济钢低碳低硅钢冶炼工艺的开发与应用.doc

济钢低碳低硅钢冶炼工艺的开发与应用郑淑胜，唐立冬，张茂存 （济南钢铁股份有限公司 第三炼钢厂，山东 济南250101） 摘要：介绍了济钢第三炼钢厂采用转炉-LF精炼-ASP薄板坯连铸生产低碳低硅钢的工艺实践。通过提高转炉终点命中率防止钢水过氧化，采取合适的钙铝比、强化连铸保护浇注等措施，解决了低碳低硅钢的钢水可浇注性问题；采取减少转炉下渣、控制加铝和精炼时间，减少了钢水回硅。批量生产08Al、SPCC低硅钢4.22万t，统计分析表明，铸坯成分内控合格率为91.38%，综合合格率为99.8%。关键词：低碳低硅钢；冶炼工艺；钢水可浇性；回硅 中图分类号：TF761+.2 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2006）06-0011-02 Process Development and Application of Melting Low-carbon and Low-silicon Steel Grade in Jigang ZHENG Shu-sheng, TANG Li-dong, ZHANG Mao-cun （No.3 Steelmaking Plant of Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China） Abstract ：Introduces the process practice in producing low-carbon and low-silicon steel grade at medium and thin thickness CCM of the NO.3 steelmaking plant of Jigang by adopting Convert-LF-CCM. In order to ensure the pourability of the molten steel, some measures such as increasing hit-rate at end point of convert for preventing the steel liquid overoxidation, applying reasonable Ca/Al and strengthening protection casting etc are adopted; in order to reduce silicon kickback, other measures such as reducing slag carry-over and controlling aluminum feeding and refining time are adopted too. The low-silicon 08Al、SPCC has produced for 42.2 thousand tons and statistical analyses show that the composition percent of pass of the strand on internal standard is 91.38% and compositive percent of pass is 99.8%.Key words ：low-carbon and low-silicon steel grade; smelting process; pourability of molten steel; silicon kickback 1 前 言目前国内外对低碳低硅钢的需求日益增大。根据市场需求，配合后步工序热连轧和冷轧厂，为济南钢铁集团总公司（简称济钢）产品结构的优化取得更好的效益，济钢第三炼钢厂自2005年8月份开始，开发低碳低硅钢冶炼技术，如08Al、SPCC、SPHC等钢种，并于同年12月份开始批量生产，2006年3月份生产SPCC已突破3.07万t。在生产过程中重点解决了困扰低碳低硅钢冶炼的两个大技术问题：一是钢水可浇性。由于钢中C控制低，钢水氧化性强，钢中铝含量要求高，非常容易出现钢水粘度大，导致连铸机停机的现象。二是钢中Si的控制。由于钢中Si要求低，而Al要求不小于0.020%，精炼还原容易发生回Si现象。随着冶炼技术的进步，尤其是钢水氧化性及Si、S、C、Al成分控制等关键技术的成熟，产品质量不断提高，为济钢开拓市场，实现做强做精的目标打下了良好的基础。2 设备情况及工艺流程济钢第三炼钢厂设计120t转炉3座，平均出钢量150t左右，配LF精炼炉3座，板坯铸机3台（其中ASP薄板坯铸机2台）。对低碳低硅钢的冶炼采用KR铁水脱硫处理+转炉冶炼+LF精炼+ASP薄板坯连铸工艺。工艺流程：KRBOFLFCCM3 生产实践3.1 成分控制为了保证钢材有良好的冲压性能，低碳低硅钢的冶炼成分要求严格，以SPCC为例，其化学成分见表1。济钢确定的内控成分范围较窄，且化学成分稳定，其它残余元素含量越低越好。表1 SPCC化学成分 %项 目CSiMnPSAlsNJISG3141-19960.120.500.0400.040内 控 标 准0.040.090.0340.170.320.0250.0250.020.0550.007目 标 值0.060.0300.250.0150.0100.030.0053.2 冶炼控制3.2.1 KR控制 要求铁水必须进行脱硫处理并除渣干净，入炉前S不大于0.010%，以减轻LF负担。