马口铁工艺及连铸技术交流

马口铁工艺路线研究郭幼永、郑涛、张义春唐山国丰钢铁有限公司

国丰公司马口铁自2009年试生产大部分产品采用双联工艺，随着钢材市场竞争日益激烈，成本压力逐渐加大，因此第一炼钢厂于2010年7月进行马口铁单、双联工艺对比试验，本文对本次试验阶段成果进行对比分析。前言目录一、装备条件和工艺路线二、马口铁化学成分控制标准三、冶炼工艺研究四、双联与单联工艺操作过程对比五、总结一、装备条件和工艺路线1、装备条件第一炼钢厂120吨系统拥有双工位单喷钝化镁脱硫站1座，单包处理能力125吨；120吨顶底复吹转炉2座；130吨双工位LF炉两座；130吨双工位RH-TOP真空精炼炉1座；2机2流R6.5m板坯连铸机2台，中间包容量55吨，浇注断面180×700～1300mm2。

2、马口铁工艺简介原马口铁双联工艺：脱硫扒渣—转炉出钢轻脱氧—LF精炼升温—RH高氧位进站处理—板坯浇注；双联调整工艺：脱硫扒渣—转炉出钢轻脱氧—LF精炼脱氧造渣、升温—RH低氧位进站处理—板坯浇注；经LF单联工艺：脱硫扒渣—转炉出钢脱氧—LF精炼脱氧造渣、升温、钙处理—板坯浇注一、装备条件和工艺路线二、马口铁化学成分控制标准牌号化学成分%CSiMnPSAlsMRT3-BA0.10±0.015≤0.020.45～0.55≤0.02≤0.0180.010～0.065MRT4-BA0.095±0.015≤0.020.45～0.55≤0.02≤0.0180.010～0.060三、冶炼工艺研究随着采用双联工艺（转炉→LF→RH）和全脱硫铁水冶炼，温度控制和P、S超标等问题得到有效控制，但仍有部分问题有待解决。（一）双联冶炼工艺路线暴漏出的问题该产品研发初期，为保证钢水洁净度，采用了LF+RH精炼，但LF+RH双联精炼时，顶渣氧化性强，钢水二次氧化严重无法进行钙处理对夹杂物变性，钢水可浇性差。三、冶炼工艺研究1、RH钢水净循环时间对夹杂物控制的影响

簇状Al2O3是在钢中溶解氧含量很高时向钢液加入足够量的铝脱氧生成的，簇状Al2O3与钢液间湿润性很差由钢液中上浮去除的很快。钢中存在簇状Al2O3夹杂物，说明RH终脱氧后钢水循环时间不足。三、冶炼工艺研究2、改渣工艺对水口絮流的影响RH精炼改渣后钢包渣（FeO+MnO）在3.56～14.45%，氧化性波动较大。精炼结束改渣，由于没有促进夹杂物上浮的驱动力，产生的Al2O3夹杂部分不能被钢包渣吸附，存在于钢渣界面，浇注后期絮流几率大于浇注前起和中期。采用双联浇次浇铸过程每浇次至少更换三根浸入式水口连浇炉数平均8炉，水口絮流现象严重，结晶器液面波动相对较大，中包浇铸异常降级率接近6%

