氧剂、硅锰合金、铝铁和钢包顶渣改质剂，在线吹氩搅拌1min吹氩站精炼，进站大流量吹氩2min，根据定氧定铝结果补喂铝丝，小流量吹氩2min后，喂入硅钙包芯线钙处理，软吹氩5min板坯连铸机浇铸，浇铸周期35min，浇铸过程钢包、中间包加盖，全程带长水口、塞棒吹氩保护浇铸。2.3 试验钢种试验钢种为优质船板钢，系重钢经船级社认证钢种，成分控制满足企业内控标准，化学成分（见表1）。表1 钢种内控化学成分钢种w(B)/%CSiMnPSAltB0.080.160.100.350.600.900.0300.0300.0200.070第 5 页 共 5 页3 工艺控制3.1 铝控由于铝在钢液中极易氧化，含铝钢中铝的控制是炼钢生产的一大难点。武钢第二炼钢厂利用定氧技术成功生产含铝钢1。影响钢液中铝波动的主要因素是铝加入量和烧损量。加入量通过电子称称量，烧损量主要来自与钢液aO反应消耗量、与渣中(FeO)反应消耗量和与空气中的氧反应消耗量。采用“转炉终点aO准确+合金称量精确+炉渣氧化性低+定氧喂丝补铝精确+二次氧化可控”的方法，全程控制铝烧损，稳定钢液铝含量。试验共生产30炉钢，试验炉次转炉终点w(aO)=55810-679510-6（平均68110-6），w(C)=0.05%0.07%（平均0.06%），钢包顶渣w（FeO)=0.86%2.56%(平均1.75%)，出钢过程铝铁（含铝42%）加入量t=260kg300kg（平均280kg)，吹氩站喂铝丝量M=0100m/炉(平均35m/炉)。转炉出钢过程加铝和吹氩站喂铝丝钢液铝回收及控制情况（见表2），浇铸过程w(Alt损失)=0.005%0.011%。表2 试验炉次钢水铝回收项目出钢加铝铁吹氩站喂铝丝铝铁w(Al)/%w(Alt)/%收得率/%铝线w(Al)/%w(Alt)/%收得率/%试验炉数303030303030范围42.2143.680.0060.06614.0845.9699.8099.900.0350.063 89.3298.25平均值42.520.04330.5799.830.04595.643.2 硫控为生产出与经LF精炼处理钢水相当的低硫含量钢，满足钢种硫要求和吹氩站钢液钙处理要求，采用“铁水喷粉脱硫+出钢渣洗脱硫+吹氩站大流量搅拌脱硫”全程复合脱硫工艺。由于脱硫铁水扒渣效果不稳定和转炉用竖窑石灰硫含量较高，转炉冶炼过程钢液“回硫”严重，控硫成为试验顺行的一大难题。一方面，通过提高脱硫铁水扒渣能力和使用回转窑石灰降低原辅料带入硫，另一方面，强化转炉出钢渣洗脱硫和吹氩站大流量搅拌脱硫，出吹氩站钢水硫控达到目标要求。试验炉次炼钢过程钢（铁）水硫变化（见表3）。采取喷吹石灰基脱硫剂铁水脱硫，入炉铁水w(S)=0.007%0.010%（平均0.008%），满足目标控制要求w(S)0.015%。采用公司返回优质废钢冷料，废钢w(S)0.025%。出钢过程渣洗和吹氩站大流量吹氩脱硫，吹氩站钙处理前w(S)=0.010%0.023%（平均0.019%），成品w(S)=0.009%0.023%（平均0.017%）。表3 试验炉次炼钢过程硫变化 /%项目铁水预处理转炉冶炼吹氩站精炼连铸脱前脱后一倒终点氩前氩后中间包试验炉数30303030303030范围0.0210.039 0.0070.010 0.0380.0490.0280.045 0.0100.023 0.0100.023 0.0090.023 平均值0.028 0.008 0.044 0.036 0.019 0.017 0.017 3.3 温度控制合适的钢水温度是实现冶炼工艺功能和保证铸坯质量的前提条件。由于吹氩站无升温功能，要满足精炼工艺和连铸浇铸温度需求，必须适当提高转炉冶炼终点温度和最大限度降低炼钢过程温度损失。为此，转炉出钢温度（16901715）比正常（16651690）经吹氩站钢高25；钢包使用周转包，满足红包出钢要求，包温900；钢水出吹氩站前加入不小于1kg/t钢钢包保温剂，渣面完全覆盖，不得见红；浇铸过程钢包加盖保温，中间包加盖和专用保温剂，渣面完全覆盖。试验炉次炼钢过程钢水温降（见表4）。在转炉出钢加入大量辅料情况下，出钢过程温降T出钢=为4763（平均为57），吹氩站过程温降T吹氩站=2540（平均为34），浇铸过程中钢包至中间包温降T浇铸=3948（平均为42），中间包钢水温度T中间包=15251540（平均1537），铸坯拉速S=0.800.83m/min（平均0.83m/min），达到恒温恒速浇铸要求（允许拉速波动范围0.050m/min）。