转炉－LF炉生产Q460C钢的工艺控制.doc

转炉LF炉生产Q460C钢的工艺控制摘要 本文简述了酒钢二炼钢采用转炉-LF工艺开发生产Q460C钢的工艺过程控制，分析了试生产过程控制效果。介绍了试生产中出现的问题、解决措施与效果。关键词 转炉 LF Q460C 工艺5酒钢二炼钢配备CaO-Mg复合喷吹脱硫系统两套，120吨顶底复吹转炉3座，三相交流LF精炼炉3座，以及常规板坯连铸机一台和CSP工艺，形成“铁水预脱硫转炉复吹冶炼LF精炼常规板坯连铸（或CSP工艺）”的生产工艺流程。自2005年5月份投产以来，先后生产了碳素结构钢、低合金钢及少量管线钢。2006年度，根据公司总体规划及用户要求，通过采取转炉、精炼、连铸工艺开始试制生产Q460C低合金高强度钢，先后组织4次27炉试生产，铸坯约3200余吨，主要轧制16mm30mm规格中厚板材。1钢种成分与工艺路线1.1 钢种成分根据低合金高强度钢国家GB/T 1591-94标准及用户相关要求，结合酒钢原料状况、生产工艺条件以及实际控制水平，制定Q460C内控成分见表1。牌号CSiMnPSNbQ460C0.120.200.150.401.201.600.0250.0250.0150.0501.2炼钢工艺路线高炉铁水混铁炉铁水预脱硫扒渣转炉复吹冶炼LF精炼（温度补偿、喂线、脱硫、脱氧等）常规板坯保护浇铸 铸坯精整判定入库2冶炼技术难点与控制措施2.1 冶炼技术难点根据本钢种成分含量、产品性能、规格，结合以往低合金钢生产经验认为冶炼生产过程中存在以下工艺、质量难点：2.1.1钢种成分的精确控制，避免成品成分之间较大波动。2.1.2选取合理脱氧制度，降低进站钢水氧含量，为LF创造条件。2.1.3采取合理精炼工艺，降低硫含量，降低钢中夹杂物，提高纯净度，降低铸坯偏析。2.1.4生产过程采用Al脱氧，脱氧产物的有效排除，保证连铸顺行和提高钢材质量。2.1.5选取适当二次冷却制度和参数的优化，保证铸坯质量。2.2 主要工艺技术措施2.2.1铁水预脱硫，扒除脱硫渣，降低入转炉铁水硫含量。2.2.2转炉终点控制碳含量0.05%以上，以降低终点钢水氧含量。2.2.3转炉出钢按钢种要求中下限控制，LF进行成分微调，提高成分精确度。2.2.4转炉出钢采用Al合金脱氧，控制进LF钢水氧含量。2.2.5 LF精炼炉喂Al线控制钢中氧含量，实现白渣冶炼，提高钢水纯净度。2.2.6板坯连铸在自动配水模式基础上进行系数调整，改善铸坯质量。3工艺控制与效果3.1铁水预处理考虑目前酒钢矿源较杂，铁水成分不稳定，铁水硫含量0.0200.080，高的时候达到0.100，因此工艺要求对铁水进行预脱硫处理，处理时按铁水硫含量小于0.010操作，转炉主要任务是保证C、P和温度的合适，基本上不再考虑S含量。实际生产入转炉铁水硫含量0.0020.010，铁水预处理效果良好，满足工艺要求。3.2 转炉终点控制为避免钢水过氧化，提高合金收得率，根据复吹转炉终点C-O关系，当碳含量低于0.05时，随着碳含量的降低，钢中氧含量急剧增加，由此认为0.05的碳含量为界点，工艺设定时要求转炉终点碳含量0.050.12，设计终点氧含量400ppm左右。实际工艺控制80炉次碳含量在0.050.10之间，转炉终点钢水氧含量小于450ppm，连铸第一炉终点碳含量相对较低，为0.030.04左右，钢水氧含量600700ppm。试生产中抽取的12炉钢终点碳含量和氧含量关系如图1，实际与初期设计基本一致。冶炼终点情况见表2。图1 转炉终点溶解氧和碳含量的关系表2：转炉终点成分，元素CMnPS实际范围0.030.100.100.220.0040.0100.0070.022控制目标0.05/0.0150.0203.3 转炉脱氧合金化制度合金化主要采用MnSi合金，另外脱氧合金带入部分Mn或Si。