。四、双联与单联工艺操作过程对比—转炉终点控制指标

双联工艺调整前后对转炉操作的影响不大，各项指标控制也均比较稳定；LF单联工艺要求转炉钢水出站氧含量控制在50-100ppm，前几炉钢到LF精炼氧含量偏高约200ppm左右，致使LF精炼脱氧调整时间长，不利于生产节奏稳定控制和钢水质量改善，此浇次后续钢水降低了转炉出站氧含量，精炼生产较为稳定。工艺终点控制转炉出站LF进站C%T℃[O]ppmC%Mn%T℃[O]ppm双联调整工艺0.0716454370.0630.3441570162LF单联工艺0.06816524740.070.4131560122四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—单联LF造渣工艺艺处理马口铁在在精炼造造渣中，，首先采采用在转转炉出钢钢时向钢钢包配加加顶渣,利用钢水水动能及及钢水显显热将顶顶渣部分分熔化,并进行终终渣预脱脱氧。通通过一定定强度的的吹氩搅搅拌,确保钢包包渣熔化化,减少了在在LF加入的渣渣量,缩短了化化渣时间间。钢包包到达工工位后,加入剩余余的石灰灰、精炼炼剂、萤萤石等造造渣料,并适当增增大氩气气流量。。在进行行供电前前精炼渣渣已基本本形成,加热造渣渣期间加加入铝粉粉、铝渣渣球复合合脱氧剂剂，进行行渣的脱脱氧，同同时用石石灰和萤萤石来调调整渣的的碱度、、流动性性,确保在前前期尽快快形成白白泡沫渣渣。在钢钢水加热热到一定定温度后后，加入入精炼调调渣剂，，在温度度高的情情况下，，调渣剂剂迅速熔熔化，发发泡，渣渣层厚度度迅速上上升，保保证了埋埋弧效果果，同时时有利于于综合脱脱氧剂的的脱氧效效果。。单联工工艺加入入的顶渣渣对钢包包内原始始渣起到到改质及及预脱氧氧的作用用，从整整体造渣渣效果来来看，单单联渣子子氧化性性和碱度度要远远远好于双双联工艺艺对钢水水的可浇浇注性也也有了相相应的保保证。四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—单联LF造渣工艺艺处理此表主要要反应得得是单联联、双联联精炼造造渣工艺艺的差别别，从整整体造渣渣效果来来看，单单联渣子子氧化性性和碱度度要远远远好于双双联工艺艺。实践践证明,单联工艺艺加入的的顶渣对对钢包内内原始渣渣起到改改质及预预脱氧的的作用，，使LF碱度提高高,氧化性降降低。调调渣剂的的加入保保证了精精炼渣层层的厚度度，充分分促进了了铝粉、、铝渣球球综合脱脱氧剂的的脱氧效效果，是是钢水出出站的氧氧化性降降低，碱碱度的提提高加大大了夹杂杂物上浮浮和吸收收的几率率，对钢钢水的可可浇注性性也有了了相应的的保证。。工艺工位SiO2CaORMgOFeOAl2O3MnOMnO+FeO单联LF进站5.7444.687.788.173.7917.651.024.81LF出站5.1659.4711.767.821.0619.280.051.1双联LF进站6.9440.785.886.5112.3215.648.8921.21LF出站5.0249.119.7811.763.7221.513.537.25单联、双双联工艺艺进站、、出站渣渣样的平平均值对对比四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—钢水成分分的控制制通过单联联和双联联工艺成成分控制制的比较较，可见见单联工工艺成份份制相对对不定，，尤其是是C含量偏差差较大，，主要是是用碳粉粉调C精度较小小。今后后在调碳碳时需重重点控制制，在碳碳含量微微调时可可以采取取打入碳碳线的方方式来完完成，其其成分可可以控制制的更加加准确工艺路线C%Si%Mn%P%S%Als%双联0.1030.0120.470.0160.0060.033单联0.0880.0160.4840.0140.0050.033标准（T4）0.08-0.11≤0.020.45-0.55≤0.02≤0.0180.010-0.060单联、双双联工艺艺相比过过程成分分的控制制对比四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—钢水成分分的控制制1、碳元素素在LF控制要想使碳碳含量符符合内控控成分，，在精炼炼冶炼上上就要微微调钢水水碳含量量，其主主要控制制措施如如下：①降低转转炉出钢钢时的碳碳含量，，保证精精炼到站站碳含量量0.08%左右；②加强钢钢包的管管理，钢钢包内衬衬使用超超低碳透透气砖，，降低钢钢水侵蚀蚀透气砖砖碳含量的的上升；；③接滑电电极时要要做好安安全检查查确认，，检查电电极接头头处是否否存在裂裂纹，避避免因电极极的断裂裂造成接接头坠入入钢水影影响钢水水碳含量量；④做好使使用物料料成分的的检验，，在加中中碳锰铁铁时严禁禁因锰含含量的调调整而影响碳碳含量量。