解决Q195拉丝用方坯钢气泡缺陷的工艺措施

1、解决Q195拉丝用方坯钢气泡缺陷的工艺措施【摘要】柳钢转炉炼钢厂初次采用顶底复吹转炉-LF精炼炉-7机7流方坯流程生产拉丝用Q195钢，连铸坯存在气泡缺陷。通过分析气泡产生的原因，提出了有效的工艺措施，消除了气泡缺陷及连铸水口结瘤。关键词 连铸 Q195拉丝用钢 气泡 水口结瘤 工艺措施 1. 前言Q195拉丝用钢是低碳低硅钢，连铸成小方坯后，轧制成线材盘条，供用户拉成丝制作铁钉。用户要求钢材要有良好的拉拔成材性能（见表1）。表1 力学性能要求牌号抗拉强度Rm，N/mm2断后伸长率A11.3, %冷 弯试验180，d=弯心直径Q19541030d=0表2 熔炼成分要求熔炼成分(%)牌号CSiM

2、nPSAsQ195GB/T70120080.120.300.250.550.0350.0400.080内控Q1951GS0.070.100.350.0300.0300.080目标0.060.060.280.0300.0300.080注：Cr、Ni、Cu等残余元素各不大于0.30%，Mn的含量是用户要求0.35%，无下限要求。 成分设计碳、硅、锰含量较低（见表2）。虽然对铝成分没有要求，但因钢种硅成分较低，因而只能用铝进行脱氧。根据以往的经验，铝镇静钢容易出现连铸水口结瘤，尤其是转炉连铸系统为定径小水口（柳钢4号方坯定径水口直径=16mm），且保护浇铸条件不佳，尤其容易出现堵水口现象，一般很少浇

3、铸铝镇静钢；但若铝加入量不足，又容易因脱氧不良而造成气泡缺陷。脱氧程度在生产实际中较难把握，控制不当有可能出现连铸水口堵塞或者铸坯因脱氧不良而产生气泡。实践证明：柳钢转炉炼钢厂初次采用120吨顶底复吹转炉-LF精炼炉-165mm165mm 7机7流方坯流程试验生产该钢种，铸坯存在严重气泡缺陷的问题（见图1），给产品质量造成严重的影响甚至造成废品，给炼钢厂造成重大损失。为了解决上述工艺矛盾，探索行之有效，又容易掌握，可操作性强的工艺措施显得非常重要。2. 存在问题及分析资料表明，铸坯出现气泡的可能性有3种：一是钢中含外来气体超标，二是一是钢中含水蒸气超标，三是钢水脱氧不良1。钢中气体含量主要受原

4、材料影响，生产该钢种与其它钢种的原材料条件并无明显差异，可排除第一种因素。水蒸气超标主要来自于原材料潮湿、设备漏水等因素，通过认真排查，没有发现原材料潮湿和设备漏水，因而也可排除第二种导致气泡的可能性。产生Q195拉丝钢的各种条件如原材料、转炉、精炼炉、连铸机设备状况等与生产普通钢种都无明显差异，普通钢种都没有出现气泡缺陷，唯独Q195拉丝钢出现严重气泡，说明导致该钢种出现气泡缺陷的原因只有脱氧不良这一种可能。根据资料，钢水自由氧含量6010-6，浇铸成铸坯后会形成皮下气泡2。另据资料，钢中酸溶铝6010-6时，小方坯浇铸时会有Al2O3夹杂析出导致水口堵塞3。但对钢液经行钙化处理可以减少铝镇

5、静钢水口结瘤现象4。为了找到脱氧深度控制的依据，笔者进行了脱氧理论计算：图1 铸坯气泡缺陷低倍照片 由于Q195拉丝钢成分的特点是硅低、锰低，钢液氧含量主要由铝控制，根据铝脱氧反应：可计算出不同温度下与目标O= 4010-6平衡的铝含量（见表3）。表3 不同温度条件下与4010-6 O平衡的铝含量温度/15501560157015801590160016101620163016401650铝/%0.0019 0.0023 0.0029 0.0036 0.0044 0.0054 0.0066 0.0081 0.0099 0.0121 0.0147 图2为铝氧平衡图。图2：不同温度下Al-O平衡图

6、由图2可知，铝-氧平衡受温度的影响极大。精炼过程温度高达1650，通过以上计算可知，精炼过程钢中的铝要控制在14710-6左右，才能使钢水氧含量控制在4010-6左右，并且保证在精炼连铸过程中钢液不析出氧，即铸坯不产生气泡。初次生产Q195拉丝钢时，也考虑到合理控制脱氧深度的必要性，即控制4010-6左右的钢水自由氧含量及6010-6以下的Al含量，才能保证既没有铸坯气泡缺陷，又没有连铸堵水口的现象。实际生产中钢水氧含量也是按目标范围控制的，但为什么还出现严重的气泡缺陷？分析原因是钢水精炼过程中底吹氩搅拌强度不足，钢水成份、氧含量不均，定氧结果没有代表性，误导精炼过程控制所致，实际钢水氧含量远

7、比测定值高。另纯铝镇静钢随精炼温度的升高，吸氧动力大3，精炼加热到最高温度后，钢液出现较大幅度回氧，若钢中没有足够的剩余铝，自由氧必然升高。综合上述考虑，提出了整改工艺措施。3. 整改工艺措施（1）提高转炉终点命中率，减少后吹，出钢前延长后搅时间，提高后搅强度，降低出钢时钢液含氧量，减少脱氧产物生成量。（2）脱氧合金化采用铝-硅复合脱氧，减少高熔点夹杂物生成的数量。（3）精炼过程中加强氩气搅拌，延长精炼强搅时间，促进成分、温度的均匀化。（4）精炼过程酸溶铝控制在15020010-6之间，确保在最高精炼温度下（1650）钢液脱氧良好，避免在后续工序过程中析出过剩氧。同时在在后续的精炼、镇静、浇铸

8、过程中，钢中的铝含量由于二次氧化烧损，最终也会落在6010-6左右，有利于连铸的顺利进行（见表4）。（5）强化钙处理工艺，对夹杂物进行变性球化处理，解决水口堵塞问题。（6）延长喂线后软吹氩时间，促进夹杂物上浮并去除。表4：整改前后钢成份控制平均值对比/%CSiMnPSAl改进前0.0610.0190.2760.0170.0170.0027改进后0.0560.0310.1870.0120.0090.00564. 实施效果采取上述措施后，铸坯气泡缺陷全部消失，连铸水口堵塞现象也没有出现，生产非常顺行，解决了连续生产和铸坯质量存在的问题，取得了良好的效果。铸坯质量见图3。也为生产方坯铝镇静钢摸索了成功的经验。图3：工艺改进后铸坯低倍照片5. 结语（1）脱氧不良是铸坯存在严重气泡缺陷的主要原因。（2）在精炼温度下，必须保证钢液中的铝含量在15020010-6左右，才能保证在后续的镇静、浇铸过程中，没有饱和自由氧析出。并能保证在浇注后钢液中铝含量控制在6010-6左右，使浇注能够顺利的经行。（3）合理控制不同精炼阶段的吹氩强度，才能保证成分、温度均匀化，提高检测的准确性，为精炼控制提供准确可靠的依据，并能促进Al2O3夹杂物的有效上浮和排除。（4）对钢液经行钙化处理，是解决连铸水口堵塞的有效保障。参考文献：1、何矿年，连铸板坯气泡问题初探，南方金属，2006