降低钢中T[O]含量的精炼工艺技术研究

降低钢中 TO含量的精炼工艺技术研究 张 敏 （攀钢集团研究院有限公司） 摘 要 ： 为实现高品质低氧钢的生产，有效降低钢中 TO，在考虑转炉下渣、炉渣氧化性以及钢水氧活度的影响下，通过研究钢包渣改质技术、过程钢包渣氧化性控制技术以及相应的钢包底吹氩制度等精炼工艺的基础上，建立转炉 用该技术生产的高品质优特钢成品 TO 1510 关键词： 低氧钢；夹杂物； TO；精炼 0 引言 近年来随着用户对钢材质量要求的不断提高，高质量的管线钢、容器钢、耐酸钢、 轴承钢、高速轨用钢等对钢中的 TO提出了更为严格的要求，要求钢中 TO小于 至 1。充分利用精炼工艺技术控制钢中的氧含量，生产出洁净度较高的低氧钢是炼钢工作者一直 追 求的目标。日本在转炉连铸流程中利用 功地生产出了钢中 TO 低氧钢 2。 为满足部分合金结构钢和高级别管坯钢对钢中 TO 1510要求，攀钢于 2006 年开展了低氧钢精炼工艺技术的研究。通过对攀钢生产现状的调查，发现影响攀钢生产低氧钢的主要问题有： 与其它钢厂相比 ， 攀钢转炉终点控制稳 定性差，深吹炉次较多，转炉终点钢水氧活度高，终渣氧化性强，且转炉下渣量大，由此钢中脱氧产物较多，钢包渣的改性难度大； 精炼后的钢包顶渣成分的控制未考虑转炉下渣成分、下渣量及脱氧产物的影响，致使精炼结束后的钢包顶渣成分难以达到理想的范围内； 由于节奏紧张等问题，精炼结束后很少进行软吹操作，此外，精炼过程吹氩工艺不合理，对夹杂的去除效果不理想。基于以上问题，通过钢包渣改性技术；结合自身脱氧特点，研究开发适宜的精炼渣；优化精炼吹氩参数，建立适宜的吹氩制度，提高去除钢水中夹杂物的能力等方面的研究 ，建立了低氧钢的精炼工艺技术，生产实践表明采用该技术生产的高品质优特钢成品 TO 1510 1 试验条件 艺流程 本试验采用的生产工艺流程为：铁水预处理 转炉冶炼 炼 （ 连铸。试验钢种主要有： 坯钢、 27V 管坯钢等高品质型棒材，各工序的主要装备条件如表 1 所示。 表 1 炼钢系统主要设备 工序 主要设备条件 铁水预处理 喷吹脱硫，根据钢种入炉要求采用镁基或 脱硫剂 转炉冶炼 120t 复吹转炉，增碳法工艺，底部供气强度 炼 130包精炼炉，处理时间 2040 温速度 /坯连铸 4 机 4 流全弧形连续矫直大方坯连铸机，弧形半径 R=15 m 验方法 试验在转炉采用减少深吹，降低出钢钢水氧含量以及挡渣出钢的技术措施；对转炉下渣的改性采用专用脱氧剂 +铝丸的工艺；在转炉出钢脱氧合金化后加入高碱度精炼渣， 炼过程补加少量高碱度精炼渣和少量铝丸的工艺对钢包渣成分进行控制，已利于控制钢中氧含量。精炼结束后进行软吹氩操作，软吹时间控制在 6 上，使夹杂物充分上浮，以 提高钢水的纯净度。 攀 钢 技 术 9 2 工业试验结果与分析 中 TO控制 对低氧钢试验炉次铸坯和轧材取样检测，检验结果 TO为（ 14） 10均为 0O分布情况见图 1。 表 2 试验钢种的 TO检测结果 10 种 试验试样 平均 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2780 694020406080100 10. 0 10. 1 15. 0T O 10 6频率/%图 1 钢中 TO的分布情况 由表 2 和图 1 可见，试验炉次的 TO 均 小于1510中 27验的 9 炉， TO平均为 0验的所有方坯钢种 的 TO0达到了低氧钢的要求。 中非金属夹杂物的控制效果 对试验炉次钢种铸坯取样检测分析夹杂物，检验结果如表 34 所示。 