3.2.2 转炉冶炼控制 终点碳控制在一定范围，防止钢水过氧化，降低钢中含氧量（O小于60010-6）。实践表明：钢的含氧量与终点碳、温度、点吹次数及终点渣况有关。终点碳越低、温度越高、点吹次数越多，钢中含氧量就越高。因此，实际生产过程中，力争一次拉碳成功，尽量避免点吹。出钢温度控制在16501670。出钢采用铝锰钛和电解锰脱氧合金化，Mn按目标值控制。保证出钢口良好不散流并挡渣操作（采用挡渣帽和挡渣球），严格控制转炉下渣，出钢时间大于4.5min。控制好出钢操作可减少转炉渣向钢水传氧，并避免精炼回硅。出钢过程中加适量小颗粒石灰、萤石造渣，保证熔化并有良好的流动性。喂铝线前适当控制氩气流量保证化渣并有良好的流动性。喂线后吹氩采用弱搅拌（以钢水不裸露为原则），严禁强搅拌造成钢水二次氧化。控制Si小于0.01%。铝的控制：喂铝线前调整好氩气（以钢水不裸露为原则），根据O含量的高低不同，喂铝线用量也不同，保证一次加足，喂线速度200m/min。喂线毕3min立即测温取样吊包。3.2.3 精炼控制 吹氩控制：第一批造渣材料熔化前可适当控制氩气流量保证化渣良好，化渣后采用弱搅拌（不裸露钢水为原则）。加造渣材料前用铁锨均匀地将铝粒撒到渣面上脱渣中氧，一般用量为60kg，视下渣量多少可酌情增减。控制炉渣碱度大于4，造渣材料根据需要加入，可不造白渣，减少回硅，控制精炼回硅小于0.02%。精炼炉渣主要成分见表2。与普通钢种相比，渣中SiO2降低了，而Al2O3增加了，炉渣没有完全脱氧，氧化性相对较强。表2 LF精炼渣样主要成分 %SiO2CaOMgOAl2O3TFeMnO钢种9.8260.355.5219.831.270.4508Al11.0061.567.7617.211.000.3008Al10.6759.585.4719.941.870.2608Al8.9155.025.2523.442.030.32SPCC17.0265.294.7511.920.820.098Q460C15.4961.985.4114.540.350.169Q460C在精炼过程中原则上铝不调整（避免回硅），视铝的烧损情况而定。钙处理：喂钙铁线速度220m/min，用量视铝的含量而定，喂线后软吹3min测温取样并立即吊包。控制合适的钙铝比是保证可浇性的重要措施。据资料介绍，铝镇静钢进行钙处理，要求Ca、Al比（Ca/Al）为0.120.14，是保证顺利浇注的基本条件。通常根据钢中Ca和Al含量不同，形成CA、C2A、C6A、12C7A、Al2O3、CaS、CaO等不同熔点的夹杂物，适当增加钙含量就可以生成低熔点的夹杂物。钙是强脱氧剂，加入钢中首先是脱氧脱硫，因此，钙的收得率受钢中硫含量和溶解氧含量的制约。实际生产中，严格控制钢中硫含量，钢水充分脱氧，尽量稳定钙的收得率，以提高钢水的可浇性。控制适当的精炼时间，是减少回硅的有效措施。在炼钢温度下，式（1）反应一直向增硅方向进行，这就决定了精炼时间越长，增硅越多。因此，在满足钢水质量的前提下，尽量缩短精炼时间，严格精炼过程操作，严禁多次重复加热。1/2Si+1/3 Al2O3=1/2SiO2+2/3Al （1）出站温度控制为15851590，中包第一炉可提高5。3.2.4 连铸控制 长水口保护浇注是关键，控制氩气流量，防止吸气。确保大包水口自开，严禁敞浇，防止钢水二次氧化。除中包第一炉可加钙铁粉（不大于40kg）外，浇铸过程尽可能不加或少加钙铁粉，以减少对钢水的污染。控制拉速相对稳定，比一般钢种拉速稍快0.20.4m/min。连铸主要问题是钢水可浇性，钢水粘易造成水口堵塞。对堵塞物进行分析可知（见表3），主要是高熔点的氧化物，以Al2O3为主，并混有MgOAl2O3尖晶石以及CaO-Al2O3为主的化合物。对此，连铸控制措施是做好保护浇注，防止钢水二次氧化，中间包采用碱性覆盖剂吸附夹杂。表3 水口粉结物分析 %试样SiO2CaOMgOAl2O3TFeMnO备注10.411.487.9067.964.100.63白色20.958.43.4067.586.940.64褐色4 技术效果4.1 氧氮控制氧氮控制情况见表4。连铸有轻微吸氮现象。表4 钢中氧氮分析 10-6钢种TON 取样地点SPCC3830LFSPCC2632铸坯4.2 脱硫效果随机统计了36炉次的LF脱硫情况，统计分析表明（见表5），LF的脱硫能力较强。低碳低硅钢的精炼脱硫影响回硅，因为脱硫必须脱氧，脱氧容易还原渣中硅，这是一个矛盾的操作，因此，在前面的铁水及废钢就要控制好钢中原始硫含量，另外，还要做好钢水脱氧工作。表5 脱硫效果 %到站出站脱硫率0.0090.0250.0150.0040.0130.00924.252.042.64.3 成分控制精度随机统计了38炉次的情况，LF对成分控制精度能够满足工艺要求（见表6），尤其是Si的控制水平（2006年3月份生产的SPCC钢3.07万t，Si不大于0.034%的占95.4）。表6 成分控制情况 %CSiAls0.046-0.070.0560.01-0.0380.0210.0230.0540.0374.4 铸坯质量低倍检验表明，铸坯组织较为均匀致密，无裂纹、缩孔、疏松、气孔等缺陷，轻微中心偏析B类0.5级。截至2006年3月底共生产08Al、SPCC低硅钢4.22万t，铸坯内控合格率91.38%。化学成分主要问题是硅出格（超内控）占78.9%，铝和氮出格占10.5%。硅出格的主要原因是转炉下渣控制的不好，造成精炼回硅大于