四、双双联与与单联联工艺艺操作作过程程对比比—钢水成成分的的控制制2、硅元元素控控制对于Si元素，，在单单联工工艺主主要是是在精精炼完完成造造渣工工作，，造渣渣过程程中会会有相相应的的铝将将渣中中二氧氧化硅硅中的的硅置置换出出来，，溶解解到钢钢水中中，便便形成成硅元元素。。①钢水水到LF炉进站站温度度。钢钢水进进站温温度过过低加加热时时间长长，长长时间间置换换硅严严重；；②不良良包况况。非非周转转的包包的使使用，，会加加大精精炼上上造渣渣难度度，铝铝粉加加入量量过多多时会会置换换硅严严重；；③Ca处理方方法不不当引引起回回硅。。打线线时做做好线线的确确认，，避免免出现现线的的错误误而增增硅；；④炉渣渣碱度度过低低引起起回硅硅，碱碱度过过低时时渣中中SiO2含量偏偏高，，加入入铝粉粉后会会置换换硅严严重；；⑤LF炉反复复通电电引起起回硅硅，电电极反反复加加热，，电极极与渣渣充分分接触触，碳碳硅反反应剧剧烈；；⑥钢包包透气气不良良。四、双双联与与单联联工艺艺操作作过程程对比比—精炼Ca处理控控制水口絮絮流的的现状状分析析在浇注注过程程中如如果发发生钢钢水吸吸氧现现象，，则钢钢中的的残铝铝会发发生脱脱氧反反应，，造成成钢液液表面面的[Al]浓度下下降；；并可可能会会生成成少量量[FeO]，这些些FeO与Al2O3结合为为一种种铁铝铝尖晶晶石成成分(FeAl2O4熔点1780℃℃)，粘附附到水水口内内壁上上。由由于铝铝镇静静钢有有较强强的还还原性性，极极易吸吸收空空气中中的氧氧，发发生二二次氧氧化，，生成成Al2O3夹杂物物和FeO，共同同造成成了水水口堵堵塞。。为了了防止止中间间包第第一炉炉发生生水口口结瘤瘤，采采取在在大包包开浇浇前向向中包包内投投加钙钙铁粉粉的处处理措措施，，效果果有时时并不不理想想。因因为Ca在钢液液中的的溶解解度很很小，，1550℃℃时仅为为0.028%，溶解解过程程受边边界层层扩散散的限限制，，在局局部达达到饱饱和后后，其其余的的钙会会变为为蒸气气蒸发发(沸点1460℃℃)，所以以钙的的回收收率很很难保保证。。在连连浇炉炉次发发生结结瘤时时，加加钙铁铁粉处处理更更不理理想。。除上上述原原因外外，中中间包包内的的液态态渣还还容易易将钙钙铁合合金包包裹，，使其其难以以熔化化，所所以应应该提提高精精炼过过程的的钙处处理效效果来来保证证钢水水的可可浇注注性。。四、双双联与与单联联工艺艺操作作过程程对比比—精炼Ca处理控控制确定合合理的的钙含含量对钢水水成分分做统统计分分析，，发现现影响响塞棒棒行程程的因因素只只有钙钙和铝铝两种种成份份比较较显著著，其其它合合金元元素的的影响响并不不明显显。铝铝的含含量与与塞棒棒行程程呈现现弱的的正相相关性性，即即铝含含量越越高的的炉次次，越越易发发生塞塞棒行行程上上涨。。而钙钙呈强强负相相关，，钙越越低行行程越越易上上涨，，钙高高则行行程下下降。。对钙钙和铝铝的相相对含含量即即[Ca]/[Al]比分析，则则效应更加加明显，钙钙铝比控制制在一定范范围内可避避免结瘤现现象。若保保持塞棒开开度稳定，，既不发生生结瘤也不不侵蚀塞棒棒和水口，，钙铝比最最好控制在在0.05～0.08的范围内。。控制合适适的钙铝比比，可以在在钢水发生生轻微的二二次氧化时时，钙先于于铝发生脱脱氧反应，，对钢水中中的残铝有有保护作用用，减少了了Al2O3的生成和铝铝的烧损；；并且，钙钙的脱氧产产物能进一一步与Al2O3结合为低熔熔点铝酸钙钙从而保证证钢水的可可浇注性。。四、双联与与单联工艺艺操作过程程对比—连铸工艺操操作过程对对比1、浇注温度控控制项目钢包到平台出站待浇时间浇注周期中包温度℃中包温要温度温度温度度合格