表4 试验炉次过程各工序点温降 /项目出钢过程温降大流量吹氩温降软吹氩温降转运温降钢包至中间包温降试验炉数3030303030范围476323271219593948平均值5725153423.4 可浇性改善钢水可浇性主要由钢水温度、化学成分和夹杂物数量与类型的影响，而含铝钢生产中夹杂物数量与类型的的影响是第一位。为减轻夹杂物对钢水可浇性的影响，减少夹杂物数量和改变夹杂物类型是必由之路。钢水吹氩搅拌加速夹杂物的聚合及上浮，加入钙可以将脱氧产生的高熔点（熔点2020）Al2O3夹杂物变成低熔点的铝酸钙，在钢水温度下呈液态，可以迅速浮出钢液去除，避免水口堵塞2。重钢通过几年连续攻关，经LF处理含铝钢可浇性异常炉次约为0.8次/月，钢水浇铸性能好。为达到与LF处理含铝钢效果相当，在转炉出钢过程和吹氩站采用不同流量吹氩，减少夹杂物数量；在吹氩站喂硅钙包芯线，对夹杂物进行球化处理，改变夹杂物形状和熔点，减少在浇铸过程聚集堵塞。 试验炉次吹氩站吹氩工艺（见表5）。转炉出钢在线吹氩时间11.5min，氩气流量3060/Nm3/h。吹氩站大流量（3060Nm3/h）吹氩时间25min（平均3min），小流量（315Nm3/h）吹氩时间510min（平均8min），吹氩站精炼时间1120min（平均16min）。铝线喂入量MAl=0100m/炉（平均40m/炉），硅钙线喂入量MSiCa=250400m/炉（平均320m/炉）。表5 吹氩站吹氩工艺项目氩气流量Nm3/h吹氩时间/min过程温降/min精炼功能大流量吹氩3060252.04.0脱硫、调温、快速均匀成分、去除夹杂物小流量吹氩2035351.52.0均匀成分、均匀温度、去除夹杂物软吹氩流量3155101.01.5去除夹杂物、协调节奏4 结果分析4.1 化学成分试验炉次钢种化学成分控制（见表6）。从表6可见，化学成分处于受控状态，满足企业内部控制标准。重钢该经钢种LF生产，化学成分控制精度：wC=0.01%0.03%、wSi=0.01%0.03%、wMn=0.01%0.03%、wS0.025%、P0.025%、wAlt=0.005%0.010%。试验炉次化学成分与LF生产工艺对比可见，试验炉次铝控基本稳定，其它成分碳、硅、锰、磷波动不大，与LF生产工艺相当。表6 试验钢种化学成分控制项目w(B)/%CSiMnPSAlt试验炉数303030303030范围0.130.160.260.340.700.810.0150.0210.0090.0230.0270.058控制精度0.030.030.050.0250.0250.010注：试验过程中硅、锰，加入量做过微调。4.2 夹杂物、氧和氮对试验炉次进行取样分析夹杂物、氧和氮见表7、表8。从表7可见，试验10炉钢分析钢种中间包钢水夹杂总量能保持在（2853）10-6的水平。研究表明，成品钢板金相及杂评级结果较好，按ASTM评级，A、B、C、D四类夹杂均低于2.5级，其中90%以上低于1.5级。表7 试验炉次钢种中间包夹杂物 /%项目w(B)/%MxOyAl203CaOFeOMnOSiO2分析炉数101010101010范围0.00280.005360.1371.271.942.712.042.774.685.667.8520.3平均值0.003665.452.32.355.2414.36 表8 试验过程钢水氧、氮含量变化 /10-6项目氩前氩后结晶器w(N)w(T.O)w(N)w(T.O)w(N)w(T.O)分析炉数1111991212范围234439863246326736443055平均值36 67 40 42 41 38 从表8可见，进吹氩站w(T.O)=3910-68610-6（平均6710-6），出吹氩站w(T.O)=3210-66710-6（平均4210-6），吹氩站平均脱氧率为37.3%，结晶器w(T.O)=3010-65510-6(平均3810-6)，可见吹氩站精炼脱氧效果较好。吹氩站氮平均增加410-6，出氩站后钢水氮平均增加110-6，可见吹氩站大流量吹氩使钢水氮明显增加。重钢80tLF处理钢水w(T.O)=（4060）10-6，w(N)=（4050）10-6的水平，可见试验分析炉次钢水氧、氮与经LF处理水平相当。4.3 浇铸性含铝钢生产中，保证良好的浇铸性能是生产中的又一难题。试验生产中，有4炉钢水浇铸性较差，出现中间包水口堵塞现象。分析发现，主要原因是：钢水中铝不稳定，导致钢液w(CaO)/w(Al2O3)偏低；进吹氩站钢水硫偏高，钙处理后产生硫化物夹杂。钢水到氩站温度偏低，不能满足吹氩精炼和钙处理工艺温降要求。通过稳定炼钢过程钢水铝含量、加强脱硫、温度保证和增加硅钙线喂入量，浇次钢水浇铸性能得到缓解和改善，浇铸性