脱氧合金先后试验过两种方案，试生产前期采用BaAlSi和BaCaSi合金脱氧，炉加入量分别为90kg和100kg，钢水进LF炉氧含量2030ppm，钢中Si含量已经接近要求上限，精炼炉还需要补加约300400kg锰铁合金和100米左右的铝线，温度补偿量大，工序时间长。基于上述情况，试生产后期取消BaAlSi和BaCaSi合金，该用FeMnAl合金脱氧，每炉钢加入量在500700kg，钢水进LF精炼炉氧含量可控制在5ppm以内，LF炉调整成分用锰铁量减少了2/3，Al线基本可以不再喂入，提高了LF精炼效率。3.4 钢包顶渣处理为了提前预成渣，减轻LF的负担，缩短精炼时间，转炉出钢随钢流加入部分复合渣料或活性石灰。在转炉出钢不下渣的情况下，顶渣处理平均可脱硫0.0020.003%。3.5 LF精炼LF精炼炉主要造渣料有石灰、萤石、复合渣料、精炼渣，炉渣变化过程为黑色淡黄色白色。精炼的主要作用有三方面，一是成分调整、微合金化及温度补偿，二是脱硫、脱氧，三是去除夹杂，提高纯净度。钢水进站后，下料通电810min后，对成分进行精调，根据渣况补加调剂渣料，白渣成渣后进行弱吹处理以促进夹杂上浮。LF精炼后炉渣成分见表3，试样照片见图2。对试生产的27炉钢取样，精炼前后钢水S、P变化见表4，从表4的统计结果来看，钢水原始硫含量相对较低，精炼后平均降硫量0.004，平均回磷量0.0011%。表3：LF精炼后炉渣成分CaOSiO2Al2O3FeOMnOMgOS57.3163.9313.9416.9312.2914.170.360.600.140.245.328.460.2990.583表4 精炼前后S、P变化，SP精炼前0.00700.0160/0.01080.00860.020/0.0132精炼后0.00260.0103/0.00660.01100.020/0.0141（0.0010.0108/0.004）+（0.00030.0024/0.0011）图2 lF精炼后炉渣试样3.6 板坯连铸冷却工艺板坯连铸二次冷却工艺先后采用二种模式，试生产初期采用B类配水方式，铸坯中心偏析严重，柱状晶发达且局部搭桥，中心等轴晶比率不足5。轧制板材剪切面存在中心偏析线，严重时整炉存在。为解决上述缺陷，改善铸坯质量，又试用了比水量相对小的D类配水模式，试生产抽取5炉铸坯低倍样检验表明，中心区域等轴晶有一定改观，等轴晶比例9.510.68，较上一次提高了一倍，且柱状晶无搭接现象，铸坯中心偏析级别减轻，由A2.0降低到C类2.5级以下。详细结果见表5。表5：铸坯中心偏析和等轴晶率检验结果二次冷却模式D类配水B类配水炉号1237490949124915491800220025等轴晶比率10.689.5410.009.5410.912.274.50中心偏析评级C2.5C1.5C2.0C1.5B1.5A1.5A2.04成品状况4.1 成品碳含量试生产的27炉钢的成品碳含量分布情况见图3。从图3可以看出，成品碳含量基本控制在0160.18之间，炉与炉之间的波动在0.03范围内，成分稳定。图3 成品碳含量波动情况4.2 产品性能成品合格板材性能情况见表6。从目前生产情况来看，20mm和25mm板材性能相对较稳定，工艺成熟，产品性能完全能够满足客户需求。30mm板材屈服强度靠近下限，轧制工艺需进一步优化。5待解决的问题5.1 轧制板材定尺剪切前端面偶尔存在断续的偏析线，板材基体并未开裂，宏观表现为台阶状，剪切后端面未发现，连铸工艺的稳定和参数优化方面需进一步研究。5.2 试生产过程中，部分板材沿板材轧制方向两侧50mm内出现气泡缺陷，目前靠切边基本可以解决，但不适合轧制毛边板。5.3 在钢水纯净度方面仍需要进一步研究和提高，四类夹杂物均不同程度存在。表6：板材规格与性能规格ReL，MpaRm，MpaA，%Akv（J）0纵20mm4604805806102023.512018025mm45547558561019.524.513016