5分10分20分30分率%双联最大值1600159416131539156715671574157466.67%MRT3最小值1595159415951321550155015551555

平均值1599159416047371560156115631563双联最大值1600159315971943156815681568156757.14%MRT4最小值1585158815681321543154115391535

平均值1591159115839381554155415541547单联MRT4最大值160016001610164015721571157115650双联工艺中中包温度合合格率比单单联工艺高高，但是工工艺改进前前期温度控控制不稳定定属于正常常现象。中中包浇注温温度高主要要原因为LF给温高，从从全工序温温度控制角角度看较容容易改进。。四、双联与与单联工艺艺操作过程程对比—连铸工艺操操作过程对对比2、浇注状态态对比四、双联与与单联工艺艺操作过程程对比—连铸工艺操操作过程对对比2、浇注状态态对比分析析1）双联工艺艺从中包开开浇，水口口就有絮流流现象并且且呈逐渐上上升趋势；；从第三炉炉以后结晶晶器液位波波动异常概概率上升，，开口度开开始异常上上升，被迫迫采取换水水口措施继继续浇注；；浇次第四四包塞棒开开口度开始始絮流程度度越严重，，浇注状态态越不稳定定。2）单联浇浇次结晶晶器液位位波动基基本可以以控制在在正常范范围，并并且塞棒棒开口度度呈逐渐渐下降趋趋势，说说明水口口没有絮絮流现象象，而是是由于钙钙处理钢钢水侵蚀蚀塞棒与与水口导导致开口口度下降降。四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—连铸工艺艺操作过过程对比比本次试生生产工艺艺执行情情况及连连浇炉数数钢种采取工艺连浇炉数MRT3-BA双联调整工艺9MRT4-BA双联调整工艺7MRT4-BA经LF单联工艺12双联工艺艺浇注状状态差主主要原因因：连铸铸水口絮絮流造成成絮流的的根源因因素是Al2O3夹杂不断断在水口口和塞棒棒处絮集集，浇次次前期因因絮集物物量较少少且有一一定存储储空间，，不会使使夹杂物物冲下，，影响结结晶器液液位波动动，当浇浇次后期期随着絮絮集物大大量增加加，流通通量空间间不断减减小，此此时钢水水静压力力加大，，流速变变快，所所以会有有絮集物物冲下从从而造成成结晶器器液位波波动异常常。单联工艺艺浇注状状态好主主要原因因为：精精炼钙处处理四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—产品质量量控制对对比1、连铸氧氮氮控制工艺钢种中包，ppm铸坯，ppmONON双联工艺MRT3-BA17922.7436.6921.8MRT4-BA15525.5934.723.7综合167.224.0735.822.68单联工艺MRT4-BA170.331.835.829.1从中包及及铸坯氧氧氮情况况对比，，全氧含含量差别别不大；；氮含量量由于单单联工艺艺不经RH真空脱气气处理，，氮含量量比双联联平均升升高6.4ppm，属于指指标的正正常变化化，且均均控制在在标准要要求范围围内。四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—产品质量量控制对对比2、单、双双联工艺艺生产热热卷进行行金相分分析工艺极值与均值抗拉强度（MPa）屈服点（MPa）伸长率（%）球状氧化物夹杂级别试样表面挂渣比例%单联最大值455390400.516.67最小值41534035平均值43236437.4双联最大值440370450.542.86单双联金金相检验验氧化物物级别没没有差异异，但是是双联工工艺对卷卷板取样样发现带带有表面面挂渣的的试样比比例明显显高于单单联。四、双联联与单联联工艺操操作过程程对比—产品质量量控制对对比3、成品降降级改判判原因分分析双联工艺艺成品降降级改判判原因分分析单联工艺艺成品降降级改判判原因分分析双联工艺艺造成板板坯降级级的主要要因素：：结晶器液液位波动动异常和和非正常常更换水水口，占占降级比比例的81.82%，此类降降级全部部是因为为水口絮絮流造成成非稳态态浇注，，为减少少下游用用户使用用过程产产生缺陷陷概率，，所以必必须采取取降级措措施。单联工艺造成成板坯降级的的主要因素：：成品C低改判1炉占61.54%；烧氧裸浇、、头尾坯、混混浇坯占30.76%，成品轧烂降降级1根占7.69%（因二级数据据传输不及时时造成），可可见单联降级级因素全部为为偶然性因素素，可以进一一步加强控制制。四、双联与单单联工艺操作作过程对比—成本控制对比比通过不同工艺艺成本对比，，本次马口铁铁MRT4-BA双联工艺调整整后成本原工工艺（5月份生产MRT4）下降约22元/吨钢；综合成成本由于单联联工艺去除了了铁水脱S及RH两道工序，同同时单联连浇浇炉数提高到到12炉中包成本降降低明显比双双联工艺降低低约100元/吨。五、总结1、通过这次单单联工艺钙处处理，可以明明显看出中间间包水口结瘤瘤是由钢液中中的Al2O3夹杂过高或浇浇注过程中Al2O3的进一步生成成引起。通过过稳定精炼炼过程操操作，减少钢钢水夹杂物总总量是保证钢钢水可浇注性性的根本手段段。在精炼过过程中，控控制合适的钙钙铝比范围可可阻止浇注过过程Al2O3的生成，减少少钢液中铝损损并去除Al2O3夹物防止发