表 3 材非金属夹杂检测结果 /级（ n=4） A B C D 范围 均 4 27金属夹杂评级 炉号 类别 A B C D 粗系 系 粗系 系 粗系 系 粗系 系 粗系 系 粗系 细系 系 系 粗系 系 ： 技术要 求 10 2010 年第 33 卷第 6 期 由表 3、表 4 可见，在对轧材夹杂评级中，除个别炉次的 A 类夹杂偏高外， B、 C、 D 三类夹杂物的评级均 。可见，采用新的低氧钢生产工艺后，对钢中 TO和夹杂控制均取得了较好的效果，钢水纯洁度得到显著提高，这为高品质钢种的开发提供了重要的技术支撑。 业应用 通过对钢水 TO含量的控制以及 钢水纯净度的提高，水口结瘤和结晶器液面波动现象大幅度减少，为减少铸坯缺陷和 提高优特钢品质 创造了有利条件。而轧材的夹杂物评级也达到 了 较高的水平，完全符合用户的使用要求 ，研究的应用情况如表 5所示 。 表 5 降低钢中 TO的工业 应用情况 钢种 范围 TO106 平均值 TO106 TO 1510比率 /% 产 量 /t 30013 00 17 066 3815 00 2 970 115 00 2 080 勾尾框 1015 00 12 650 车轴钢 1015 00 7 500 3 影响钢中 TO的因素分析 F 精炼软吹时间对钢中 TO的影响 在 钢水精炼后确保一定的软吹时间将有利于夹杂物的上浮，试验炉次除一炉外，其余均保证 上软吹时间，对比在其它条件相同时，因生产节奏限制，吹氩时间仅 2 3 炉次钢中TO与软吹氩时间的关系，如图 2 所示。 0510152025300 2 4 6 8 10软吹时间/106图 2 软吹时间对钢中 TO的影响 由图 2 可见，随软吹时间延长，钢中 TO降低，软吹时间 大于 6 ，降低趋势减缓，钢中 TO基本能降低至 1510内。因此，为降低钢中的TO， 炼结束后的软吹时间应 大于 6 确保钢中夹杂物有足够的上浮时间。 包渣成分对钢中 TO的影响 成分合理的钢包渣将有利于吸收钢中上浮的夹杂物。钢包渣的光学碱 度、 及（ TO的影响（ n=22）分别见图 3、图 4 和图 5。 由图 3 可见，在钢包渣光学碱度小于 ，钢中 TO波动较大，而大于 ， TO波动小，说明提高钢包渣光学碱度后，钢包渣对夹杂物的吸收能力增强，且（ 度系数降低，能避免 l 的氧化，有利于稳定控制钢中 TO。 由图 4（ a）中钢包渣 值小于 O平均值较高，为 0后随值升高，钢中 TO降低，当位于 间时，平均为 0当比值大于 中 TO又有所升高，平均为 04（ b） TO在不同区域的频率分布也表明了值在 间时可较为稳定地将TO控制在 1510下， 值过小，钢包渣对夹杂的吸附能力弱；但过高，因渣中 近饱和区，钢包渣在精炼过程中可能熔化不好，使吸附夹杂 的动力学条件恶化，导致对钢包渣吸附夹杂的能力减弱，使钢中 TO波动较大。 图 3 光学碱度对 TO的影响 学碱度 30 25 20 15 10 5 0 To106 攀 钢 技 术 11 （ a） （ b） 图 4 钢包渣中 值对 TO的影响 图 5 钢包渣中（ TO的影响 由图 5 可见，随渣 中（ 量的升高，钢中 TO升高，渣中（ 量与 TO的关系表明，钢包渣氧化性对 TO的影响较大，文献 3的研究认为，在钢包吹氩条件下，渣中 升高会降低钢包渣对夹杂的吸附能力，且当 于一定值后，会引起钢液的二次氧化，成为新的污染源。因此，应将钢包渣（ 制在 下。 4 结论 1）试验表明，具有良好脱氧能力的终渣控制目标是：光学碱度应大于 中 间，渣中 下。 2）试验工艺在低氧钢精炼过 程中，通过控制精炼渣成分、钢包渣改性剂的加入制度、适宜的钢包底吹氩制度以及适宜的造渣制度等精炼工艺的基础上，实现了低氧钢的生产工艺，使试验炉次成品 TO 1510 参考文献 1 张立峰 炼钢 ,19